接触角ppt课件_第1页
接触角ppt课件_第2页
接触角ppt课件_第3页
接触角ppt课件_第4页
接触角ppt课件_第5页
已阅读5页,还剩35页未读 继续免费阅读

下载本文档

版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领

文档简介

1、 接触角接触角 表面化学讲解:马昊 唐翠兰老师:霍冀川 2015.11.121;.润湿的概念及类型润湿的概念及类型接触角滞后现象接触角滞后现象接触角与接触角与YoungYoung方程方程常用的接触角测量原理或方法常用的接触角测量原理或方法接触角测定仪接触角测定仪2015.11.122;.润湿的概念及类型润湿的概念及类型(一)润湿的概念 润湿是在日常生活和生产实际中,如洗涤、矿物浮选、印染、油漆的生产与使用等,最常见的现象之一。 润湿是指在固体表面上润湿是指在固体表面上一种液体一种液体取代取代另一另一种与之不相混溶的流体种与之不相混溶的流体(气体或另一液体气体或另一液体)的过的过程。程。 最常见

2、的润湿现象是一种液体从固体表面置换空气,如水在玻璃表面置换空气而展开。2015.11.123;.润湿的概念及类型润湿的概念及类型(二)润湿的类型 2015.11.124;.润湿的概念及类型润湿的概念及类型 如果液相(L)和固相(S)按下图所示的方式结合,则称此过程为沾湿。 结果:消失一个固-气和一个液-气界面,产生一个固-液界面。若设固-液接触面为单位面积,在恒温恒压下,此过程引起体系自由能的变化是:2015.11.125;.润湿的概念及类型润湿的概念及类型 沾湿的实质是液体在固体表面上的粘附,常用粘附功(Ws)这一概念讨论沾湿。2015.11.126;.2015.11.5润湿的概念及类型润湿

3、的概念及类型 将固体小方块(S),按下图所示方式浸入液体(L)中,如果固体表面气体均为液体所置换,则称此过程为浸湿。 结果:消失了固-气界面,产生了固-液界面。若设固-液接触面为单位面积,在恒温恒压下,此过程引起体系自由能的变化是:7;.2015.11.5润湿的概念及类型润湿的概念及类型用浸润功(浸润功(Wi)来表示这一过程自由能的变化,则是:8;.2015.11.5润湿的概念及类型润湿的概念及类型 置一液滴于固体表面。恒温恒压下,若此液滴在固体表面上自动展开形成液膜,则此过程为铺展润湿。 结果:消失了固-气界面,产生了固-液界面和液-气界面。若设固-液接触面为单位面积,在恒温恒压下,此过程引

4、起体系自由能的变化是:9;.润湿的概念及类型润湿的概念及类型对于铺展润湿,常用铺展系数( )来表示体系自由能的变化:2015.11.1210;.接触角与接触角与YoungYoung方程方程(一)接触角的概念: 狭义:是指在气、液、固三相交点处所作的气-液界面的切线与 固-液交界线之 间的夹角; 广义:接触角是由三个不同界面相互作用的一个系统,接触物交界线之间的夹角。2015.11.1211;.接触角与接触角与YoungYoung方程方程(二)Young方程: 液滴在固体表面的形状是由Y-L方程决定的,而接触角则起到边界条件的作用。在理想的情况下接触角与三相间相互作用力的关系可用以下的杨氏方程式

5、(Youngs eq.)来描述:2015.11.1212;.接触角与接触角与YoungYoung方程方程将杨氏方程与润湿的三种类型相结合,可以得到下列关系:2015.11.1213;.接触角与接触角与YoungYoung方程方程(1)物理上有意义的接触角的范围是0180。(2)接触角为0时表示液体在固体表面完全铺展开,直到形成一单分 子薄层(如果没有任何阻碍的话!)。 (3)接触角在0到30之间表示液体对固体表面有很好的润湿性,能较好铺展开,这一范围对许多工艺过程都是很重要的,如油漆、涂料、清洗、粘结等。(4)接触角在3090之间表示液体对固体表面有一定的润湿性,但不是很好。(5)而当接触角大

6、于90时,液体对固体表面已不呈现润湿性;当这一角度增加到约130140,液体开始呈现对固体表面的排斥性。(6) 当接触角增加到150以上时,液滴其实只是“坐”在表面上,一有机会就想离开表面,对表面呈现高度的排斥性。水滴在荷花叶面上的现象就属于这种情况。(7)接触角大到约170,被称为“荷花效应”,这类表面也常被称为超疏水表面,它们具有自清洗效果。2015.11.1214;.接触角滞后现象接触角滞后现象接触角滞后现象: 上面提到的Young氏方程式其实只适用于一液滴在光滑、化学均质、刚性、各项同性且无化学反应等相互作用的理想表面上。 实际物体表面上的接触角并非如Young方程是一个唯一值,而是在

7、相对稳定的两个角度之间变化。上限为前进接触角a ,下限为后退接触角r,二者差 = a- r定义为接触角滞后性。(这个差值比较大说明粘滞性比较大,趋近于零的话说明粘滞性小液滴容易滚动)。2015.11.1215;.接触角滞后现象接触角滞后现象前进角(a):液固界面取代气固界面后形成的接触角;后退角(r):气固界面取代液固界面后形成的接触角。 滞后现象和表面粗糙度有关。当表面光滑时,前进接触角等于后退接触角,不存在滞后现象。 随表面粗糙度的增加前进接触角变大,而后退接触角变小,差别增大,这意味着表面越粗糙,它就越“不容易被液体湿润(前进接触角大)”和越“不容易变干(后退接触角小)”。 2015.1

8、1.1216;.直接测直接测定法定法量高法量角法平行光束法其他 对铺展在固体表面上的液滴或者气泡形状进行直接照相,然后再测量常用的接触角测量原理或方法常用的接触角测量原理或方法2015.11.1217;.固体量高法量高法只要测量出液滴在固体表面的高度h和固体接触面的直径D就可以算出接触角注:当一滴液体的体积小于6 时可忽略地球引力对其形状的影响认为液滴呈标准圆的一部分 =常用的接触角测量原理或方法常用的接触角测量原理或方法2015.11.1218;.固体量高法量高法只要测量出液滴在固体表面的高度h和固体接触面的直径D就可以算出接触角注:当一滴液体的体积小于6 时可忽略地球引力对其形状的影响认为

9、液滴呈标准圆的一部分常用的接触角测量原理或方法常用的接触角测量原理或方法 美国FTA公司推出的FTA100系列产品、德国dataphysics公司推出的OCA系列视频光学接触角测量仪以及PCA系列便携式在线接触角测量仪、ACA系列全自动视频接触角测量仪以及SVT系列视频接触角测量仪都是基于这个原理。2015.11.1219;.量角器的顶点和液滴边缘相交于C量角器右转度使a边和固、液、气三相交点A相交2015.11.5量角法量角法(需要工具是等腰直接量角器)量角器a、b两边和液滴球边相切注: 90时,量角器的C边逆时针旋转, 取正值 90时,量角器的C边顺时针旋转, 取负值常用的接触角测量原理或

10、方法常用的接触角测量原理或方法=2、=45 + 得到 =90 +2因此知道的度数,就可以计算出量角法的缺点是测量结果往往会收到操作者的影响,重现性差,误差较大。20;.2015.11.5平行光束法平行光束法注:此法只能测量小于45 的接触角平行光束从液滴正上方入射,在接触角周边各处,被气液界面反射,而且与入射方向成2角,在与被测表面距离为s的上方放置一屏幕,屏上将出现放大液滴底面的像。D常用的接触角测量原理或方法常用的接触角测量原理或方法21;.2015.11.5间接测定间接测定法法吊片法毛细管法常用的接触角测量原理或方法常用的接触角测量原理或方法22;.吊片法吊片法(又称为wilhemly板

11、法或测力法)当薄板1未浸入液体时常用的接触角测量原理或方法常用的接触角测量原理或方法当薄板1浸入液体的高度为h 时其中:P 润湿周长液体的表面张力液体与空气的密度差侵入液体部分的体积则固体薄板浸入液体前后测力装置的读数差为2015.11.1223;.毛细管法毛细管法C B A hrR 毛细管刚插入水中时,管内液面将上升为如图的凹液面,PC = P0 , B、C为等高点,PB =PC,则有:002PPghRPghPPCAB常用的接触角测量原理或方法常用的接触角测量原理或方法RPPA20其中: -润湿液体的表面张力 2015.11.1224;.另:透过法另:透过法(固体粉末固体粉末与液体接触角的测

12、定)与液体接触角的测定)常用的接触角测量原理或方法常用的接触角测量原理或方法装有粉末的管中,下面是液体可进出的半径为r的多孔塞,固体粒子的间隙相当于一束毛细管其中: -润湿液体的表面张力 r -粉末柱的等效毛细管半径2015.11.1225;.常用的接触角测量原理或方法常用的接触角测量原理或方法影响接触角测定的主要因素影响接触角测定的主要因素 测定接触角的方法较简单,但要测出液固接触角的准确值却非易事。现将影响接触角的因素归纳如下:形成三相交界处体系的性质气体的纯度或混于气体的杂质会强烈改变接触角值液体的表面张力越小,则接触角越小例: 固体表面微观粗糙造成的接触角滞后现象温度的影响 温度升高,

13、接触角值减小2015.11.1226;. 接触角测定仪接触角测定仪SL200C接触角测定仪接触角测定仪上海梭伦科技研制所用接触角分析方法:量高法 注: 测量范围: 3180 测试精度: 0.2 2015.11.1227;. 接触角测定仪接触角测定仪所用接触角分析方法: 量高法注: 测量范围: 0180 测试精度: 0.1 OCA200H视频光学接触角测量仪视频光学接触角测量仪德国dataphysics公司研发2015.11.1228;. 接触角测定仪接触角测定仪JF99A粉末接触角测量仪粉末接触角测量仪上海中晨数字技术有限公司所用接触角分析方法:透过法2015.11.1229;.2015.11

14、.5 接触角测定仪接触角测定仪JYSP-180接触角测定仪接触角测定仪所用接触角分析方法:量角法注: 测量范围: 0180 测试精度: 0.1 30;.JYSP-180接触角测定仪接触角测定仪所用接触角分析方法:量角法测定仪初始化状态视频开始视频开始视频捕捉视频捕捉测量测量保存保存新试验新试验退出退出2015.11.12 接触角测定仪接触角测定仪31;.JYSP-180接触角测定仪接触角测定仪所用接触角分析方法:量角法标尺开始定量移动接触角值接触角值标尺平移标尺平移按钮按钮标尺旋转标尺旋转按钮按钮2015.11.12 接触角测定仪接触角测定仪32;.JYSP-180接触角测定仪接触角测定仪所用

15、接触角分析方法:量角法标尺线与液滴表面相切量角器a、b两边和液滴球边相切对应量角法的图示2015.11.12 接触角测定仪接触角测定仪33;. 接触角测定仪接触角测定仪JYSP-180接触角测定仪接触角测定仪所用接触角分析方法:量角法标尺线标定液滴顶部最高点对应量角法 的图示量角器的顶点和液滴边缘相交于C2015.11.1234;.JYSP-180接触角测定仪接触角测定仪所用接触角分析方法:量角法旋转标尺线找出接触角对应量角法 的图示量角器左转度使a边和固、液、气三相交点A相交2015.11.12 接触角测定仪接触角测定仪35;. 结束语结束语 接触角是表面化学和物理中的重要参数之一,通过接触

16、角的测量,可以获得材料表面固液、固气界面相互作用的许多信息。测量方法很多且各有优缺点,在实际操作中我们应该根据具体的情况选择合适的测量方法。 接触角测定技术作为一种常用的表面分析技术,具体所用仪器设备简单、价格低廉、操作方便、获得信息量大等诸多优点。因此在提高石油开采率生物医药材料、清洁煤炭处理、芯片产业等方面有重要应用。此外,接触角测量技术在油墨、化妆品、农药印染、喷涂、污水处理等行业的表征方面也有重要应用。谢谢!谢谢!2015.11.1236;.影响接触角测定的主要因素影响接触角测定的主要因素气体的纯度或混于气体的杂质会强烈改变接触角值气体的纯度或混于气体中的极微量杂质会强烈改变接触角值。

17、实验表明,改变接触角的因素不是气体的组成,而是气体改变了液面和固面的组成成分。比如暴露于空气中的固体,由于空气中存在微量的有机物杂质会在固面上形成单分子膜,而使固体性质发生明显变化。再如,暴露于潮湿空气中的固面会形成一薄层氧化膜,自然改变了固体的本性及其润湿性能。2015.11.1237;.影响接触角测定的主要因素影响接触角测定的主要因素液体的表面张力越小,则接触角越小如果液体为溶液,溶质浓度会使张力变化。另外溶质若在固面上吸附也会使固体性质发生改变,这些均都改变固面的润湿性能。如表面活性剂的加入会极大地降低表面张力,从而使接触角变小,使固面润湿性能增加。如果液体能与固体发生溶胀作用或化学反应,则固液间差别会迅速降低,致使接触角为0,此时液体会在固面上完全润湿和铺展2015.11.1238;.影响接触角测定的主要因素影响接触角测定的主要因素 固体表面形成的条件和过程会影响润湿能力。 固体表面微观粗糙和化学组成的不均匀性会造成接触角滞后现象,是造成固面上所测值重现性差的重要原因 前

温馨提示

  • 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
  • 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
  • 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
  • 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
  • 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
  • 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
  • 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

评论

0/150

提交评论