文档介绍：2、影响接触角测定的因素
前面介绍了一些常用的测定接触角的方法,实施时应注意以下两个问题:平衡时间和体系温度的恒定,当体系未达平衡时,接触角会变化,这时的接触角称为动接触角,动接触角研究对于一些粘度较大的液体在固体平面上的流动或铺展有重要意义(因粘度大,平衡时间长)。同时,对于温度变化较大的体系,由于表面张力的变化,接触角也会变化,因此,若一已基平达平衡的体系,接触角的变化,可能与温度变化有关,简单判断影响因素的方法是,平衡时间的影响一般是单方向的,而温度的波动可能造成γ的升高或降低。
影响接触角测定的因素
除平衡时间和温度外,影响接触角稳定的因素还有接触角滞
后和吸附作用。
(1)接触角滞后
①前进接触角和后退接触角
前进接触角,以液固界面取代固气界面后形成的接触角为前
进接触角θA,如将固体板插入液体中;后退接触角则相反,
即以固气界面取代固液界面后形成的接触角叫后退接触角,用
θR表示,如水滴在斜玻璃板上,流动可形成前进接触角和后
退接触角。
②接触角滞后及原因
指前进接触角与后退接触角之差称为接触角滞后(θA-θR)
影响接触角测定的因素
造成接触角滞后的主要原因有:
表面不均匀是造成接触角滞后的一个重要原因
若固体表面由与液体亲合力不同的两部分a、b组
成,则液体对复合表面的接触角与对两种纯固体
表面成分自身的接触角的关系是:
COSθ=XaCOSθa+XbCOSθb Xa、Xb指a、b的
摩尔分数,θa、θb指液体在a固体和b固体上的
接触角。
影响接触角测定的因素
实践表明,前进角一般反映与液体亲合力较弱的那
部分固体表面的润湿性,因此,θA较大(COSθ
小),而后退角反映与液体亲合力较强的那部分固
体表面的性质,因此,θR较小。对于一些无机固体,
由于表面能较高,固而极易吸附一些低表面能的物质
而形成复合表面,因此,造成液体对这种复合表面形
成的接触角滞后现象,可见,欲准确测定一种固体的
接触角,必须保证固体表面不受污染。
影响接触角测定的因素
表面不平也是造成接触角滞后的主要因素,若将一玻璃粗化后,将一水滴滴在倾斜玻璃上,则出现接触角滞后。
Wenzel研究了固体表面粗度对润湿性的影响,他指出,一个给定的几何面经粗化后,必然使表面积增大,若以r表示粗化程度,则
  r=A(真实)/A (表观)
影响接触角测定的因素
显然,r越大,表面越不平,这时,应用润湿方程
时应加以粗化较正, 为粗糙表面
上的接触角,将上式与无粗化的润湿方程相比可得
 
 
当θ<90°表面粗化将使θ′<θ,当θ>90°,
表面粗化将使θ′>θ(接触角变大,润湿性变
差)。
3、固体的润湿性质
如对可润湿的金属表面,表面经打磨粗化后,可使润湿性变
好(如电镀时需表面充分润湿),而对于不润湿的固体表面,
表面粗化,将使θ变大,润湿变差(对一些高聚物表面,可通
过粗化使其防水能力提高)。
 固体的润湿性质
1、低能表面与高能表面
从润湿方程可以看出,当θ<90°,可润湿,这时,
即要求,可见,低表面张力的液体容易润湿高表面能
的固体,考虑到的数值均在100mN/m以下,常以此为界,将
固体分为两类:
固体的润湿性质
(1)表面张力大于100mN/m者称为高能固体,这些固体易被液体所润湿,如无机固体、金属及其氧化物等。
(2)表面张力低于100mN/m者称为低能固体,这类固体不易被液体所润湿,如有机固体、高聚物固体。
一般的无机物固体(陶瓷、金属等)的表面能约在500~5000mN/m,其数值远远大于一般液体的表面张力,因此,液体与这类固体接触后,使固体表面能显著降低。
固体的润湿性质
2、低能表面的润湿性质
近年来,随着高聚物的广泛应用,低能表面的润湿
问题越来越引起人们的重视,如某些高聚物做成的生
产用品和生活用品,就要求其能很好地为水所润湿(
加入某些无机氧化物可能是有效的办法),塑料电镀,
降解等也需要解决润湿问题。
Zisman等人首先发现,同系列液体在同一固体表面
的润湿程度随液体表面张力的降低而提高(γ↓,
θ↑,COSθ↑,S=γgl(COSθ-1)若以COSθ对γgl
作图,
固体的润湿性质
可得一很好的直线,将直线外推至COSθ=1处(θ=0),
相应的表面张力将为此固体的润湿临界表面张力,称为
γc、γc表示液体同系列表面张力小于此值的液体方可在
该固体上自行铺展,即S=0,若为非同系列液体,以
COSθ对γgl 作图通常也显示线性关系,将直线外推至
COSθ=1处,亦可得γc。
γc是表征固体表面润湿性的经验参数,对某一固体而
言,γc越小,说明能在此固体表面上铺展的液体便越少,
其可润湿状越差(即表面能较低)。
从实验测得各种低能