液滴形状分析仪-2007-.ppt

液滴形状分析仪DSA 聚合物方法学讲座石彤非 Whatissurfacetension 什么是表面张力 什么是表面能 Whatissurfaceenergy Whatisstaticcontactangle 什么是静态接触角 什么是动态接触角 Whatisdynamiccontactangle 界面 表面和本体 在微观结构上 液体分子有着强烈的相互作用 而液体与气体接触的表面存在表面层 表面层里的液体分子要比液体内部稀疏些 也就是分子间的距离要比液体内部大些 界面的热力学以及表面张力 表面张力 表面能 过剩表面自由能Excesssurfacefreeenergy 更精确的说法 表面能 特殊过剩表面自由能Specificexcesssurfacefreeenergy 更精确的说法 表面张力和表面能 对于液体 如果扩展表面必然导致更多的分子流入界面 因此组成是不会变的 对于固体表面的延展会导致表面分子的密度改变 所以 铺展过程 TheworkofCohesion 2 TheworkofAdhesion 1 2 12 铺展过程 黏附功 内聚功 CapillarityFlow CapillarityFlow 静态接触角 接触角的示意图 润湿亲液性固体 Young方程 接触角 最初的液滴 60秒后 液体的蒸发表面活性剂从固态表面迁移到液体表面液体中的某些物质向固体表面的迁移固液的化学反应固体被液体溶解或溶胀等等 所以研究静态接触角与时间的依赖性也是必要的 Contactanglehysteresis 固体表面的组成表面粗糙度由于吸附解吸附等动力学因素分子取向 动态接触角 静态接触角是流速相当慢时的接触角 而动态接触角则是考虑液体在表面的流动过程中的接触角 本仪器 液体的流速适合在5 15 l min 对于粘度较高的液体 通常采用这一范围的下限 仪器的使用 液体的界 表面张力的测量 测量针头的外径测量液体的密度形成的液滴要尽可能大 一方面它不会随着时间回缩 另一方面又不会形成细颈 而最终掉下来 测量界面张力时 悬滴密度要大于沉浸相的密度如果要得到不同温度下的表面或界面张力 需要首先得到液体密度随温度的变化曲线 测量表面和界面张力所需的必要参量 接触角的测量 测量接触角的方法 Tangentmethod1 可以研究动态接触角 但是必须针头对液滴的形成影响不大的情况下可以 Tangentmethod2 可以用于动态接触角的测量 但图像的质量要求相当高 Height widthmethod 不适合动态接触角 而且认为左右的接触角是相等的 Circlefittingmethod 类似Height widthmethod 比较适合小角度 30度 Young Laplacemethod 不能用于动态接触角 如果用这种方法计算表面张力 其接触角必须大于30度 非常小的接触角 固体表面能的测量 至少需要两种液体这些液体在此固体上的接触角液体的表面张力液体表面张力的极性和色散部分 测量固体表面能所需的必要参量 固体表面能的测量 Zisman和Equationofstate 不常用 因为只有色散相互作用存在 或占主要时可用 Fowkes Owens Wendt Rabel Kaelble等 几何平均的方法 Wu 调和平均方法 精度相对较高 尤其是较高能量的表面 S