第十一章_润湿现象

1、第十一章第十一章 润湿现象润湿现象Wetting Phenomenon讨论 ls 界面的稳定程度，与三个界面有关llssslslSAAAGg111 润湿的类型润湿的类型润湿润湿 sg 界面被界面被 sl 界面取代界面取代按取代方式划分1. 沾湿：lsgsl0lsslaG单位面积沾湿功或粘附功：Wa= l+ s sl2. 浸湿：lgsgls0ssliG单位面积3. 铺展：gslgsl0slslsG单位面积另一种表示方法： S = Wa - Wc浸湿功：Wi= s sl铺展功：S= s l- sl112 接触角与杨氏方程接触角与杨氏方程1. 接触角是气-液界面通过液-体与固-液界面所夹的角。不润湿

2、，sl 结合不牢固slslslsl润湿，sl 结合较牢固完全润湿，sl 结合最牢固接触角可测，也可用杨氏方程求2. Youngs Equation接触角是三个张力共同作用达平衡的结果slsl平衡时coslslsYoungs Equationlslscos润湿条件润湿条件sls3. 润湿类型判断沾湿：01coslaG总可发生180用接触角判断润湿过程：90=0或不存在平衡接触角浸湿：0cos liG铺展：01coslsG完全润湿=90可作为润湿的界限90，不润湿。113 毛细管体系的润湿毛细管体系的润湿 对于孔径均匀的毛细孔体系，润湿就是液体在毛细孔中的上升，液面上升的高度与曲面的附加压力有关。

3、附加压力：Rplcos2 毛细管水平放置或忽略重力影响，则cos（接触角越小）和l越大，推动液体进入毛细管内的压力就越大，润湿就越易进行。杨氏方程代入附加压公式得： 表面活性物质可降低l 和s，而l 的降低不利于润湿的进行。 p的大小只决定于固-气和固-液两界面张力之差，而与液-气界面张力无关。lslscosslsRp2解释原因：对半径均匀的毛细管体系:例外：若s sl ，则润湿过程可自动进行。不存在平衡接触角的情况： l 越大， p越大，驱动液体进入毛细管的压力也越大。对孔径不均匀的毛细管，情况更复杂：Yong氏方程不适用，cos仍可消去。液体弯月面在AB线下时，若液体接触角大于45，弯月面

4、反向， p 变为负值；有外力作用，液体才能有外力作用，液体才能继续渗入毛细管。继续渗入毛细管。需更大的外力，液体才需更大的外力，液体才能润湿毛细管内壁。能润湿毛细管内壁。Rpl2若液体高于AB线，弯月面成平面， p =0；对于圆锥形毛细管：内壁随弯月面升高向内倾斜，则：1sin2alRpa 是前进接触角；1是管内壁与水平面的夹角。若a +10；随弯月面的升高，圆锥形内壁向外倾斜，若a +1=90,则p 最大,是润湿的最佳条件；2sin2alRp2是管外壁与水平面的夹角。若a 和2均在90之间，且 2 a ， 则 p 0；a 越大,p 也越大。 毛细管体系的润湿比平固体表面的润湿复杂得多，除与

5、s， sl和 l有关外，还与毛细管的形状和内壁相对于水平面的取向有关。若2 90时，且 ，即原来不易润湿的表面粗糙后更不易润湿 。 90时，且 O I Br Cl H F双憎表面（既憎水又憎油）：水和大多数有机液体都不能在其表面铺展应用：防止油管结蜡应用：防止油管结蜡11.5.2 高能表面的润湿规律实验现象：解释:自憎液体:规律：规律：一般非极性液体可在高能表面铺展；一般非极性液体可在高能表面铺展；极性有机液体的铺展与否决定于液体的极性有机液体的铺展与否决定于液体的 与与其在固体表面形成的单分子的其在固体表面形成的单分子的 c。若。若 l c，则液体不铺展；则液体不铺展； l c，则铺展。，则铺展。 单分子层的c只决定于表面基团的性质和这些基团在表面排列的紧密程度，而与单分子层下面的固体性质无关。 例：聚甲基硅油的表面张力为1920mN/m，比其吸附膜的c小，因而它可在任何高能表面上铺展。11.5.3 c与组成的关系 高分子固体或单分子层的c主要决定于它们最外层的原子或基团的性质。-CF2-CF3聚四氟乙烯的c