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y升高或降低
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θ,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 ;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(O4-02)
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: a表面不均匀 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: COS=X2COSO2+ XbCOSe0X2、X指a、b的 摩尔分数,O、O指液体在a体和b固体上的 接触角
影响接触角测定的因素 造成接触角滞后的主要原因有： a.表面不均匀 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,0较大(COS0 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,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 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 b表面不平 表面不平也是造成接触角滞后的主要因素,若将 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 b.表面不平 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,(x-m)=x00,0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 cos O cos e 当090°, 表面粗化将使θ′>θ(接触角变大,润湿性变 差)
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）。 ( ) ' ' lg cos , sg sl r − = ' cos cos r =
3、固体的涧湿性质 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0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0yg,可见,低表面张力的液体容易润湿高表面能 的固体,考虑到g的数值均在100mNm以下,常以此为界,将 固体分为两类:
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： sg sl lg + sg gl gl
固体的湿性质 (1)表面张力大于100mV/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。 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 （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(y4 f,COsf,S=yg(COs日-1)若以COS对yn 作图
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
固体的湿性质 可得一很好的直线,将直线外推至COS=-1处(0=0), 相应的表面张力将为此固体的润湿临界表面张力,称为 、y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 COSO对y图通常也显示线性关系,将直线外推至 COSO=1处,亦可得。 是表征固体表面润湿性的经验参数,对某一固体而 言,γ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表面的值,并总结出一些经验律
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表面的γc值，并总结出一些经验律：