技術(shù)文章
該儀器主要用于測量液體對固體的接觸角, 即液體對固體的浸潤性。儀器能測量各種液體對各種材料的接觸角。該儀器對石油,印染,醫(yī)藥,噴涂,選礦等行業(yè)的科研生產(chǎn)有非常重要的作用。
對于的平面固體表面,當(dāng)液滴在表面達(dá)平衡后。只有一個符合Young方程的接觸角。但實際固體表面是非的,因而會出現(xiàn)滯后現(xiàn)象,致使接觸角的測量往往很難重復(fù)。但經(jīng)過精心制備和處理的表面,有可能得到較重復(fù)的數(shù)據(jù),特別是高分子的表面。表面的制備和處理的目的是要得到較光滑、干凈的表面,但具體的工藝因樣品而異,這里不作更多的介紹。這里主要介紹一些常用的接觸角測定方法,它們都是針對氣—液—固體系的接觸角而設(shè)計的。但其中有些方法,只需略加修改,亦適用于液—液—固體系接觸角的測定。測定接觸角有多種方法,可根據(jù)直接測定物理量分為四類:⑴靜滴法(角度測量法)、⑵高度、長度測量法⑶力測法⑷透過測量法。前三種適用于連續(xù)的平滑固體表面,后一種方法可用于粉末固體表面接觸角的測定。
量角法
液滴角度測量法是測量接觸角的很常用的方法,如下嵊所示。該方法是將固體表面上的液滴,或?qū)⒔胍后w中的固體表面上形成的氣泡投影到屏幕上,然后直接測量切線與相界面的夾角,直接測量接觸角的大小。
如果液體蒸氣在固體表面發(fā)生吸附,影響固體的表面自由能,則應(yīng)把樣品放入帶有觀察窗的密封箱中,待體系達(dá)平衡后再進(jìn)行測定。此法的優(yōu)點是:樣品用量少,儀器簡單,測量方便。準(zhǔn)確度一般在土1o左右。
量高法
如果液滴很小,重力作用引起液滴的變形可以忽略不計,這時的躺滴可認(rèn)為是球形的一部分。接觸角可通過高度的測量按下式計算:
式中h是液滴高度,d是滴底的直徑。若液滴體積小于10-4mL,此方法可用。若接觸角小于90o,則液滴稍大亦可應(yīng)用。
液滴在纖維上的接觸角也可用量角法測量,把纖維水平拉直.置于樣品槽內(nèi),然后投影到電腦屏幕,直接測定液滴與纖維表面的夾角。如果液滴很小,接觸角也可用量高法測量,通過式(8)來計算。
實際固體表面幾乎都是非的,或大或小總是會出現(xiàn)接觸角滯后現(xiàn)象.因此,需同時測定前進(jìn)角和后退角。對于躺滴法,可用增減液滴體積的辦法來測定。增加液滴體積時測出的是前進(jìn)角,如圖5(a)所示;減少液滴體積時為后退角,如圖所示。
前進(jìn)角和后退角的測定方法
為了避免增減液滴體積時可能引起液滴振動和變形,在測定時可將改變液滴體積的毛細(xì)管頂部插入液滴中,頂部插入液滴不影響接觸角的數(shù)值。