Адгезия, смачивание и растекание жидкостей

Предельным (максимальным) случаем смачивания является растекание. Как правило, оно происходит в результате взаимодействия (соприкосновения) тел, строение молекул которых похоже. Например, на поверхности воды (тело с полярными молекулами) растекаются органические кислоты, растворы их солей, высшие спирты и другие вещества с полярными молекулами. Растекание возможно и при контакте двух взаимно нерастворимых тел (жидкостей), обладающих значительным различием поверхностных натяжений (о,, > а ) и достаточно большими силами адгезии, обуславливающими достаточно малое значение поверхностного натяжения на границе между жидкостью и смачиваемым телом (От. ж). Условием и количественной характеристикой растекания служит критерий Гаркинса [c.32]

При определении смачивания поверхности очень полезным выражением является коэффициент растекания. Если жидкость растекается на поверхности твердого тела или жидкости, с которой она не смешивается, обе фазы притягиваются друг к другу сила притяжения направлена против сил когезии растекающейся жидкости. Таким образом, коэффициент растекания равен энергии адгезии минус энергия когезии растекающейся жидкости. Из уравнений (68) и (75) для твердой поверхности имеем [c.62]

Свободная поверхностная энергия —важная термодинамическая характеристика, величина которой определяет протекание многих процессов. Вероятность образования зародышей новой фазы при фазовых переходах (гл. 8) в химических реакциях (гл. 9) и росте кристаллов (гл. 11) определяется тем, могут ли зародыши увеличиться до критических размеров, а росту зародышей главным образом препятствует общее увеличение свободной энергии за счет поверхностной энергии зародышей. Поверхностная энергия также является определяющим параметром во всех процессах и явлениях, связанных со смачиванием, таких, как адгезия, флотация, действие моющих средств и т. д. Краевой угол смачивания и смачиваемость твердого тела характеризуются широко известными термодинамическими уравнениями, включающими поверхностные энергии и энергию поверхности раздела твердой и жидкой фаз. Так, самопроизвольное растекание жидкости по поверхности твердого тела обусловлено уменьшением свободной энергии оно происходит тогда, когда величина поверхностной энергии твердого тела превышает сумму поверхностной энергии жидкости и энергии поверхности раздела между твердым телом и жидкостью. [c.181]

Адгезия, смачивание и растекание жидкостей. Явление адгезии, смачивания и растекания связаны с межфазным взаимодействием конденсированных фаз.. [c.288]

Г. АДГЕЗИЯ. СМАЧИВАНИЕ И РАСТЕКАНИЕ ЖИДКОСТЕЙ [c.63]

Сопоставляя (4.1-6) с (4.1-5), получим, что левая часть (4.1-6) равна —Tiv (1 + os 0). Очевидно, что условие, сформулированное выражением (4.1-6), оказывается невыполнимым исключение составляет лишь случай 9 = 0, когда = (1 + os 0) Гц,- (этот случай означает, что энергетически адгезия и когезия практически эквивалентны). Иначе говоря, условия адгезии двух фаз (жидкость — твердое тело или жидкость—жидкость) эквивалентны условиям смачивания или растекания по поверхности контакта. [c.81]

Г Адгезия, смачивание и растекание жидкостей. ,, . . . 78 [c.3]

Когезионные и адгезионные силы играют важную роль в процессах прядения, адгезии полимеров, стабильности дисперсий, процессах смачивания полимеров жидкостями, растекания расплавов полимеров на твердых поверхностях. [c.227]

Приведенные данные характерны для начала процесса растекания. Абсолютные значения коэффициента растекания и энергии адгезии (смачивания) уменьшаются по мере снижения поверхностного натяжения жидкости аш- Работа адгезии в отличие от коэффициента растекания увеличивается с уменьшением Отг- [c.142]

Поверхностное натяжение и межмолекулярные взаимодействия внутри фаз обусловливают процессы смачивания и растекания капли жидкости на твердой или жидкой поверхности, а также явления когезии и адгезии. [c.311]

Находимый экспериментально угол смачивания имеет практическое значение, поскольку технолог получает информацию о растекании жидкого компонента в процессе наплавления покрытия, образования спая и т. д. А является ли данный угол равновесным или нет, с технологической то,чки зрения, не столь существенно. Да и рассчитанная по уравнению (1.84) работа адгезии. к этому мало что добавляет, так как угол смачивания, с практической точки зрения, — более наглядная характеристика. В связи с этим возникает вопрос о скорости растекания жидкости по твердой поверхности. С позиций равновесной термодинамики этот вопрос рассмотрен в работах [28—30]. [c.43]

При полном отсутствии взаимодействия жидкость — поверхность (1Уд = 0) краевой угол равен 180°. Однако, поскольку между телами любой природы всегда действуют молекулярные силы притяжения, работа адгезии всегда положительна, и краевой угол всегда меньше 180°. С ростом энергии взаимодействия жидкость — твердое тело краевой угол уменьшается и при ТУд 1 с становится равен нулю, что соответствует растеканию жидкости по поверхности. Значения углов смачивания для воды на некоторых поверхностях приведены в табл. 6.7. [c.327]

Помимо величины угла смачивания в качестве количественных характеристик процесса смачивания применяют такие параметры, как коэффициент расплывания [28], критическое поверхностное натяжение [24] и работа адгезии [29]. Явление смачивания обусловлено действием дисперсионных сил между поверхностными атомами твердого тела и жидкости. Поверхностное натяжение на границе твердого тела с газом чаще всего больше, чем на границе его с жидкими органическими веществами, поэтому числитель в формуле (3-2) обычно является положительной величиной, так что на абсолютно чистой поверхности любая органическая жидкость проявляла бы стремление к растеканию. Это естественно, так как, за малыми исключениями, свободная энергия поверхности жиД кости меньше, чем у твердого тела, так что покрытие твердой поверхности жидкой пленкой влечет за собой снижение свободной энергии всей системы в целом. При наличии па поверхности микротрещин, небольших неровностей, складок, царапин и т. п. смачивание облегчается, поэтому на шероховатой поверхности тонкие пленки жидкости образуются легче и лучше удерживаются [30]. [c.72]

Смачивание твердых поверхностей сопровождается выделением тепла и уменьшением свободной поверхностной энергии твердого тела. При полном растекании 0 = О и = 2 арж, т. е. работа адгезии равна работе когезии жидкости. [c.143]

Лакокрасочные материалы (ЛКМ) обычно наносят на поверхность в жидком состоянии. Смачивание этими материалами твердых поверхностей обусловливает полноту контакта жидкости с поверхностью, что и определяет адгезию образовавшегося затем лакокрасочного покрытия. Отсылая читателя к вопросам смачивания и растекания, которые были рассмотрены ранее (см. гл. V), остановимся на специфике этих явлений применительно к ЛКМ. [c.366]

Соотношения между величинами работ адгезии и когезии лежат в основе общих термодинамических оценок направленности процесса смачивания. Положительный знак их разности (называемой коэффициентом растекания %==Шаа— сон) отвечает полному смачиванию вплоть до образования монослоя жидкости на поверхности субстрата, а отрицательный — ограниченному растеканию, приводящему к достижению конечного значения 0. Известные из литературы (см., например, [13]) значения % оказываются полезными для предварительного прогнозирования возможности формирования адгезионных соединений. Так, акрилатный адгезив можно использовать для крепления поликапролактама и полистирола (х>0),и не следует — для крепления политетрафторэтилена (х < 0) [14], подобно изоцианатному составу для полиэтилена (х < [15]. При выборе мономерных адгезивов целесообразно учитывать также отношение аа1 сон, в исходном приближении характеризующее адгезионную способность жидкостей. Однако оно [c.10]

Для достижения оптимальной или теоретической прочности соединения нужно добиваться минимального значения краевого угла между твердой поверхностью и адгезивом с тем, чтобы получить хорошее растекание и предельно снизить возникающие в соединении концентрации напряжений. Очевидно также, что склеиваемые твердые поверхности должны быть предельно гладкими (совершенными) и свободными от загрязнений веществами, способными придавать им свойства поверхности низкой энергии. Они должны быть также очищены от пыли это предотвращает образование в соединении газовых пузырьков и других пустот. Вязкость применяемых жидких адгезивов должна быть как можно более низкой с тем, чтобы обеспечить более интенсивное распространение жидкости в капиллярах и тем самым более полное заполнение адгезивом пор и трещин в поверхности соединяемых твердых тел. Максимальное растекание и, следовательно, капиллярное поднятие может быть получено с адгезивами, обладающими максимальным поверхностным натяжением наряду с малым краевым углом. При полном смачивании, отсутствии в соединении газовых пузырьков и других включений адгезия бывает достаточно велика как на поверхностях высокой, так и на поверхностях низкой энергии, и разрушение соединения происходит по когезионному типу. В таких идеальных условиях задача получения соединения с оптимальной прочностью лежит за пределами проблем физико-химик поверхности. Однако такое модифицирование поверхности реальных тел, которое позволило бы осуществить эти идеальные условия, есть важнейшая задача этой науки. [c.307]

КОГЕЗИЯ (от лат соЬаезиз-связанный, сцепленный), сцепление частей одного и того же однородного тела (жидкого или твердого) Обусловлена хим связью между составляющими тело частицами (атомами, ионами) и межмол взаимодействием Работой К наз свободную энергию разделения тела на части и удаления их на такое расстояние, когда нарушается целостность тела Работу К Щ определяют как работу обратимого изотермич разрушения тела IV, = 2у, где у-уд поверхностная энергия (для твердых тел) или поверхностное натяжение (для жидкостей) Соотношение И и работы адгезии характеризующей сцепление разнородных тел (см Адгезия), служит для определения способности жидкостей смачивать твердые тела при имеет место несмачивание, при смачивание, при Щ,> Щ растекание жидкости по пов-сти твердого тела Широко используется также понятие плотности энергии К ,, к-рую отождествляют с внутр энергией испарения (или субтимации) отнесенной к [c.421]

Л. и л. пов-сти твердого тела количественно характеризуется краевым углом смачивания 0 (в воздушной среде) этот угол измеряется внутри жидкости (см., напр., рис., а). Пов-сть лиофильна по отношению к нанесенной на нее жидкости при 0<9О°. При этом поверхностное натяжение границы раздела твердого тела с жидкостью меньше, чем границы раздела твердое тело-воздух, и работы адгезии и когезии связаны соотношением > WJ2. Пов-сть тем более лиофильна, чем ниже 0 на предельно лиофильных повч тях, когда > V , происходит растекание жидкости. При 0 > 90 и < Wjl пов-сть лиофобна. Гидрофильными являются, напр., пов-сти оксидов металлов, силикатных и алюмосиликатных минералов, гидрофобными - пов-сти парафина, фторопластов (см. подробнее [c.595]

В соответствии с выражением (III.8) хорошее смачивание и растекание возможны при большой работе адгезии (когда молекулярная природа жидкости и твердого тела близки) и при низкой работе когезии (когда поверхностное натяжение жидкости мало). Соответственно углеводороды и другие органические жидкости с малым поверхностным натяжением хорошо смачивают практически любые твердые тела. Наоборот, жидкие металлы (с малой химической активностью), имеющие высокие значения поверхностного натяжения (порядка 10 мДж/м ), хорошо смачивают только неокисленные повер сности твердых металлов. Активные металлы— раскислители (например, титан, марганец, цирконий)—способны смачивать и некоторые оксиды. [c.118]

Другой, термодинамический подход дал возможность решить эту проблему в обш,ем виде без учета специфики силовых полей межмолекулярного взаимодействия и связанных с ней особенностей механизма рассматриваемого явления. Хорошим импульсом для развития исследований в этом направлении послужила классическая работа Дж. Уилларда Гиббса . Таким образом, у Фершафелта , Гуггенгейма , а позже и других исследователей появился мощный термодинамический аппарат, пригодный для описания поведения поверхностных слоев фаз и происходящих в них явлений. Этот подход оказался особенно плодотворным при исследовании свойств границ раздела жидкость—пар и жидкость—жидкость, так как для этих систем имелись методы прямого экспериментального определения величин свободной поверхностной энергии на границе жидкость—насыщенный пар и на границе жидкость—жидкость). До сих пор существуют серьезные трудности в измерении свободной поверхностной энергии (у5к°) на границе твердого тела с паром и УsL на границе твердого тела с жидкостью. В соответствии с этим термодинамическое описание процессов растекания жидкостей и смачивания твердых тел пока еще имеет довольно ограниченное применение. Тем не менее, поскольку полученные соот1Юшения являются основой для понимания явлений "смачивания, растекания и адгезии, целесообразно нх здесь кратко рассмотреть. [c.277]

Различают адгезию между двумя жидкостями, между жидкостью и твердым те.юм и между двумя твердыми телами. Оче-и 1Дно, что смачивание и растекание предпо, а1 ают наличие хотя бы одной из фаз в жидком состоянии и обусловлены адгезионным взаимодействием. Адгезии между двумя твердыми те- лами почти всегда способствует предварительный перевод хотя бы одной из фаз в жидкое состояние для увеличения интенсивности молекулярно-кинетического движения и осуществления необходимого контакта. Поэтому, как правило, адгезия и смачивание сопровождают друг друга и соответствующим образом характеризуют межфазное взаимодействие. [c.78]

С повышением температуры обычно уве,личивается работа аш езии и уменьшается работа когезии смачивающей жидкости, В результате нерастекающаяся жидкость при - повыщении температуры станет растекаться, или процесс несмачнвання перейдет в смачивание. Растекание или смачивание жидкости можно обеспечить, добавляя в нее вещества, уменьшающие ее поверхностное натяжение и увеличивающие работу адгезии со смачиваемой поверхностью. Например, чтобы жидкость хорошо растекалась на воде, в нее вводят веп1ества с сильно полярными [c.93]

Дальнейшее развитие исследования термодинамики адгезии получили s работах Зисмана [157, 158], введшего понятие критического поверхностного натяжения смачивания как величины, определяемой экстраполяцией зависимости osfl от т к os0 = 1, т.е. к случаю полного растекания жидкости на поверхности. Найденная путем экстраполяции величина Ус рассматривается как критическое поверхностное натяжение твердого тела и является его характеристикой. Если значение Ус известно, можно предсказать равновесный краевой угол любой жидкости на данной поверхности и определить возможность ее растекания по поверхности. При Т < У,, краевой угол 0 = О и жидкость самопроизвольно растекается по поверхности. [c.56]

Непосредственно вычислить коэффициент растекания масел при помощи уравнения Гаркипса невозможно, так как неизвестен метод измерения поверхностного натяжения твердого тела на границе с жидкостью, а поверхностное натяжение твердого тела на границе с воздухом оценивается лишь приближенно. S определяют как разность работы адгезии Wa и работы когезии W В свою очередь Wa = <Тж-г(1 4- os 0), а VF = 2a .r, О — краевой угол смачивания, образуемый поверхностью твердого тела и касательной к поверхности капли жидкости, помещенной на это твердое тело (см. рис. 209). Величина краевого угла является [c.461]

Теоретически процесс смачивания состоит из нескольких этапов, которые для удобства принято рассматривать по отдельности [43, 66]. Процесс суспендирования, т. е. погружения в жидкость твердой частицы, имеющей форму куба с размером 1x1x1 см", происходит — по Паттону [67] — в три стадии (рис. 4.6), при этом затрачивается определенная работа на адгезию (прилипание), затем на погружение и растекание. Их сумма равна работе, затрачиваемой на суспендирование. [c.111]

Величина может бьгеь больше 27 при > Ужт + Тжг При этом капля жидкости растекается по поверхности. Условие растекания выражается неравенством К ад > 2ii j., т.е. жидкость начинает растекаться по поверхности твердого тела в случае, когда ее адгезия становится больше когезии. По мнению технологов, условием высокой адгезии является хорошее смачивание. С точки зрения термодинамики, хорошее смачивание обусловлено высокой адгезией. [c.55]

Рассмотренные тердюдинамические зависимости характерны для идеального случая капля жидкости на чистой, гладкой поверхности. В реальных условиях на процессах смачивания и растекания сказываются многие факторы шероховатость и неоднородность поверхности, присутствие загрязнений в виде адсорбированных газов и паров, многокомпонентность лакокрасочных составов. Поэтолму более правильно говорить о равновесной обратимой работе адгезии ] а, которая может быть вычислена по уравнению [5, с. 38] [c.31]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология