Явление смачивания и растекания

Явление смачивания, приводящее к формированию краевого угла между жидкостью и твердой подложкой, лежит в основе механизмов, определяющих равновесие и кинетику влаги в пористых телах. Величина равновесного краевого угла 0о определяется полем поверхностных сил и энергией взаимодействия жидкости с твердой подложкой. Слабое взаимодействие ведет к несмачиванию, сильное —приводит к растеканию жидкости по поверхности, ее полному смачиванию. [c.210]

Среди явлений, происходящих на границе раздела трех фаз чаще всего встречаются и имеют большое практическое значение явления смачивания и растекания. Условия смачивания поверхности твердого тела жидкостью, характеризующие молекулярное взаимодействие различных фаз, играют большую роль в Процессах проникновения жидкости, и в частности воды, в каг пиллярные системы — различного рода пористые тела, грунты и почвы. Возможность изменения условий смачивания используется при приготовлении составов для борьбы с вредителями растений, для придания водонепроницаемости тканям, стенным покрытиям и т. д. Особо важное значение имеют условия сма-. чивания для осуществления процесса флотации, широко при меняющегося при добыче полезных ископаемых. Количественная оценка смачиваемости может быть осуществлена различными методами. [c.133]

ЯВЛЕНИЯ СМАЧИВАНИЯ И РАСТЕКАНИЯ [c.319]

В чем заключаются явления смачивания и растекания Как определяют угол смачивания [c.319]

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

Из критерия Гаркинса следует, что растекание, как и смачивание, — явление одностороннее если тело Ж растекается по поверхности тела Т, то обратное явление произойти не может, т. е. тело Т не может растекаться по поверхности тела Ж, более того, оно не смачивает тела Ж, а стремится принять на его поверхности сферическую форму. Например, нефть растекается по поверхности воды, вода же на поверхности нефти и нефтепродуктов собирается в шарики . [c.32]

А. Макропроцесс. Задачей теории формирования площади контакта является описание процессов самопроизвольного и вынужденного течения тонких пленок и приповерхностных слоев вязких жидкостей с учетом явлений смачивания, растекания, капиллярного заполнения, вытеснения воздуха и т. д. Эта теория направлена на разработку количественных закономерностей, связывающих кинетику роста площади контакта с молекулярными характеристиками клея и субстрата, а также с режимами процессов формирования клеевых соединений. Ограничим анализ рассмотрением явлений смачивания и реологии, поскольку их развитие оказывает наиболее существенное влияние на закономерности склеивания при этом в первом случае используем главным образом термодинамический подход, во втором — молекулярно-кинетический. [c.6]

Технология склеивания включает учет факторов, обеспечивающих возможно более полный молекулярный контакт между адгезивом и субстратом. В отличие от закономерностей повышения адгезионной способности последних теоретически оправданный выбор этой технологии обусловлен характером проявления внешних параметров — температуры, давления, продолжительности, связанных со спецификой явлений смачивания, растекания и реологии. Проблемы, возникающие при определении температурных режимов склеивания, влияния давления и продолжительности процессов, достаточно полно освещены в литературе. Поскольку, по сути, они состоят в достижении равновесных условий формирования склеек, приводящих к закономерно когезионному характеру их разрушения, целесообразно остановиться только на наиболее принципиальных вопросах влияния данных факторов, кратко охарактеризовав также сущность и менее традиционных воздействий — освещения, электрического и магнитного полей и т.д. Предварительно обратим внимание на общее условие выбора технологических режимов склеивания — необходимость удаления граничных слоев пониж енной когезионной прочности, образующихся вследствие поверхностных загрязнений, миграции на поверхность фазы низкомолекулярных объемных примесей, деструкции адгезива в процессе склеивания и т. п. [15]. [c.36]

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]

Когезия и адгезия. Явления смачивания и растекания тесно связаны с действием сил когезии и адгезии. [c.317]

С поверхностными явлениями тесно связано поведение жидкости на границе с твердым телом. Известно, что в некоторых случаях жидкость способна растекаться по поверхности твердого тела тонким слоем. Так ведет себя, например, вода на поверхности чисто вымытого стекла. В этом случае говорят, что жидкость смачивает твердое тело. Е5 других случаях та же вода на поверхности стекла или фарфора, загрязненной жиром, собирается в капли и не смачивает поверхность. Очевидно, что явление смачивания обусловлено процессами взаимодействия на поверхности раздела жидкости и твердого тела между собой и с газовой фазой. При смачивании жидкость приобретает большую поверхность раздела как с твердым телом, так и с газовой фазой. В то же время она закрывает поверхность раздела твердое тело — газ. Если обозначить поверхностное натяжение на границе с газовой фазой для твердого тела и жидкости соответственно Отг и Ожг, а избыточную поверхностную энергию на границе твердое тело — жидкость атж, то изменение энергии Гиббса при растекании жидкости по поверхности твердого тела 5 составит [c.307]

При отсутствии поверхностного заряда уравнения (2)—(18) следует рассматривать как основные термодинамические соотношения для описания явлений смачивания и растекания. [c.279]

Поверхностное натяжение обозначим буквой а. Произведение его на поверхность называется свободной поверхностной энергией. Различие в свободной поверхностной энергии на границе раздела фаз — причина разнообразных поверхностных явлений (адсорбция, смачивание, растекание жидкости и др.), с которыми мы более подробно познакомимся в разделе коллоидной химии. [c.39]

Краевой угол представляет собой величину, характеризующую два важных поверхностных явления — смачивание и растекание. Термин смачивание используется применительно к твердым поверхностям и означает, что между ними и жидкостью возникает тесное взаимодействие. При этом мерой интенсивности смачивания является величина краевого угла на линии раздела трех фаз жидкость — твердое тело — газ. Полное смачивание отвечает отсутствию краевого угла или значению его, равному нулю. При положительных значениях его имеет место неполное смачивание, причем угол, больший чем 90°, указывает на то, что твердое тело смачивается исследуемой жидкостью с трудом. При краевых углах, близких к 180 , можно говорить о полном [c.251]

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]

Как указывалось в гл. XV, классифицируя поверхностноактивные вещества по их назначению в различных, чрезвычайно многочисленных и разнообразных областях техники, необходимо учитывать все важные для данной области техники специфические виды их применения. Однако в ряде случаев использование поверхностноактивных веществ не связано с какими-либо определенными областями техники. Эти случаи могут быть охвачены только такой системой классификации, которая учитывает физико-химические явления, положенные в основу того или иного их применения. В настоящей, заключительной главе нами и будут рассмотрены различные применения поверхностноактивных веществ в их связи со следующими физико-химическими явлениями смачиванием и растеканием, эмульгированием и солюбилизацией, образованием и разрушением пен и др. [c.511]

Термодинамический подход предполагает необходимость обсуждения двух проблем-образования адгезионного контакта и взаимодействия контактирующих поверхностей полимеров. Поскольку эти проблемы тесно связаны с рассмотрением межфазных процессов, наибольшее внимание уделено описанию явлений смачивания и растекания. При этом формальное рассмотрение дополняется анализом энергетики межфазных взаимодействий полимеров, для чего обсуждается проблема оценки энергетических характеристик поверхности твердых, главным образом полимерных тел. Излагаемые соображения с учетом значимости процессов, протекающих на границах раздела элементов соединения, имеют важное значение для исследования адгезии. [c.5]

Поверхностные явления протекают в гетерогенных системах на границе раздела фаз и имеют большое значение на практике. С ними связаны процессы смачивания и растекания, флотации, эмульгирования, моющего действия некоторых веществ, дробления [c.91]

Мы убедились в том, что молекулы адсорбата могут находиться на поверхности адсорбента в течение длительного времени. Интересно поставить вопрос — как проводит это время молекула в адсорбционном слое В результате колебаний атомов адсорбента, между ними и молекулой адсорбата происходит непрерывный обмен энергией. Если молекула получит импульс, нормальная составляющая которого превысит Qa, молекула покинет поверхностный слой. Если же этот импульс будет направлен, в основном, тангенциально к поверхности, молекула будет скользить по ней, сталкиваясь с другими молекулами. Такая поверхностная подвижность молекул составляет физическую основу явлений растекания и смачивания. Жидкость растекается по жидкой поверхности на 2—3 порядка быстрее, чем по твердой, поскольку микрошероховатость отсутствует и все точки жидкой поверхности энергетически равноценны. Но и на твердых поверхностях существование двухмерной подвижности установлено экспериментально. Хорошо известный пример с растеканием насыщенного раствора КС по стеклу в солевых мостиках, с последующим высыханием, и образованием ползущей твердой корки, иллюстрирует это явление. В работах Фольмера было установлено, что молекулы бензофенона уходят из кристалла по стеклу на расстояния порядка 0,1 мм, значительно превышающие молекулярные дистанции. [c.134]

Исследованию взаимодействия жидкости с твердой поверхностью в научной литературе также уделяется много внимания, так как процессы смачивания и растекания, капиллярные явления, [c.213]

В изучении явлений смачивания возможны два разных подхода. Один из них сводится к рассмотрению сил притяжения между плоской твердой поверхностью и жидкостью, находящейся с ней в контакте. Интенсивность этого притяжения может быть выражена величиной межфазной свободной энергии между твердым телом и жидкосФью ст - Низкие значения Ох соответствуют сильному притяжению и, следовательно, высокой степени смачивания. Поскольку величину Отж непосредственно определить нельзя, для оценки смачиваемости твердой поверхности жидкостью применяют другую величину-давление растекания или напряжение прилипания (смачивания) (см. т. I, стр. 255), определяемое уравнением [c.335]

Исследованию взаимодействия жидкости с твердой поверхностью в научной литературе также уделяется много внимания, так как процессы смачивания и растекания, капиллярные явления, растворение поверхности твердого тела весьма актуальны для современной технологии машино- и приборостроения. На этих явлениях основаны процессы пайки и сварки металлов и других материалов, нанесение поверхностных слоев и много других процессов (склеивание и т. д.). [c.223]

В книге рассмотрены поверхностные явления расплавов на границе с твердым телом. Приведены результаты исследования растекания, смачивания, растворения, адгезии, а также межфазных явлений на границе твердое тело — расплав, которые широко привлекаются к решению теоретических вопросов спекания, пропитки, кристаллизации, модифицирования и других важных проблем. [c.2]

В заключение следует отметить, что широко распространенная термодинамическая трактовка адгезии не является самостоятель-ной теорией [116, 149, 220—226, 238—241]. Смачивание, растекание — это всего лишь проявления молекулярных сил на границе раздела фаз, зависящие от химической природы адгезива н субстрата. Поэтому термодинамическая концепция адгезии укладывается в рамки молекулярной теории адгезии и является одной из сторон этой теории. Термодинамическая концепция рассматривает лишь один из факторов, оказывающих влияние на адгезию. Когда об этом забывают и пытаются с позиции термодинамики рассмотреть явление в целом, сталкиваются с противоречиями и трудностями. С другой стороны, учет термодинамических аспектов в рамках молекулярной теории часто оказывается полезным и плодотворным. [c.85]

Растекание жидкости по твердым телам и смачивание во многих случаях приводят к образованию устойчивых тонких пленок, находящихся в равновесии с объемной фазой [4]. Механизм растекания даже при отсутствии осложняющих явлений (испарение, растворение в твердом теле, химическая реакция) сложен. Растекание может обусловливаться движущей силой, связанной с поверхностными явлениями и вязким сопротивлением жидкости [1, 3]. Один из предельных механизмов растекания жидкости связан с молекулярной поверхностной диффузией [1]. [c.51]

Неполное окружение поверхностных атомов соседями (пониженная координация), изменение параметров решетки и поверхностные вакансии вызывают ослабление силовых полей, действующих на поверхностные атомы. В результате изменяются динамические свойства поверхностных решеток фононный спектр, квадраты амплитуд и скоростей атомных колебаний и др. Все это сказывается на таких явлениях, как поверхностная диффузия, растекание (смачивание), плавление, теплоемкость, теплопроводность, рассеяние носителей тока на поверхности. Ослабление химических связей на поверхности приводит к росту амплитуд колебаний атомов на поверхности. Следовательно, для поверхностных реакций требуется меньшая энергия активации. [c.43]

Смачивание — поверхностное явление, наблюдаемое при контакте твердой и жидкой фаз и заключающееся в растекании жидкости по поверхности. Как правило, смачивание осуществляется на границе трех фаз, одна из которых — твердое тело, две другие — жидкость и газ (пар) или же две несмешивающиеся жидкости. [c.273]

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]

Процессы, протекающие при нанесении жидкого адгезива на поверхность субстрата, заключаются, разумеется, не только в капиллярных явлениях — смачивании и растекании. Формирование адгезионного соединения сопровождается постепенным испарением растворителя, переходол слоя адгезива из жидкого в вязкотекучее, затем — в высокоэластическое и наконец в стеклообразное состояние. Все эти стадии превращения жидкого адгезива в пленку клеевого слоя играют в технологии склеивания большую роль. После частичного удаления растворителя при открытой выдержке поверхности, покрытой жидким адгезивом, производят склеивание. Система подложка — клей — подложка должна обладать способностью оказывать сопротивление внешним механическим воздействиям, хотя отверждение клеевого слоя еще не закончилось [13, с. 328]. Вязкость жидкого адгезива и кинетику процессов его высыхания регулируют, применяя соответствующие комбинации растворителей. Эти вопросы пока решаются эмпирическим путем и не являются, как и вообще вопросы рецептур, предметом нашего анализа. Заметим только, что образование слоя [c.121]

Явление смачивания. Явление смачивания твердых тел рассматривается исходя из понятий о поверхностном и пограничном натяжении. Растекание жидкости на поверхности твердого тела называют смачиванием, а его количественной характеристикой служит величина косинуса краевого угла смачивания 0 (рис. 4.5). Как видно из схемы, тело смачивается при 0° < 0 <190° и не смачи-вается> когда 90° <0 <180°. Величина 0 определяется взаимодействием сил поверхностного натяжения о, действующих на границе раздела фаз жидкость/воздух ( 1,2), жидкость/твердое тело ((Тх,з) [c.111]

Всли Л 23 (при в 0 ), то равновесие невозможно, и капля растекается, образуя тонкую плёнку на поверхности твёрдого тела, такое явление называется полным смачиванием (нарримдр, растекание воды или спирта на поверхности стекле). Условие полного смачивания обычно записывают выражением виде [c.57]

Поверхностные явления проявляются на границе раздела фаз и гетерогенных систем и оказывают большое влияние на поведение систем в целом. Область науки, изучаюшая физико-химию поверхностных явлений, представляет не только большой теоретический интерес, но является основой для понимания и овладения большим числом производственных и технических процессов смачивание и растекание, флотация, эмульгирование, крашение, моющее действие, адсорбционные эффекты, дробление твердых тел и др. [c.274]

Более радикальное изменение свойств поверхности происходит при введении в жидкую фазу ПАВ трех других групп, способных энергично адсорбироваться на межфазной поверхности. Если происходит физическая адсорбция ПАВ, отвечающая правилу уравнивания полярностей, то смачивание поверхностей резко улучшается — вплоть до перехода к растеканию. Так, поверхности гидрофобных материалов могут смачиваться водой при добавлении в воду самых разнообразных ПАВ, способных к адсорбции на межфазной поверхности вода — масло. Наоборот, гидрофобиэация поверхности возможна, как уже отмечалось выше, при введении в водный раствор хемосорбирующихся ПАВ это явление широко используется в процессах флотационного обогащения полезных ископаемых и будет подробнее рассмотрено нами в следующем параграфе. [c.105]

Из приведенного выражения видно, что при смачивании жидкостью твердого тела шероховатость поверхности улучшает смачивание (угол бзф уменьшается), при несмачивании — ухудшает (угол увеличивается). Условие х = оказывается достаточным, чтобы смачивание перешло в растекание. Это используют, например, в процессах пайки и склеивания, когда наждаком не только удаляют загрязнения, но и наводят шероховатость. Вместе с тем шероховатость поверхности, особенно образованная системой параллельных канавок (например, <для поверхностей, подвергшихся механической обработке), усишивает гистерезисные явления при смачивании. [c.123]

Гистерезисные явления играют очень большую роль в процессе вытеснения нефти водой. Нефтерастворимые ПАВ, увеличивая время стягивания периметра смачивания при коалесцентном отрыве капли, затрудняют процесс разрыва пленки нефти. При разрыве же пленки они резко увеличивают время растекания капли воды по твердой поверхности. Во время разрыва пленки воды и прилипания капли нефти к твердой поверхности в водной среде нефтерастворимые ПАВ способствуют быстрому растеканию капли, что затрудняет ее вытеснение и приводит к увеличению скорости проскальзывания воды относительно капли. [c.123]

Объемно - Поверхности ыевзаимодействиг . Как правило, жидкие металлы плохо смачивают графит при температурах начала плавления, образуя на его поверхности каплю с краевым углом смачивания более 90°. Однако выше температуры,- при которой начинается активное химическое взаимодействие графита с расплавом с обра- < зованием карбида, обнаруживается резкое улучшение смачиваемости обычно с переходом к быстрому растеканию металла по поверхности. Это явление впервые было подробно рассмотрено при растекании тугоплавких металлов (Ti, Zr, Si и др.) по поверхности графита. Аналогичные исследования проведены Найдичем Ю.В. и Колесниченко Г.А., которые анализируют улучшение смачиваемости графита металлом и переход к растеканию при химическом взаимодействии на основе развитых A.A. Жуховицким и В.А. Григорьяном представлений о неравновесном (динамическом) поверхностном натяжении на межфазной границе, разделяющей химически взаимодействующие фазы. В результате химического взаимодействия на поверхности графита происходит резкое снижение (вплоть до отрицательной величины) свободной энергии на границе графит - жидкий металл, что приводит к сильному уменьшению краевого угла смачивания и растеканию расплава по поверхности с большой скоростью. [c.133]

В данной работе было обнаружено явление повышения контактного угла смачивания Зп и РЬ после затвердевания, что, возможно, связано с переходом припоя из жидкого в твердое состояние. Заметное влияние иа кинетику смачивания и растекания припоев ПОС61, 5п и РЬ по меди оказывает шероховатость поверхности. При грубой обработке наждачным полотном поверхности меди, скорость уменьшения фиксируемого контактного угла смачивания меньше, чем на поверхности, подвергнутой травлению, несколько меньше и контактный угол и площадь растекания. На грубо обработанной поверхности вдоль рисок происходит интенсивное растекание легкоплавкой эвтектики 5п—РЬ—2п—Си (блестящей каймы), что, вероятно, связано с капиллярным эффектом. Такое растекание уместно назвать капиллярным. Контактный наблюдаемый угол при капиллярном растекании П0С61 по меди больше, чем при растекании этого припоя на относительно ровной (травленой) поверхности. Смачивание и растекание припоя П0С61 по меди с флюсом Прима III происходит медленнее и с большим контактным углом по полированной поверхности, чем по травленой или грубо зачищенной. [c.84]

Другой причиной появления разрывов на пленке и образования капель является так называемая аутофоби-зация [60, 103]. Это явление обусловлено тем, что некоторые жидкости не могут растекаться по своему же первому мономолекулярному слою, уже сорбированному на поверхности твердого тела. Органические жидкости, углеродная цепь которых заканчивается с одной стороны полярной группой, а с другой — неполярной, могут ориентированно сорбироваться на поверхности. Если критическое поверхностное натяжение вновь образованной поверхности меньше, чем у жидкости, то дальнейшего растекания уже не происходит. Это явление наблюдается главным образом при смачивании неразветвленными алифатическими спиртами и жирными кислотами, а для разветвленных или циклических молекул ауто( х)бизация нехарактерна. Поверхностное натяжение некоторых неподвижных фаз, например полиметилси-локсановых, меньше критического поверхностного натяжения их адсорбированного мономолекулярного слоя, поэтому такие неподвижные фазы хорошо смачивают поверхности с высокой энергией. В то же время многие неподвижные фазы на основе полиэфиров подвергаются на поверхности гидролизу критическое поверхностное натяжение мономолекулярного слоя образующихся при этом спиртов меньше, чем поверхностное натяжение наносимой неподвижной фазы. Этот эффект наблюдается также для таких смесей, у которых одна из составляющих сорбируется легче. [c.55]

Таким образом, ф или os ф — мера смачивания, а растекание — частный случай смачивания, хотя некоторые авторы противопоставляют смачивание и растекание [252]. Несомтря на внешнюю простоту, многие аспекты этого явления еще недостаточно изучены и являются предметом многочисленных исследований и даже дискуссий. [c.77]