Краевой угол на поверхности пористых тел

Процессом, в известной степени обратным стирке, является пропитка тканей с целью повысить их водонепроницаемость при сохранении воздухопроницаемости (так называемая пористая водоотталкивающая пропиткй). Задача технолога при проведении этого процесса заключается в образовании на поверхности отдельных волоконец ткани тонких пленок, на которых вода образует большой краевой угол, С этой целью ткани пропитывают растворами или дисперсиями гидрофобных, так называемых водоотталкивающих веществ. В качестве таких веществ можно использовать ацетат алюминия, мыла поливалентных металлов, парафин, асфальт, нефтяные остатки, кремнийорганические соединения и смеси этих веществ. Иногда пропитку тканей с целью повышения их водонепроницаемости проводят в два приема. Например, ткань пропитывают сначала дисперсией парафина, содержащей мыло в качестве эмульгатора, а затем раствором ацетата алюминия, при этом частицы парафина отлагаются на волокне в результате коагуляции. [c.163]

Влияние пористости и шероховатости поверхности на смачивание ее расплавами металлов. Физико-химическое взаимодействие между контактирующими телами приводит к тому, чтд не всегда соблюдается условие (УП, 3), которое характеризует влияние шероховатости на смачивание. В связи с этим изучали смачивание расплавами металлов кварцевых и стеклянных шероховатых поверхностей, которые легко поддаются шлифовке и полировке . Влияние шероховатости на краевой угол можно характеризовать следующими данными [c.284]

Краевой угол при смачивании пористой поверхности можно определять по следующей формуле [c.236]

С увеличением времени контакта расплавов краевой угол на пористых. поверхностях, как правило, падает и достигает равновесного значения при определенном времени, исчисляемом десятками минут и часами. [c.286]

Наиболее удобный метод нахождения истинного распределения пор по размерам предусматривает вдавливание в пористое тело несмачивающей жидкости, в частности ртути [22], краевой угол которой на многих поверхностях приблизительно одинаков (например, на стекле краевой угол ртути 140°). При этом, если все поры исследуемого образца равнодоступны, заполняются только те поры, для которых [c.421]

Данное традиционное описание типов изотерм целесообразно дополнить некоторыми замечаниями. При приближении к Р° вслед за почти горизонтальным участком изотермы I типа нередко наблюдается заметный подъем. Вообще говоря, эта изотерма обычно наблюдается при хемосорбции адсорбата при давлениях значительно ниже P . Изотермы II и III типа приближаются к линии Р° асимптотически. Такие изотермы экспериментально наблюдаются при адсорбции на порошках, и тенденция к неограниченному утолщению адсорбированной пленки отражает процесс капиллярной конденсации в пространстве между частицами [33] (см. гл. VII, разд. VI1-4Д). При полном смачивании адсорбента жидким адсорбатом такие изотермы можно ожидать и в случае адсорбции на плоской поверхности. Изотермы IV и V типов, как правило, характерны для пористых тел. Целесообразно ввести еще по меньшей мере два дополнительных типа изотерм адсорбции, изображенных на рис. XIV-8. Оба типа возможны при адсорбции на плоской поверхности при условии, что жидкий объемный адсорбат образует на поверхности конечный краевой угол [35]. [c.451]

Для подтверждения формулы (VII, 54) были проведены исследования смачивания водой различных полимерных поверхностей, изготовленных из полиэтилена, полипропилена и тефлона, а также воска. В качестве пористого тела была предложена модель, состоящая из набора трубок, цилиндров и призм, расположенных в определенном порядке с фиксированным зазором между отдельными элементами. Для такой модельной поверхности на вычислительной машине были рассчитаны свободная энергия как функция пористости, краевой угол на гладкой сплошной поверхности при постоянном объеме капли, а также фактический краевой угол капли на пористой поверхности и его гистерезис. Зависимость гистерезиса краевых углов от пористости твердого тела, точнее от отношения /п//т (объем капли воды составляет 0,05 мл, краевой угол на сплошной поверхности равен 95°), следующая [c.236]

При смачивании пористых тел необходимо учитывать, что краевой угол в этих условиях существенным образом отличается от краевого угла при смачивании гладких поверхностей Приближенные значения краевого угла, полученные при смачивании различных пористых тел, следующие для воды — 67°—84° для керосина— 65°—71° для четыреххлористого углерода — 55°—67°. [c.237]

Краевой угол для системы карбид — расплав металла с учетом пористости смачиваемой поверхности может быть оценен при помощи формулы [c.286]

При ясно выраженной шероховатости или пористости твердой поверхности наблюдаемый краевой угол не является истинным углом, характеризующим адгезию между твердым телом и жидкостью. Он представляет собой кажущийся краевой угол. Шероховатость или пористость твердой поверхности увеличивает кажущийся краевой угол, если истинный превышает 90° в обратном случае кажущийся краевой угол становится меньше истинного [24, 28, 37, 41, 42]. Это связано с тем, что при тупом истинном краевом угле жидкость не проникает в углубления, и кажущаяся плоская поверхность образуется лишь вершинами выступов на твердом теле к находящемуся в углублениях воздуху жидкость практически не проявляет адгезии. Так, вода образует на грани кристалла стеариновой кислоты истинный краевой угол около 95°. Порошок стеариновой кис- [c.27]

Теоретически и экспериментально установлено, что для смачивающих жидкостей краевой угол на шероховатой поверхности уменьшается, а для несмачивающих — увеличивается. Аналогичная тенденция наблюдается при смачивании пористой поверхности. Если жидкость смачивает стенки пор, то в устье пор малых размеров угол смачивания равен нулю [55]. [c.13]

Следует отметить, что теория даёт словие равновесия между двумя жидкостями при конечном краевом угле лишь для сплошной твёрдой поверхности. В зернистой же или пористой системе, равносильной системе капилляров, вытеснение одной жидкости другой будет происходить (благодаря кривизне менисков) во всех случаях, когда краевой угол натекания одной из жидкостей меньше 90°. Возможен случай, когда краевые углы натекания превышают 90° для обеих жидкостей, так как, хотя равновесные краевые углы не могут быть острыми в обеих жидкостях, углы натекания всегда превышают равновесные. [c.251]

Так как Ощ-г всегда больше нуля, то условия пропитки определяет величина краевого угла смачивания 0. При 0<О,5 рад (<90°) жидкость смачивает твердую поверхность и пористые тела пропитываются. Если жидкая фаза образует краевой угол >0,5 рад (>90°), материал пропитываться не будет. [c.282]

Нанесение жидких адгезивов на поверхность определяется общими закономерностями пропитки пористых и дисперсных тел [191]. Смачивание обусловлено шероховатостью поверхности и краевой угол 0 на реальной твердой поверхности определяется соотношением Венцеля - Дерягина os 0 = А" os 9, где К - коэффициент шероховатости, т.е. отношение истинной площади поверхности к кажущейся. Поскольку К > 1, растекание может происходить даже при 0 > 0. [c.69]

Поверхность пористых тел неоднородна часть поверхности срт приходится на твердую фазу, а другая часть ф — на поры (фт + фп = 1). Поэтому смачивание пористых тел можно рассматривать в первом приближении как частный случай смачивания неоднородной твердой поверхности (см. II. 3). Если диаметр пор достаточно мал, можно воспользоваться представлением об эффективном поверхностном натяжении. Тогда равновесный краевой угол 0ц можно рассчитать по уравнению, аналогичному уравнению [c.71]

Таким образом, на пористой поверхности краевой угол для смачивающей жидкости уменьшается, а для несмачивающей увеличивается. [c.56]

В процессе вытеснения из пористой среды одной жидкости другой, а также при совместном их движении в трубах, каналах и т. д. происходят прилипание и отрыв дисперсной фазы от твердой поверхности. Эти явления сопровождаются гистерезисом смачивания. Процесс прилипания частиц дисперсной фазы (капля жидкости или пузырек газа) в дисперсионной среде к твердой поверхностн происходит следующим образом [56]. Вначале образуется небольшая посадочная площадка, после чего начинается расширение трехфазного периметра смачивания до некоторой" постоянной величины. Краевой угол смачивания, соответствующий конечному состоянию периметра смачивания, называется равновесным. Сам процесс постепенного перехода от текущего угла смачивания к равновесному называется гистерезисом смачивания. Явления эти подробно описаны в работах П. А. Ребиндера [82, 81]. [c.121]

Следует отметить, что большая шероховатость или пористость твердой поверхности может вследствие гистерезиса привести к значительному понижению смачиваемости даже в случае гидрофильных поверхностей, т. е. когда истинный краевой угол меньше 90°. Хорошо известно, что капли дождя не сразу смачивают дорожную пыль, несмотря на то, что она является продуктом естественного диспергирования резко гидрофильных пород. Несмачиваемость водой торфа, представляющего собой высокогидрофильное вещество [43, 44], также объясняется его пористой структурой. Данные явления объясняются тем, что увеличение пористости поверхности, т. е. угла р, приводит к увеличению количества находящегося на ней воздуха и к более прочному удерживанию адсорбированной воздушной пленки, что обусловливает высокие значения гистерезиса смачивания. В данном случае уравнение (24) можно заменить двумя неравенствами [c.29]

Адсорбция ОП-10 на чистой кварцевой поверхности увеличивает статический краевой угол с 2-3 до 20-22°, поэтому добавка к вытесняющей воде может только снизить величину напряжения смачиваемости в гидрофильной пористой среде, насыщенной неполярной углеводородной жидкостью. Ускорение капиллярных процессов в случае применения ПАВ можно объяснить двумя причинами. Во-первых, в результате адсорбционных и некоторых других процессов возможно пониженное содержание ПАВ на фронте вытеснения, а отсюда межфазное натяжение на границе раздела жгщкостей оказывается несколько выше по сравнению со статическим межфазным натяжением при исходной концентрации реагента. Во-вторых, поверхностно-активные вещества способствуют более быстрому разрыву углеводородных пленок и подготовке поверхности твердого тела к ускоренному продвижению мениска в порах пласта. При капиллярном вытеснении естественных нефтей из пористой среды растворами некоторых ПАВ помимо указанных явлений происходит гидрофилизация поверхности, что приводит к дополнительной интенсификации капиллярных процессов. [c.43]

Может оказаться, что твердый материал, на котором хотелось бы измерить краевой угол, является порощкообрааным и его невозможно спрессовать в компактный образец с достаточно гладкой поверхностью. В этом случае ни один из описанных методов не применим, В методе, предложенном Бартеллом и др. [40], порошок прессуется в пористую таблетку и измеряется капиллярное давление, развиваемое в ней исследуемой жидкостью. [c.277]

Определение смачивания порошков и пористых тел при помощи краевого угла. Смачивание порощков и пористых тел можно определить по величине краевого угла Для этого на брикет, спрессованный из частиц порошка и насыщенный испытуемой жидкосЦ)Ю, наносят каплю (см. рис. П, 11,в). Непосредственное измерение краевого угла не может дать правильных результатов, так как смачивание поверхности брикета сопровождается впитыванием части жидкости. Поэтому краевой угол в этих условиях может быть рассчитан по следующим формулам [c.68]

Угол смачивания монолитного кварцевого стекла после гидрофобизации 7% -ным раствором H3SI I3 и выдержки в течение суток при температуре 20° С составляет 85°, а угол смачивания того же образца, подвергнутого последующей термообработке при 200° С, повышается до 100°. При изучении влияния температуры тепловой обработки на скорость поликонденсации водоотталкивающей кремнийорганической пленки микропористые изделия, гидрофобизованные 7% -ным раствором метилтрихлорсилана в толуоле, нагревали при 150, 200, 250 и 300° С в течение 10—100 мин. После этого определяли изменение краевого угла в процессе термообработки и скорость впитывания образцом водяной капли объемом 0,05 мл. Полученные данные приведены в табл. 107. Изменение краевого угла характеризует скорость образования водоотталкивающей пленки на поверхности, а скорость впитывания — проникновение гидрофобизатора от поверхности к внутренним слоям образца. С повышением температуры тепловой обработки возрастает как поверхностная, так и объемная скорость поликонденсации водоотталкивающей пленки на поверхности. Краевой угол смачивания также увеличивается, хотя и незначительно. После 5-минутного нагревания при температуре 250—300° С пористое стекло совершенно не впитывает каплю воды вплоть до ее полного испарения. [c.201]

Метод ртутной порометрии принято использовать для исследования пористой структуры твердых тел, принимая объем ртути, вдавленной в поры материала при большом давлении, равным объему пор [85]. Известно, что краевой угол смачивания ртутью поверхности материалов, с которыми она не образует амальгам, превышает 90° (т. е. лежит в пределах 6=110—150°). Поэтому проникновению ртути в поры таких материалов (для расчетов также применяется цилиндрическая модель) оказывает сопротивление сила, пропорциональная радиусу поры, 271га os 0 (а). В равновесии сила, с которой столбик ртути действует на сечение поры, выражается в виде (б), где — высота столбика [c.29]

К аналогичным выводам можно прийти и непосредственно, рассматривая каплю (или большую массу) воды на поверхности пористого твердого тела. Если угол смачивания поверхности материала (включая стенки пор) больше 90° (рис. 7,6), то участки нижней поверхности капли (слоя воды), находящиеся над поверхностью открытых пор и не соприкасающиеся с твердыми частицами, будут расположены выше поверхности твердого тела. Для прохождения воды через поры требуется довольно высокое давление, необходимое для преодоления значительной кривизны жидкой поверхности, тем большей, чем тупее краевой угол и чем меньше ширина пор. Если пористое тело гидрофильное, т. е. 0 < 90° (рис. 7,а), то смачивание стенок пор вызывает проникновение в них жидкости. При этом капиллярное давление суммируется с гидростатическим давлением самой жидкости, определяемым высотой капли или слоя жидкости h (при 0 > 90° гидростатическое давление противодействует противока-пиллярному). [c.32]

В естественных условиях происходит некоторая гидрофилизация поверхности главным образом в результате запыления и осаждения гидрофильных частиц, содержащихся в атмосферных осадках, а также вследствие механического разрушения поверхностного слоя ветром и дождем. При хранении гидрофобизованных образцов пористого стекла в лабораторных условиях его краевой угол за шесть лет почти не изменился (табл. 15). Некоторое увеличение краевого угла смачивания образцов, обработанных 20% -ным раствором СНз51С1з, после года хранения связано, очевидно, с удалением с поверхности адсорбированного хлористого водорода. Эти данные свидетельствуют о том, что кремнийорганические покрытия вполне устойчивы к действию кислорода воздуха при комнатной температуре. [c.83]

В табл. 39 приведены краевые углы смачивания, образуемые металлами на поверхности тугоплавких соединений. Из табл. 39 видно, что металлы железной группы (Fe, Ni, Со) хорошо смачивают карбиды (W , Т1С) и бориды (TIB2, СгВа), что характеризуется величиной краевого угла смачивания 0<О,5 рад (90°). В связи с этим железо, никель, кобальт, а также сплавы на их основе чаше всего применяются при жидкообразном спекании и пропитке. Пористые тела из AI2O3 нельзя пропитать жидкими металлами группы железа, так как краевой угол смачивания 8>0,5 рад (90°). [c.282]

При ошлакованин поверхности футеровки уменьшается угол смачивания в частности, краевой угол смачи-ванпя расплавом железа ошлакованной магнезитовой футеровки уменьшается до 70° [327]. Прц этом поверхность футеровки смачивается расплавом, который свободно фильтруется в пористый огнеупор и при отсутствии [c.135]

Для двухфазной системы солевой раствор - нефть установлено [22] соотношение между поверхностным зарядом и поверхностным натяжением. Найдено, что кривые электрофоретической подвижности и поверхностного натяжения являются зеркальными отображениями друг друга. Изучение поверхностного заряда системы сырая нефть -водная фаза наводит на мысль о том, что природа и величина зарядов на поверхности твердого тела - важный фактор эффективности процесса вытеснения нефти. Вагнер и Лич [12] и Лич и сотр. [13] предположили, что обращение смачиваемости пористого тела (переход от смачивания нефтью к смачиванию водой) при водной обработке приводит к повыщению добычи нефти. Правильным выбором ПАВ можно селективно изменить краевой угол смачивания (смачиваемость) нефтью поверхности твердого тела (рис. 4.8) и создать таким обрааом более благоприятные условия для вытеснения нефти. Мелроуз и Брбшднер [8], а также Моррои [14] пришли к заключению, что для оптимального извлечения оставшейся нефти с применением заливки, дающей низкое поверхностное натяжение, горная порода [c.68]

Для дальнейшего вычисления V (р) по формуле (4.139) необходимо знать функцию распределения h (/). Для хаотически уложенных сфер она была исследована экспериментально в работе [50]. Зависимость h I) приведена па рис. 118, взятом из работы [49]. Расстояние I здесь выра кено в радиусах сферы. Точки изображают окспериментальпые значения функции распределения при определенных I. Число сфер Л",,, находяш,ихся в непосредственном контакте, на графике не показано. Оно оказалось равным 5,85. Для численных расчетов функция распределения h l) была аппроксимирована двумя линейными участками. Найденная зависимость недоступного объема V от среднего радиуса кривизны поверхности ртути р представлена на рис. 119. Недоступный объем выражен в единицах объема скелета пористой среды, а радиус кривизны — в единицах радиуса сферы. При расчетах краевой угол ртути принят равным 150°. Точки изображают результаты эксперимента 48]. Как видно, результаты хорошо совпадают. [c.156]

В работах [36—39] были исследованы хроматографические свойства сорбентов на основе полисорба-1, модифицированного различными жидкостями, в частности скваланом, твином-80, цианэтили-рованным пентаэритритом и диглицерином. Все эти жидкости смачивают полисорб-1 в разной степени, краевый угол смачивания составляет в этих случаях 22, 23, 40 и 47° соответственно. При нанесении до 40% жидкости от массы полисорба-1 слипание его частиц не наблюдалось, однако удельная поверхность 5 сорбента при этом сильно изменялась. По изменению 5 можно судить о том, каким образом жидкость распределяется в грануле пористого полимера. Зависимость удельной поверхности полисорба-1 от количества нанесенной жидкости приведена на рис. 5.2. Следует отметить резкое уменьшение 5 при нанесении уже небольших количеств жидкости. Наиболее сильное уменьшение 5 наблюдается при нанесении до 5% (масс.) жидкости — от 240 до 100 м /г. Чтобы уменьшить з еще на 80—100 м /г, нужно нанести еще 20—30% жидкости. Для всех жидкостей кривые зависимости 5 от нанесенного количества жидкости имеют сходный вид. [c.131]

Известно [4, 5], что смачиваемость самих порошков в воде и смачивание опрыскиваемой поверхности полученной суспензией во многом зависит от показателей краевых углов смачивания и поверхностного натяжения водных растворов суспензии, содержащих различные ПАВ. Однако между числовыми значениями поверхностного натяжения ( а ) растворов и смачиваемостью самих- порошков не оуществует строго определенных зависимостей [5, 6]. Указывается также [7], что краевой угол смачивания может служить показателем смачивающей способности растворов ПАВ, в основном, для плоских и гладких поверхностей и не применим для пористых и волокнистых материалов. Краевой угол омачивания измеряется в статических условиях при равновесии сил поверхностного натяжения и в связи с этим его величина не характеризует кинетику процесса смачивания. [c.270]

При анализе смачивания пористых поверхностей целесообразно также проводить сопоставление со смачиванием шероховатых поверхностей. Действительно, из уравнений (11.10) и (11.11) следует, что при хорошем смачивании увеличение пористости приводит к уменьшению равновесного краевого угла, а при плохом— к его увеличению. Таким образом, изменение пористости влияет на равновесный макрокраевой угол так же, как изменение коэффициента шероховатости [если размер микронеровностей достаточно мал и выполняется соотношение (11.6)]. Это сходство обусловлено следующей причиной. При хорошем смачивании жидкость заполняет поры. При этом объем капли на поверхности уменьшается и в результате макрокраевой угол уменьшается. По той же причине (вытекание смачивающей жидкости из капли по [c.71]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология