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科普|接觸角的工業應用

更新時間:2021-12-05       點擊次數:4019
  接觸角是衡量該液體對材料表面潤濕性能的重要參數。通過接觸角的測量可以獲得材料表面固-液、固-氣界面相互作用的許多信息,接觸角測量技術不僅可用于常見的表征材料的表面性能, 而且接觸角測量技術在石油工業、浮選工業、醫藥材料、芯片產業、低表面能無毒防污材料、油墨、化妝品、農藥、印染、造紙、織物整理、洗滌劑、噴涂、污水處理等領域有著重要的應用。

 
  接觸角是指在氣、液、固三相交點處所作的氣-液界面的切線穿過液體與固-液交界線之間的夾角θc。
 
  當θc=0,潤濕;
 
  當θc﹤90°,部分潤濕或潤濕,親水;
 
  當θc=90°,是潤濕與否的分界線;
 
  當θc﹥90°,不潤濕,疏水;
 
  當θc=180°,*不潤濕。
 
  超疏水:接觸角θc>150°叫超疏水。超疏水超疏油納米涂層應用在基材表面,滴水實拍圖片,水接觸角大于170度。
 
  超親水:接觸角θc小于10°叫超親水。實際使用中,接觸角在5°以下就能有防霧效果。

 
  接觸角的工業應用:
 
  任何兩相物體相接處時,接觸面的表面張力就表現為界面張力。用表示。
 
  當氣體在水中固體表面附著并達到平衡時,任意兩相之間的界張力
 
  可以看出,當3個力達到平衡時,有如下的平衡方程式,即:
 
  固氣= 固液+ 液氣
 
  式中,固氣、液氣和固液分別為固-氣、和固-液界面的表面張力(或表面自由能);為接觸角。這一平衡狀態方程式楊氏在1805年確定的,稱為楊氏方程。
 
  上式表明,接觸角式三個相界面自由能的函數,它既與礦物表明性質有關,也與液相、氣相的界面性質有關。凡是能夠因其任何三相界面自由能改變的因素,都可以影響礦物表面的潤濕性。
 
  接觸角度量與礦物可浮性的關系。根據楊氏方程,由θ的大小,可以度量不同礦物潤濕程度的高低。 當θ液氣,液滴被拉開,沿礦物表面展開,礦物表面被潤濕,表現為親水。
 
  當θ>90°,固氣< 液氣,液滴收縮,沿礦物表面聚集成珠狀,礦物表面不易被潤濕,表現為疏水。
 
  θ=90°,cosθ=0,規定為疏水表面與親水表面的分界線。當θ=0,cos θ=1,固體被液體完全潤濕。
 
  當θ=180°,cosθ =-1,液滴對固體完全不潤濕。
 
  即接觸角愈大,cos θ愈小,其可浮性愈好。并且cos θ值介于-1~1之間,于是對礦物的潤濕性與可浮性的度量定義為
 
  潤濕性=cosθ
 
  可浮性=1-cosθ
 
  接觸角與礦物可浮性之間的關系式:接觸角愈大,cos θ值就愈小,其潤濕性愈弱,則可浮性愈好;反之,接觸角愈小,cos θ值就愈大,其潤濕性愈強,則可浮性愈差。
 
  礦物接觸角可以測得,下表列出了部分礦物的接觸角測定值,依據接觸角可大致判斷各種礦物的天然可浮性。

部分礦物接觸角測定值

 


 
  接觸角測量儀的作用:
 
  1、液滴和固體的靜態接觸角、動態接觸角(前進角和后退角)和滾動角;
 
  2、分析固體表面的表面能,及其極性和色散力組成和分布;
 
  3、單纖維樣品的接觸角及其表面能;
 
  4、通過振蕩滴法測量液體界面粘彈特性,測量表面活性劑表面的表面馳豫、損耗和存儲模量和表面粘度,研究乳液和泡沫的穩定性;
 
  5、測量液體的表面張力,可以在多種溫度、濕度、壓力和其它特殊條件下進行。

 
  接觸角測量儀的應用:
 
  1、評價表面處理的效果;
 
  2、粘合與涂層過程中粘附力與穩定性研究;
 
  3、塑料、玻璃、陶瓷、紙材、木料或金屬的潤濕性測試;
 
  4、晶片和微電子產品的質量控制;
 
  5、表面潔凈度測試。

 

接觸角測量儀

 



細節展示

 


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