Способ измерения краевого угла смачивания Советский патент 1980 года по МПК G01N13/02 

. Изобретение относится к способам измерения краевых углов смачивания на границе раздела жидкость - твердое тело и может найти применение в химической, металлургической, легкой и других областях промьпиленности для определения адгезионных характеристик жидкостей. Известны способы измерения краевых углов смачивания на границе жидкость - твердое тело, заключающиеся в измерении объема капли, помещённой на плоскую подложку l, в измерении глубины мениска жидкости, залитой в кювету 2. Общим существенным призт наком названных способов определения краевых уАюв смачивания являются измерения формы лежащей на твердой поверхности капли. Недостатком этих способов является их трудоемкость и недостаточно высокая точность измерения размеров капель, необходимость использования различных оптических устройств. Наиболее близким техническим решением является способ измерения краевых углов смачивания по методу максимального давления в пузырьке газа, продавливаемого через капилляр находящийся в одновременном контакте с исследуемой поверхностью, жидкостью и газ.ом з . По названному способу предварительно определяют поверхностное натяжение исследуемой жидкости и максимальное давление в пузырьке газа, находящегося в контакте с твердой поверхностью, а затем проводят расчет краевого угла смачивания по формуле, полученной из уравнения Лапласа. Этот способ обладает существенными недостатками: необходимостью предварительного измерения поверхностного натяжения исследуемой жидкости, что, в свою очередь, требует использования дополнительного оборудования и затраты дополнительного времени, приблизительно равного времени измег рения исследуемой характеристики, т.е. краевого угла смачивания, и необходимостью определения изменения максимального давления, которое фиксируется с помощью жидкостного манометра или датчика. . Целью изобретения является повышение точности и производительности измерений. Для ЭТОГО краевой угол смачивания определяют по относительной глуеЗине погружения двух капилляров-измерительного и эталонного, помещенных соответственно в исследуемую и эталонную жидкости, при условии равенства максимального давления в газовых пузырьках, образующихся на концах этих капилляров, В этом случае не требуется определять абсолютное значенне максимального давления в пуэьфьке, а достаточно лишь измерить относительное погружение двух капилляров. Расчет краевого угла проводят по формуле, полученной совместном решением уравнения Лапласа для полукруглого отверстия с уравнением Кантора-Шредингераг- р-г- лЪ Cose-- ГЬ-.О.-У- ;. () r,,v,-) где С - поверхностное натяжение эта ЛОННОЙ жидкости; g - ускорение силы тяжести; р плотность эталонной жидкост г - радиус измерительного капил ляра; h,- глубина погружения измерительного капилляра; &h и дЬ,-соответственно относительна глубина погружения эталонно го и измерительного капилля ров,. Если радиусы капилляров не равны ( ) , то ЕВОДЯ5 поправку: К « h - h У- -уф которая может быть определена экспе риМентально. Для этого оба капилляр Шг&ужают в зталЬйНУю жйДйОс ь, при чем разность глубин погружений (Цпри равенстве давлений в пузырьках постоянная и равна К, В качестве эталонных жидкостей м гут быть взяты, например/ углеводор ды, спирты , кетоны и т.д. Для осуществления способа Измере ния краевого угла смачиванияпредла гается устройство, состоящее из измерительного капилляра с полукруглы отверстием, эталонного капилляра, двух микровинтов с держателями, дву .термостатируемых сосудов и системы для подачи и тонкого регулирования газа, Схема устройства представлена на чертеже. Измерительный капилляр 1 с полу круглым отверстием, закрепленньзй в держателе 2 , подводят к поверхности образца 3, помещенного в исследуемую жидкость 4, Температуру в исследуемой и эталонной жидкостях автомати ески поддерживают ультратермостатом 5с точностью i 0,02° и контролируют термометром б. Погружение измерительного 1 и эталонного 7 капилляров производят при помощи микровинтов 8. Подачу предварительно очищенного и осущенного газа осуществляют KOMnpiecсором или из баллона и регулируют вентилем тонкой регулировки. Измерение краевых углов смачивания проводят в следующей последовательности: определяют высоту касания капиллярами 1 и 7 соответственно исследуемой и эталонной жидкостей. Затем подводят измерительный капилляр к поверхности образца и погружением капилляра 7 фиксируют положение равновесия как среднее между уровнями выделения газа в обоих капиллярах, проявляющееся в поочередном выделении газовых пузырьков из капилляров. Полученные значения h и u,h подставляют в формулу (1) и вычисляют краевой угол смачивания. Предлагаемое устройство позволит сократить время эксперимента в 2-3 , раза и повысить точность измеряемой характеристики на 6-8%, Формула изобретения Способ измерения краевого угла смачивания по максимальному давлению в пузырьке газа, продавливаемого через капилляр, подведенный к твердой повёрхйости образца, находящегося в исследуемой жидкости, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью повышеНИН точности и производительности измерений, краевой угол смачивания определяют по относительной глубине погружения двух капилляров соответственно в исследуемую и эталонную жидкости при условии равенства максимального давления в газовых пузырьках, образующихся на концах Этих капилляров. « Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 548788, кл, G 01 N 13/02, 1975, 2,Авторское свидетельство СССР 232737, кл. G .01 N 13/00, 1967, 3, Авторское свидетельство СССР № 418762, кл, G 01 N 13/02, 1972.

3

X

ib

77//////////////////////////////////////////

jK

У//////Л

.f

Ж

Y///////