Способ определения смачиваемости поверхности твердых тел Советский патент 1982 года по МПК G01N13/00 

ют, что существует критическая скорость раздвижения подложек V

б , ) - поверхностное натяжение и вязкость жидкосTHf h - минимальное расстояние между подложками; а О- максимсшьный радиус жидкой прослойки, ниже которой коэффициент распределения жидкости, между этими подложками однозначно определяется смачиваемостью исследуемых поверхностей и не зависит от скорости их раздвижения и других свойств жидкости и твердых поверхностей (вязкость жидкости, ее плотность и т.д.). Так как объем капель при измерениях обычно составляет (что необходимо для исключения влияния веса на результат (см. ниже), а толщина расплющенной капли л/10 см (что необходимо для

обеспечения смачиваемости обеих подложек) , то 2h/a-«;iO - 10. Поэтому скорость раздвиженйя пластин не должна превькиать величины D/fl-10 .

Важно проводить измерения с небольшими каплями, чтобы исключить влияние их веса на результат. Известно, что влиянием гравитации при описании капиллярных явлений можно пренебречь при условии, когдарадиус капли меньше капиллярной постоянной п/2 О/р- д, где J)- плотность жидкости g - ускорение силы тяжести. Поэтому эксперимент следует проводить с каплями, ргодиус которых меньше У2 (Г/р д.

Измерение смачиваемости подложек проводится следующим образом.

На предварительно взвешенную исследуемую подложку наносят каплю жидкости, например 85%-ный водный раствор глицерина, что удобно ввиду малой скорости испарения такого раствора, к образцу с нанесенной на него каплей жидкости приближают эталонную подложку так, что капля расплющивается в тонкий слой толщиной см. Затем с помощью устройства, обеспечивающего медленное раздвижение подложек, их раздвигают до разрыва жидкого мостика. После этого обе подложки взвешивают, определяют вес соответствующих капель и рассчитывают коэффициент распределения К р - отношения масс капель жидкости.

Пример 1. Исследовалась смачиваемость, поверхностей полимеров различных классов водой и глицерином. Использовали следующие полимеры: полиэтилентерефталат (ПЭТФ); поливинилхлорид (ПВХ); полиэтилен (ПЭ) и силаксановый каучук (СКТ)Г этсшонной поверхностью служил цинк.

0 Скорость раздвижения подложек составляла 10 см/с (для глицерина) и Ю см/с (для воды) ; объем капель составлял 5 -10 см. Значения коэффициентов распределения Кр и соответствующих краевых углов смачивания представлены в табл.1.

Таблица

ПЭТФ ПВХ ПЭ СКТ

Цинк (эталон) П р И м е Р.2. Исследовалось смачивание поверхности силаксановых каучуков 85%-ным водным раствором глицерина. Использовали следующие каучуки силаксановый каучук (СКТ) винилсилаксановый каучук (СКТВ); фенилвинилсилаксановып каучук (СКТФВ фторсилаксановый каучук (СКТФ);

1,7

65 69 81 98 2,6

4,9 46

55 фторированный силаксановый каучук лестосиЛ, а также сополимер, состоящий на 30% из силаксанового каучука и на 70% из винилсилаксанового каучука (СКТ - 30%, СКТВ ) и сополимер, состоящий на 99% из силаксанового каучука и на 1% из винилсилаксанового каучука (СКТ 99% СКТВ 1%). в качестве эталонной поверхности использовался фенилвинил силаксановый каучук СКТФВ. Значени коэффициентов распределения К и краевых углов смачивания приведены в табл.2. Га6лица Ю Образцы Q. гра СКТ 30%, СКТВ 70% 20 СКТ 99%, СКТВ 1% 32 Лестосил 99 (эталон) Из приведенных данных следует, что значения краевых углов смачива ния Q и коэффициентов распределения Кр коррелируют друг с другом (с увеличением краевого угла смачи вания жидкости на образце уменьшае ся остающаяся на нем доля жидкости т.е. возрастает коэффициент перено са распределения Кр. Это доказывае что значения коэффициентов распределения объективно характеризуют с чиваемость жидкостью данной твердо поверхности. Чувствительность мето ; да резко возрастает при исследован плохо смачивающихся низкоэнергетических поверхностей, что наглядно характеризуют данные табл.2. Увеличение краевого угла на 7 приводит к увеличению Кр на 3 порядка. Таким образом, предлагаемый способ определения смачиваемости имеет большую чувствительность по сравнению с известными способами, основанными на измерении краевого угла. Использование предлагаемого способа обеспечивает по сравнению с Iизвестными следующие преимущества: повышение точности при определении смачиваемости твердых поверхностей; использование простой и дешевой аппаратуры высокую чувствительность при сравнительной оценке смачиваемости низкоэнергетических поверхностей. Формула изобретения Способ определения смачиваемости, поверхности твердых тел путем размещения капли жидкости между плоскопараллельными поверхностями двух разных по составу образцов, о т личающийся тем, что, с целью повышения точности и чувствительности определения, раздвигаютобразцы со скоростью, не превыщающей CT/II . 10, где С и Ч - поверхностное натяжение и вязкость жидкости соответственно, до разрыва жидкого мостика с образованием двух 9 дельных капель и рассчитывают отношение указанных масс, по которому судят о смачиваемости. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Цеттлемойер А., Нарайан К. Межфаэная граница газ - твердое тело. М., Мир, 1970, С. 129-150. 2.Авторское свидетельство СССР № 494661,.кл, G 01 N 13/02,1971 (прототип .