润湿作用及应用
表面活性剂的润湿
因此，在溶液浓度较稀时，-SO4—基在链端的 比在链中间的化合物其表血张力较低；而在浓 度较高时，-SO4—基在链中间的化合物(15-8) 降低表面张力的有效值则较强，显示出较好的 润湿性能。
（2）非离子聚氧乙烯类表面活性剂的EO数：
R一般以C7-C12的润湿性最好，C12以上润湿性 下降。以C8及C9为例，EO数变化时，润湿性 不断变化、EO＝10~12时，润湿性最好；EO ＞12时，润湿性急剧下降；EO数较低时，润 湿性也差。
非离子型表面活性剂中主要是壬基苯酚和辛基 苯酚的环氧乙烯加成物和低碳脂肪醇和低聚氧 乙烯加成物如渗透剂JFC。
6.2强碱性溶液的润湿剂 强碱性溶液的润湿剂
丝光与煮练要求碱液能均匀而且很快地润湿织物， 有些润湿剂是不溶解的。
煮练
棉纤维生长时，有天然杂质（果胶质、蜡状物质、 含氮物质等）一起伴生。棉织物经退浆后，大部分 浆料及部分天然杂质已被去除，但还有少量的浆料 以及大部分天然杂质还残留在织物上。这些杂质的 存在，使绵织布的布面较黄，渗透性差。同时，由 于有棉籽壳的存在，大大影响了棉布的外观质量。 故需要将织物在高温的浓碱液中进行较长时间的煮 练，以去除残留杂质。煮练是利用烧碱和其他煮练 助剂与果胶质、蜡状物质、含氮物质、棉籽壳发生 化学降解反应或乳化作用、膨化作用等，经水洗后 使杂质从织物上退除。
6.润湿剂的选用 润湿剂的选用
在印染加工过程中，要迅速得到润湿效果，润 湿剂必须能迅速的吸附到界面上去。实际上， 具有最大表(界)面活性的物质，并不都是最好 的润湿剂。 而能促使最快吸附到界面而润湿的表面活性剂 才是最好的润湿剂。
6.1弱酸和弱碱性溶液的润湿剂 弱酸和弱碱性溶液的润湿剂
润试剂在弱酸性和弱碱性以及中性溶液的应用 最为普遍，在染整工业中如退浆、漂白、染色、 树脂整理、织布行业的上浆、上油等。 阴离子表面活性剂中可作为润湿剂和渗透剂用 的如渗透剂T(琥珀酸双异辛酯磺酸钠)、十二 烷基硫酸酯钠盐、十二烷基苯磺酸钠、丁基萘 磺酸钠(Nakal BX)、太古油(磺化油AH油酸丁 酯硫酸酯钠盐)等，其中以渗透剂T为最佳。
润湿原理的应用
润湿原理的应用润湿原理是指液体在固体表面的扩展现象，也可以理解为液体与固体之间的相互作用力。
润湿现象广泛应用于生活和工业中的各个方面，以下是润湿原理的一些具体应用。
1. 表面润湿和表面张力：润湿现象可以使一些液体在固体表面上形成一层薄膜，这可以改变物体的表面性质。
例如，在纺织品加工中常用的涤纶功能面料采用了纳米级表面处理技术，通过润湿作用可以使面料具有防水、防油、防污等功能。
2. 渗透和分散：润湿原理可以被应用于渗透和分散过程中。
例如，在化妆品中，通过润湿作用可以使乳液或化妆品更容易渗透到皮肤中，提高吸收效果。
在农业领域，通过润湿作用可以促进植物根系对水分和养分的吸收。
3. 润滑：润滑是润湿原理在机械工程中的一个重要应用。
例如，在机械设备中润滑油或润滑脂能够减少机械零件之间的摩擦，降低能量损耗，并延长设备的使用寿命。
4. 涂层和印刷：通过润湿作用可以实现涂层和印刷工艺的精确控制。
在印刷过程中，墨水会通过润湿作用在印刷版与印刷媒介之间形成一层薄膜，从而实现传递。
在涂层过程中，涂料通过润湿作用可以均匀地附着在物体表面上，提供保护和装饰功能。
5. 表面改性：润湿原理可以通过表面改性实现多种功能。
例如，在材料科学领域，通过表面润湿作用可以提高材料的粘附性、耐磨性、耐腐蚀性等性能。
在光学和电子器件制造中，利用润湿现象可以改善材料的光学透明度和电子性能。
6. 微流控系统：微流控系统是一种利用微米级通道和润湿原理来控制微小流体流动的技术。
该技术被广泛应用于生物医学、化学分析和生物化工等领域。
微流控系统可以通过控制流体在不同通道中的润湿程度来实现样品的分离、混合和传感。
总的来说，润湿原理的应用十分广泛，涉及到生活的各个方面，如化妆品、纺织品、涂层和印刷、机械工程、材料科学等。
润湿现象的研究和应用不仅能改善材料的性能，还可以推动科技的发展，并为人们提供更便利、高效和可持续的生活方式。
润湿作用的应用及原理
润湿作用的应用及原理一、什么是润湿作用润湿作用是指液体在与固体接触时，能够在固体表面上形成一层平均和连续的薄液体膜，使固体表面被液体湿润的现象。
润湿作用广泛应用于各行各业，例如表面涂料、化妆品、医疗器械、涂层材料等。
二、使用润湿作用的应用领域润湿作用在很多领域都有重要的应用，以下为一些常见的应用领域：1. 化妆品润湿作用在化妆品中起着重要的作用。
化妆品中的润湿剂能够帮助产品更好地附着在皮肤表面，提高化妆品的使用体验。
同时，润湿作用还可以增加化妆品在皮肤上的持久性，使其更加耐用。
2. 医疗器械润湿作用在医疗器械中也有广泛的应用。
例如，在外科手术中，医疗器械通常需要与组织和体液接触，润湿作用可以帮助器械更好地与组织接触，并减少对组织的创伤。
3. 涂料润湿作用在涂料领域也有重要的应用。
涂料的润湿剂可以改善涂料在基材表面的附着，提高涂料的抗刮擦性和耐久性。
此外，润湿作用还可以减少涂料施工时的气泡和裂痕，提高涂料的光泽度。
4. 纺织工业在纺织工业中，润湿作用可以帮助纺织品更好地吸收染料，提高染色效果。
润湿剂可以改善纺织品与染料之间的接触，使染料能够快速、均匀地渗透到纤维中，提高染色的效果。
5. 粮食储藏润湿作用也可用于粮食储藏。
在贮存过程中，粮食表面积少的因素大大限制了湿气的渗透和沉积，采用润湿技术可以增加粮食表面积，提高粮食的储存效果。
三、润湿作用的原理润湿作用的原理涉及表面张力、界面能的概念及表面活性剂的作用，以下是润湿作用的一般原理：•表面张力：润湿作用的关键是液体的表面张力。
表面张力越小，润湿作用越好。
因为表面张力越小，液体越容易渗透到固体表面上，并形成一层薄液体膜。
•界面能：固体表面和液体之间具有一定的能量差异，称为界面能。
润湿作用的原理是通过降低界面能差异，使液体能够更好地湿润固体表面。
•表面活性剂：表面活性剂是一种能够降低表面张力的物质。
通过添加表面活性剂，可改变液体的表面性质，改善润湿作用。
9-3润湿作用及应用
(a)液体在毛细管中上升
由于p指向大气，使得管内凹液面下的液体的承受压力 小于管外水平液面下的液体所承受的压力，故液体被压 入管内，平衡时，则
gh p 2
r
注意：r 是弯曲液面的曲率半径。（不是毛细管半径）
4. 毛细管现象
r
利用下图可以得到，润湿角 与毛
R h
细管半径R及弯曲液面的曲率半径r 的关系：
( g / s) (l / s) cos (g / l)
(i) (g/s) > (l/s)时，cosө>0，ө<90°产生沾附润湿，
当ө = 0°为铺展润湿。
(ii) (g/s) < (l/s)时，cosө<0，ө>90°产生不润湿， 当ө =180°为完全不润湿。
润湿作用的应用
固体浸润过程
s 浸湿：能被液体润湿的固体完全浸入液体之中，则
称为浸湿润湿，是气-固界面完全被液-固界面取代
的过程。
gas
G [ ( l / s ) ( g / s )]AS
当G<0时，浸润过程可以自发进行。
liquid
铺展过程
铺展润湿：少量液体在固体表面上自动展开，形成
一层薄膜的过程。它实际上是以液-固界面取代气L-g界面可忽略 固界面，同时又增加气-液界面的过程。
自然界矿物接触角很少有超过90的。为了扩大矿物
之间疏水性的差异，达到有效分选，必须人为增大或 缩小特定矿物的接触角。
表层浮选→多油浮选→泡沫浮选 浮选发展的三个阶段：
（1）表层浮选：根据矿物的湿润性不同，把磨细的矿粉 撒于水面。疏水性的矿物漂在水面上作为精矿；亲水性的 浸没在水中即为尾矿。 （2）多油浮选：利用矿物和脉石的亲水性和亲油性不同， 加大油量与矿浆搅拌，然后将粘附于油层中的矿物刮出。
材料表面润湿性及在材料工程中的意义
材料表面润湿性及在材料工程中的意义润湿性是材料表面的重要特性之一，通过静态接触角来表征，影响润湿性的因素主要是材料表面的化学组成和微观结构，主要通过表面修饰和表面微造型来改变材料表面润湿性。
润湿性已经直接应用到了生产和生活中，构建超疏水表面和润湿性智能可控表面是现阶段的研究热点，对于建筑、涂饰、生物医学等领域都有重要的意义。
润湿是自然界中最常见的现象之一，如水滴在玻璃上的铺展，雨滴对泥土的浸润等等。
润湿性是材料表面的重要特性之一，并已经成功运用到人类生活的各个方面，例如润滑、粘接、泡沫、防水等。
近年来，随着微纳米技术的飞速发展以及仿生学研究的兴起，对于固体表面润湿性的研究越来越引起了人们的重视，具有超疏水表面的金属材料具有自清洁作用，从而提高其抗污染、防腐蚀的能力;而在农药喷雾、机械润滑等方面却又要求液体具有良好的亲水性，所以对于材料表面润湿性的研究在材料工程中具有重要的意义。
为了调控材料表面的润湿性，人们通过接枝、涂层、腐蚀等众多方法从化学组成和微观结构两个方面对材料进行了改性，并取得了良好的结果。
1、润湿性润湿是指液体与固体接触，使固体表面能下降的现象，常见的润湿现象是固体表面上的气体被液体取代的过程。
例如在水干净的玻璃板上铺展，形成了新的固/液界面，取代原有的固/气界面，这个过程的完成与固体和液体的表面性质以及固液分子的相互作用密切相关[1]。
润湿作用实际上涉及气、液、固三相界面，在三相交界处自固-液界面经过液体内部到气-液界面的夹角叫接触角，以θ表示，通常通过Young方程计算得到，该方程是研究液-固润湿作用的基础。
一般来讲，接触角θ的大小是判定润湿性好坏的判据。
若θ=0，液体完全润湿固体表面，液体在固体表面铺展;0<θ<90°，液体可润湿固体，且θ越小，润湿性越好;90°<θ<180°，液体不能润湿固体;θ=180°，完全不润湿，液体在固体表面凝聚成小球。
第三章 表面活性剂功能与应用——润湿作用
第三章表面活性剂功能与应用——润湿作用一、润湿功能例子：水润湿玻璃，加入表面活性剂润湿容易；水滴在石蜡上，石蜡几乎不被润湿，加入少量表面活性剂石蜡就容易被润湿了；较厚的毛毡或棉絮放入水中，很难渗透，加入一些表面活性剂就容易浸透了。
表面活性剂具有渗透作用或润湿作用所谓润湿是指一种流体被另一种流体从固体表面或固液界面所取代的过程。
润湿过程往往涉及三相，其中至少两相为流体。
1.润湿过程润湿作用是一个过程。
润湿过程主要分为三类：沾湿、浸湿和铺展。
产生的条件不同。
其能否进行和进行的程度可根据此过程热力学函数变化判断。
在恒温恒压条件下可方便使用润湿过程体系自由能变化表征。
（1）沾湿主要指液-气界面和固-气界面上的气体被液体取代的过程，在此过程中消失的固-气界面的大小与其后形成的固-液界面的大小是相等的。
如喷洒农药，农药附着于植物的枝叶上。
沾湿附着发生条件：△G A=γSL-γSG-γLG＜0W A=γSG-γSL+γLG≥0 （沾湿）式中：γSG、γSL和γLG分别为气-固、液-固和气-液界面的表面张力（2）浸湿浸湿是指固体浸入液体的过程，原有的固气界面空气被固液取代。
如洗衣时衣物泡在水中；织物染色前先用水浸泡过程浸湿发生条件：△G i=γSL-γSG≤0W i=γSG-γSL≥0 （W i：浸湿功）（3）铺展液体取代固体表面上的气体，固-气界面被固-液界面取代的同时液体表面能够扩展的现象。
铺展发生条件为：△G S=γSL+γLG-γSG≤0S=γSG-γSL-γLG≥0 （S：铺展功）一般，若液体能够在固体表面铺展，则沾湿和浸湿现象必然能够发生。
从润湿方程可以看出：固体自由能γSG越大，液体表面张力γLG越低，对润湿越有利。
2.接触角和润湿方程（杨氏方程）接触角：固、液、气三相交界处自固-液界面经过液体内部到气液界面处的夹角。
接触角与固-液，固-气和液-气表面张力的关系可表示为：γSG-γSL=γLG COSθ杨氏方程COSθ=（γSG-γSL）/γLG加入表面活性剂，γLG↓γSL↓ COSθ↑θ↓θ＞90°不润湿θ＜90°润湿θ越小润湿越好θ=0°或不存在→铺展将杨氏方程代入W A W i SW A =γLG （1+ COS θ）≥0 θ≤180° W i =γLG COS θ ≥0 θ≤90° S =γLG （ COS θ-1） ≥0 θ≤0° 纤维特性=γSL +γLG COS θ θ前进接触角 由于液体表面曲率，液体在毛细管中提升力大小为2πr γLG COS θ。
第三章 表面活性剂功能与应用——润湿作用
第三章表面活性剂功能与应用——润湿作用一、润湿功能例子：水润湿玻璃，加入表面活性剂润湿容易；水滴在石蜡上，石蜡几乎不被润湿，加入少量表面活性剂石蜡就容易被润湿了；较厚的毛毡或棉絮放入水中，很难渗透，加入一些表面活性剂就容易浸透了。
表面活性剂具有渗透作用或润湿作用所谓润湿是指一种流体被另一种流体从固体表面或固液界面所取代的过程。
润湿过程往往涉及三相，其中至少两相为流体。
1.润湿过程润湿作用是一个过程。
润湿过程主要分为三类：沾湿、浸湿和铺展。
产生的条件不同。
其能否进行和进行的程度可根据此过程热力学函数变化判断。
在恒温恒压条件下可方便使用润湿过程体系自由能变化表征。
（1）沾湿主要指液-气界面和固-气界面上的气体被液体取代的过程，在此过程中消失的固-气界面的大小与其后形成的固-液界面的大小是相等的。
如喷洒农药，农药附着于植物的枝叶上。
沾湿附着发生条件：△G A=γSL-γSG-γLG＜0W A=γSG-γSL+γLG≥0 （沾湿）式中：γSG、γSL和γLG分别为气-固、液-固和气-液界面的表面张力（2）浸湿浸湿是指固体浸入液体的过程，原有的固气界面空气被固液取代。
如洗衣时衣物泡在水中；织物染色前先用水浸泡过程浸湿发生条件：△G i=γSL-γSG≤0W i=γSG-γSL≥0 （W i：浸湿功）（3）铺展液体取代固体表面上的气体，固-气界面被固-液界面取代的同时液体表面能够扩展的现象。
铺展发生条件为：△G S=γSL+γLG-γSG≤0S=γSG-γSL-γLG≥0 （S：铺展功）一般，若液体能够在固体表面铺展，则沾湿和浸湿现象必然能够发生。
从润湿方程可以看出：固体自由能γSG越大，液体表面张力γLG越低，对润湿越有利。
2.接触角和润湿方程（杨氏方程）接触角：固、液、气三相交界处自固-液界面经过液体内部到气液界面处的夹角。
接触角与固-液，固-气和液-气表面张力的关系可表示为：γSG-γSL=γLG COSθ杨氏方程COSθ=（γSG-γSL）/γLG加入表面活性剂，γLG↓γSL↓ COSθ↑θ↓θ＞90°不润湿θ＜90°润湿θ越小润湿越好θ=0°或不存在→铺展将杨氏方程代入W A W i SW A =γLG （1+ COS θ）≥0 θ≤180° W i =γLG COS θ ≥0 θ≤90° S =γLG （ COS θ-1） ≥0 θ≤0° 纤维特性=γSL +γLG COS θ θ前进接触角 由于液体表面曲率，液体在毛细管中提升力大小为2πr γLG COS θ。
【精选】9-3润湿作用及应用
θ
(s/l)
(s/g) O (s/lls )
r
达到平衡时 也可写作
( g / s ) (l / s ) ( g / l ) cos
( g / s) (l / s) cos (g / l)
杨氏方程（Young T. 于1805年)
杨氏方程
杨氏方程
根据此式有：
( g / s) (l / s) cos (g / l)
(i) (g/s) > (l/s)时，cosө>0，ө<90°产生沾附润湿，
当ө = 0°为铺展润湿。
(ii) (g/s) < (l/s)时，cosө<0，ө>90°产生不润湿， 当ө =180°为完全不润湿。
润湿作用的应用
另一类也是利用表面活性剂,但作用正相反,使某些
物质本是润湿的变成不润湿——去润湿作用.原理是用
表面活性物质的极性部分选择性吸附,非极性部分向外 呈憎水性.典型的就是矿石的浮选,富集矿物. 一次性抽血器中盛血的玻璃管(定量的),内壁要疏 水化,使用的是硅偶联剂,使血液在管内不残留.
3.矿物浮选基本原理就是润湿作用
使它的亲水基团只吸在矿
（3）泡沫浮选：利用气泡携带矿物上浮。
19
浮 游 选 矿
首先将粗矿磨碎，倾入浮选池中。在池水中加入
捕集剂和起泡剂等表面活性剂。
搅拌并从池底鼓气，带有有效矿粉的气泡聚集表
面，收集并灭泡浓缩，从而达到了富集的目的。 不含矿石的泥砂、岩石留在池底，定时清除。
浮游选矿的原理图
当矿砂表面有 5%被捕集 矿物一般具有亲水性，为什么加入捕集剂后，矿物 剂覆盖时，就使表面产生 变成憎水性的？ 憎水性，它会附在气泡上 解释：捕集剂是一种表面活性剂。表面活性剂由极 一起升到液面，便于收集。 性和非极性基所构成，极性基吸附在亲水性矿物的表 面上，而非极性基朝向水，于是矿物就具有憎水性。 选择合适的捕集剂，
钎焊的润湿原理及应用
钎焊的润湿原理及应用钎焊是一种热力连接工艺，它通过在工件表面形成润湿层来连接两个零件。
润湿是指液体或固体在固体表面上的展开性，也可以理解为液体或固体与固体表面的相互作用。
在钎焊过程中，润湿原理是至关重要的，因为它会直接影响焊接质量和连接强度。
润湿的基本原理是基于表面张力，表面张力是指液体表面上的拉力，越小的表面张力意味着更好的润湿性。
钎焊润湿的过程可以分为以下几个步骤：1. 表面处理：在进行钎焊之前，需要对工件表面进行处理，以确保表面清洁、平整，且没有氧化物或其他污染物。
这可以通过化学清洗、机械打磨或喷砂等方法来实现。
2. 润湿剂：在连接部位施加一层润湿剂，它可以改善润湿性，减小液体与固体表面之间的表面张力。
常用的润湿剂有酒石酸钠、硼酸、氯化锌等。
润湿剂的选择取决于工件材料和钎焊材料的特性。
3. 热作用：将钎料加热到一定温度，使其液化并流动到连接部位。
当钎料涂在工件表面上时，其表面张力趋向于零，使其能够完全展开并覆盖连接部位，从而实现润湿。
4. 链接：在润湿过程中，钎料与工件表面发生相互作用，形成一层润湿层。
这一层润湿层起到了连接效果，将钎料牢固地粘合在工件表面上。
钎焊的润湿原理可以应用于多种材料的连接，如金属、陶瓷、玻璃等。
不同材料的润湿性会有所不同，有些材料较容易形成润湿层，而有些材料则难以润湿。
因此，在实际应用中，需要根据材料特性选择合适的润湿剂和钎料，以保证良好的润湿效果。
钎焊润湿原理的应用范围非常广泛，一般用于需要高温和耐腐蚀的连接部位，例如航空航天、船舶、石油化工等领域。
在航空航天领域，钎焊润湿技术常用于连接航空发动机零件、航天器壳体、导弹结构等，因为钎焊接头具有良好的密封性和高温性能。
在石油化工领域，也广泛应用钎焊润湿技术进行管道连接、压力容器制造等，以满足高温和腐蚀环境下的要求。
总的来说，钎焊的润湿原理是通过润湿剂和热作用使钎料在工件表面形成润湿层，从而实现连接。
这种连接方式广泛应用于需要高温和耐腐蚀的场合，具有良好的连接质量和稳定性。
表面活性剂的润湿
6.润湿剂的选用 润湿剂的选用
在印染加工过程中，要迅速得到润湿效果，润 湿剂必须能迅速的吸附到界面上去。实际上， 具有最大表(界)面活性的物质，并不都是最好 的润湿剂。 而能促使最快吸附到界面而润湿的表面活性剂 才是最好的润湿剂。
6.1弱酸和弱碱性溶液的润湿剂 弱酸和弱碱性溶液的润湿剂
润试剂在弱酸性和弱碱性以及中性溶液的应用 最为普遍，在染整工业中如退浆、漂白、染色、 树脂整理、织布行业的上浆、上油等。 阴离子表面活性剂中可作为润湿剂和渗透剂用 的如渗透剂T(琥珀酸双异辛酯磺酸钠)、十二 烷基硫酸酯钠盐、十二烷基苯磺酸钠、丁基萘 磺酸钠(Nakal BX)、太古油(磺化油AH油酸丁 酯硫酸酯钠盐)等，其中以渗透剂T为最佳。
5.2浓度的影响 浓度的影响
润湿性随浓度之增加而增大，尤以直链烷基苯 磺酸钠水溶液的浓度的对数与润湿时间的对数 之间存在线性关系。
此式只有在表面活性剂浓度低于CMC时才成 立。非离子型表面活性剂在低浓度时也与润湿 时间存在线性关系，CMC以上就不是线性关 系。
作为润湿剂使用的表面活性剂浓度不宜过高， 一般略超过CMC。
5.3 温度的影响
温度对于润湿剂的润湿能力的影响，决定于本 身结构，一般来说，提高温度有利于提高润湿 性能。 特殊情况下，温度升高时，短链表面活性剂的 润湿性能不如长链。 例如，在25℃C12H25OSO3Na时的润湿性能比 C16H33OSO3Na好；60℃时则反之。这可能由 于温度升高， 长链的溶解度增加，其表面活 性得以发挥。
因此，在溶液浓度较稀时，-SO4—基在链端的 比在链中间的化合物其表血张力较低；而在浓 度较高时，-SO4—基在链中间的化合物(15-8) 降低表面张力的有效值则较强，显示出较好的 润湿性能。
润湿类型、作用和润湿剂的应用
3）调整剂
调节剂常常是一些控制pH和能螯合多价金属阳离子 的化合物。
pH不仅影响捕集剂的有效性，而且还影响到矿物 颗粒的荷电性。
氨水石灰、CN-及HS-离子也通常用作调节剂。
3.矿物泡沫浮选的原理
捕集剂粘附于矿石表面的机理
一类是矿石颗粒表面和捕集剂离子间有某种键合作用。 例如，浮选硫化矿石所用的黄原酸盐和浮选钙盐矿石 或赤铁矿石等所用的油酸；
6.3.2 高能表面上的自憎现象
自憎:有些有机分子在高能表面上发生吸附，形成碳 氢基朝向空气的定向排列吸附使液膜原来的高能表 面变成了低能表面，润湿临界表面张力低于液体本 身的表面张力，不能在它自身的吸附膜上铺展。
液体
表6-3 一些自憎液体在高能表面上接触角（20℃）【11】
(mN/m
θ
LV
不锈钢
图6-4 沾湿过程
体系的自由能：
GS V L VS LW a
式中，Wa为粘附功。
粘附功代表液体与固体分子间相互作用力大小的表 征。
两个液柱的接触过程中，体系的自由能降低值为：
G L VL V02L VW C
式中，WC-内聚功。
WC代表液体自身结合的牢固程度，是液体分子间相
互作用力大小的表征。
2)硬固体的部分浸湿
实质是体系的固-气界面被固-液界面部分取代的过程。
2.多孔固体表面的浸湿-渗透
附加压力
p2LVC r OS
① 当0≤θ<900时Δp>0即渗透过程可自发进
行。
② 从表面看起来γLV越大，θ越小，孔半径越
小，此过程就越易进行。
6.2.3铺展
1.液体在固体表面的铺展 该过程的实质是以固-液界面取代固-气界面，与此同 时，液体表面展开，形成新的气-液界面。
材料表面润湿性及在材料工程中的意义
材料表面润湿性及在材料工程中的意义润湿性是材料表面的重要特性之一，通过静态接触角来表征，影响润湿性的因素主要是材料表面的化学组成和微观结构，主要通过表面修饰和表面微造型来改变材料表面润湿性。
润湿性已经直接应用到了生产和生活中，构建超疏水表面和润湿性智能可控表面是现阶段的研究热点，对于建筑、涂饰、生物医学等领域都有重要的意义。
润湿是自然界中最常见的现象之一，如水滴在玻璃上的铺展，雨滴对泥土的浸润等等。
润湿性是材料表面的重要特性之一，并已经成功运用到人类生活的各个方面，例如润滑、粘接、泡沫、防水等。
近年来，随着微纳M技术的飞速发展以及仿生学研究的兴起，对于固体表面润湿性的研究越来越引起了人们的重视，具有超疏水表面的金属材料具有自清洁作用，从而提高其抗污染、防腐蚀的能力。
而在农药喷雾、机械润滑等方面却又要求液体具有良好的亲水性，所以对于材料表面润湿性的研究在材料工程中具有重要的意义。
为了调控材料表面的润湿性，人们通过接枝、涂层、腐蚀等众多方法从化学组成和微观结构两个方面对材料进行了改性，并取得了良好的结果。
1、润湿性润湿是指液体与固体接触，使固体表面能下降的现象，常见的润湿现象是固体表面上的气体被液体取代的过程。
例如在水干净的玻璃板上铺展，形成了新的固/液界面，取代原有的固/气界面，这个过程的完成与固体和液体的表面性质以及固液分子的相互作用密切相关[1]。
润湿作用实际上涉及气、液、固三相界面，在三相交界处自固-液界面经过液体内部到气-液界面的夹角叫接触角，以θ表示，通常通过Young方程计算得到，该方程是研究液-固润湿作用的基础。
一般来讲，接触角θ的大小是判定润湿性好坏的判据。
若θ=0，液体完全润湿固体表面，液体在固体表面铺展。
0<θ<90°，液体可润湿固体，且θ越小，润湿性越好。
90°<θ<180°，液体不能润湿固体。
θ=180°，完全不润湿，液体在固体表面凝聚成小球。
润湿作用及应用
AS
(2)接触角与润湿方程
液体在固体表面上形成的液滴，它可以是扁平状，也 可以是圆球状，这主要是由各种界面张力的大小来决定。 如图，一液滴在固体表面上不完全展开时，有三种界 面张力，同时作用于O点处的液体分子上：
l,g
s,g
O
L
S
l ,s
液滴两种典型的状态
l-g
M
M
l-g
A l N s-l
三种界面张力
(l/g) (s/g)
O
(s/g)–力图将液体拉往左
方，使液体铺展；
(s/l)
(s/l) –力图将液体分子往
右拉，使液滴收缩
(l/g)
(s/g)
O
(l/g)–力图将液体分子拉向
(s/lls )
r
液面切线方向，使液滴收缩。
杨氏方程
(l/g) (s/g)
O
(l/g)
1. 增加润湿作用
2. 降低润湿作用
3. 矿物浮选
1. 增加润湿作用
农药喷洒.由于大多农药水溶性差,对植物的茎叶润 湿不好,一是滚落浪费,二是不能展开而杀虫效果差,此 时就要用到表面活性剂surface active agent--SAA,加入 表面活性剂SAA,提高润湿程度,即可大大提高药效.
2. 降低润湿作用
θ
θ
(s/l)
(s/g) O (s/lls )
r
达到平衡时 也可写作
( g / s ) (l / s ) ( g / l ) cos
( g / s) (l / s) cos (g / l)
杨氏方程（Young T. 于1805年)
杨氏方程
杨氏方程
润湿的名词解释
润湿的名词解释润湿（wetting）是指液体在固体表面上的扩展或薄膜形成过程。
当液体与固体接触时，它可能与固体表面发生相互作用。
这种相互作用决定了液体能否扩展并与固体表面形成均匀的薄膜。
润湿现象在各个领域都有重要应用，如化工、材料科学、医疗、涂料等，因此值得我们深入探讨。
一、润湿的原理润湿现象是由固体表面张力和表面能的不平衡引起的。
固体表面具有一定的亲水性或疏水性，而液体也具有相应的性质。
润湿程度是由液体与固体之间的相互作用力决定的。
液体在固体表面上如果能够形成一层均匀的薄膜，就称为润湿。
液体的润湿性由接触角来衡量，接触角是液滴与固体表面之间的夹角。
接触角大于90度表示润湿性差，小于90度则表示润湿性好。
当液体完全扩展在固体表面上时，接触角为零度。
润湿是液体与固体之间相互作用力的平衡结果。
当液体与固体之间的相互作用力大于液体本身的内聚力，液体将扩展在固体表面上。
相反，如果液体内聚力大于与固体表面的相互作用力，液体将形成球形，不润湿固体。
二、润湿在化工领域的应用润湿现象在化工领域有着广泛的应用。
一方面，润湿性好的液体可以更好地扩展在固体表面上，提高涂层的质量。
涂料行业中，润湿性好的液体可以均匀地附着在墙面、金属表面等各种材料上，使其具有更好的防护性能。
另一方面，润湿性差的液体可以被应用于油水分离等领域。
油与水具有较大的亲疏性差异，因此在油水混合物中，润湿性差的液体可以与其中的油分离开，从而实现分离纯净的水。
三、润湿在医疗领域的应用润湿现象在医疗领域也有重要应用。
例如，在手术中，医生需要保持手术器械的清洁，并确保液体能够均匀扩展在器械表面上。
润湿性好的液体可以实现这一目标，使手术操作更加顺利。
另外，润湿性好的液体也可用于眼药水等医药制剂中。
眼药水需要与眼球表面充分接触，并迅速渗透，以达到治疗效果。
润湿性好的液体可以更好地与眼球表面发生作用，提高药物吸收效率。
四、润湿在材料科学领域的应用在材料科学领域，润湿性是表征材料表面性质的重要指标。
关于润湿作用的讨论及应用
2019年第2期第46卷总第388期广东化工•203 •关于润湿作用的讨论及应用丁聪，顾江江，王嘉讯，郑新生(华中农业大学理学院，湖北武汉430070)［摘 要］液体对固体表面的润湿作用在多个科学与技术领域具有重要影响，例如多相催化、热交换效率和仿生材料等。
为了使学生对润湿现 象有一个全面的认识，在教学内容改革实践中，我们透过对润湿理论模型发展过程的分析，阐明固体表面的化学成分和结构以及润湿环境对润 湿作用的影响，讨论固体表面的憎水性和亲水性的再定义，简明介绍了润湿理论在现代科学研究中的应用。
目的在于加强物理化学基础理论与 科学前沿的联系，促进教学内容的更新，开阔知识视野，激发学生的创新兴趣。
［关键词］润湿理论；影响因素；憎水性；亲水性［中图分类号］0647 ［文献标识码］A ［文章编号］1007-1865(2019)02-0203-03The Discussion and Application of Wetting EffectDing Cong, Gu Jiangjiang, Wang Jiaxun, Zheng Xinsheng(College of Science, Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070, China)Abstract: The wettability of liquid on the solid surface is of great importance in many fields of science and technology, such as, heterogeneous catalysis, heat exchange efficiency and biomimetic materials design. To improve the understanding of wetting phenomenon, we explain the effect of chemical composition and structure of solid surface, as well as the wetting environment on the wetting process by analyzing the developing process of wetting theory model. The redefinition of hydrophobicity and hydrophilicity of solid surface is discussed, and the application of wetting theory in modem scientific research is briefly introduced. The aim is to strengthen the relationship between the basic theory of physical chemistry and the frontier of science, to promote the renewal of contents of course, broaden the knowledge horizon as well as stimulate the innovation interest of students.Keywords: wetting theory ； influence factor ； hydrophobicity ： hydrophilicity润湿作用对许多生物过程、工程和工业技术是极为重要的。
润湿类型作用和润湿剂的应用
润湿类型作用和润湿剂的应用润湿是指液体与固体表面的接触行为。
润湿类型分为强润湿、弱润湿和非润湿。
作用包括改善液体在固体表面的分布、增加混合物的稳定性、降低表面张力等。
润湿剂是一种能够降低固体表面张力并提高液体与固体接触角的物质，广泛应用于化妆品、涂料、油墨、药品、农药等行业。
润湿类型：1.强润湿：指液体能够完全均匀地分布在固体表面上，接触角接近于零度。
液体在固体表面上形成薄膜，使固体表面完全被液体包裹。
这种情况下，液体能够充分地与固体接触，形成良好的润湿效果。
2.弱润湿：指液体在固体表面上的分布较为不均匀，接触角介于0度和90度之间。
液滴在固体表面上无法形成完整的平均分布的薄膜。
3.非润湿：指液体无法在固体表面上形成薄膜，呈现球状状态，接触角大于90度。
液滴无法完全湿润住固体表面。
润湿剂的作用：1.改善液体在固体表面的分布：润湿剂能够降低液体在固体表面上的表面张力，使液体能够更容易地在固体表面上均匀分布，提高液体与固体的接触面积。
2.增加混合物的稳定性：润湿剂能够促进不同液体的混合，使其分子更加均匀地分散在一起，提高混合物的稳定性。
3.降低表面张力：润湿剂能够降低液体与固体表面之间的表面张力，从而使液体能够更容易地在固体表面上展开，提高润湿效果。
4.提高流动性：润湿剂能够降低液体的粘度，使其流动性更好，便于应用和加工。
润湿剂的应用：1.化妆品：润湿剂在化妆品中广泛应用，能够提高化妆品对皮肤的润湿效果，增加产品的光滑度和延展性。
2.涂料和油墨：润湿剂能够提高涂料和油墨在涂布过程中的润湿性，使其更好地粘附在基材表面，提高涂层的质量和附着力。
3.药品：润湿剂在药品中的应用能够提高药物的稳定性和可溶性，促进药物的吸收和释放。
4.农药：润湿剂能够提高农药在作物表面的附着性和渗透性，增加农药的效果。
总结起来，润湿剂通过降低液体与固体表面的表面张力，提高液体与固体的接触面积，改善液体在固体表面的分布，从而提高润湿效果。
润湿剂的作用
润湿剂的作用润湿剂是一种化学品，常常用于增加液体的湿润能力。
它们具有许多重要的应用，并在各行各业中发挥着重要的作用。
本文将探讨润湿剂的作用及其在不同领域中的应用。
首先，润湿剂具有改善液体流动性的作用。
润湿剂可以减少液体表面的张力，使液体更容易在不同材料表面上自由流动。
这对于许多工艺和应用非常重要，例如在纺织业中，润湿剂可以使纺织品更容易吸收染料和印染剂，从而改善染色效果。
在喷涂工艺中，润湿剂可以改善液体在被喷涂的表面上的分布，从而获得更均匀的涂层。
其次，润湿剂可以改善液体与固体表面之间的附着力。
润湿剂可以降低液体与固体之间的接触角，使液体更容易与固体粘附并渗透到微小裂缝和孔隙中。
在建筑领域中，润湿剂可以增加水泥和其他材料的湿度，从而提高它们的粘合和强度。
在农业领域中，润湿剂可以帮助农药和肥料更好地渗透到土壤中，提高农作物的吸收效率。
此外，润湿剂还具有防止液体表面产生气泡的作用。
气泡的形成会影响液体的流动性和表面的质量。
润湿剂可以降低液体表面的表面张力，阻止气泡的形成，并保持液体表面的平整性。
这在许多化学实验、制药和食品工艺中是非常重要的，因为气泡的存在可能导致实验结果的不准确或食品的变质。
此外，润湿剂还可以用作降低固体材料表面的摩擦系数的润滑剂。
润湿剂可以在材料表面形成一层保护性的润滑膜，降低固体之间的摩擦，从而减少能量消耗和磨损。
在机械工程和制造业中，润湿剂可以用于减少机械零件的磨损和延长使用寿命。
在汽车工业中，润湿剂可以用于减少引擎和零件之间的摩擦，提高发动机的效率和寿命。
最后，润湿剂还可以用于防止液体的凝聚和结霜。
液体在低温下容易凝结成冰晶，导致结霜和结冰的问题。
润湿剂可以降低液体的凝结温度，延缓结霜的发生，从而在冷冻工业和制冷设备中发挥重要作用。
总的来说，润湿剂在不同领域和行业中具有广泛的应用。
它们可以改善液体的流动性和湿润性，降低液体与材料表面之间的接触角，防止气泡的产生，降低固体之间的摩擦，防止液体的凝结和结霜。
第2章液体在固体表面的润湿
二、浸湿 是将气－固界面转变为液－固界面的过程，而液体 表面在这个过程中没有变化。在恒温恒压下，设润 湿面积为一个单位面积，此时，体系吉布斯自由能 降低或对外做功分别为：
∆G = γ s −l − γ s − g
Wi = γ s − g − γ s −l
Wi≥0是液体浸湿固体的条件。它的大小可以 作为液体在固体表面取气体能力的量度。 在润湿作用中，也用它来表示对抗液体表 面收缩的浸湿能力，所以又称为粘附张力， 用A表示。
三、铺展 是表示当液－固界面取代气－固界面的同时，气－ 液界面也扩大了同样的面积。 在恒温恒压下当铺展面积为1个单位时，体系吉布 斯自由能的降低或对外所做的功分别用下式表示：
S = γ s − g − γ s −l − γ l − g
式中，S为铺展系数，当S≥0时，液体可以在固体 表面上自动铺展
第二节 接触角与润湿方程 接触角：即在固－液－气三相交点处作气液 界面的切线，此切线与液固交界线之间的 夹角就是接触角。
2、斜坡法：当固体板插入液体时，在三相交
界处总是有保持一定角度的接触角。但是 只有当固体板面与液面所夹的角度和接触 角相等时，液面才会一直平伸到三相交界 处，如上图所示，这时液面没有出现弯曲 不平 。 特点：没有必要作切线，但用液量最大
3、反射光法：用强的细缝光源，照射在三相交界 处，并转动其入射光方向，当反射光刚好沿着固 体表面进行时，观察者可以见到反射光。因此可 以根据入射光与反射光的交角2 φ计算接触角。 θ 特点：此方法只适合于 < 90 0 的情况。
S = γ l − g (cos θ=l − γ l − g
第三节 固体表面的润湿性质 低表面能表面：< 0.1N.m-1 ,通常将固体有机及高聚 物的表面视为低表面能。 高表面能表面：1N.m-1以上的物质。通常将金属及其 氧化物、硫化物、无机盐等的表面视为高表面能表 面。 γ s − g − γ s −l cos θ = 从润湿方程
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润湿作用的应用
1. 增加润湿作用 2. 降低润湿作用 3. 矿物浮选
1. 增加润湿作用
农药喷洒.由于大多农药水溶性差,对植物的茎叶润 湿不好,一是滚落浪费,二是不能展开而杀虫效果差,此 时就要用到表面活性剂surface active agent--SAA,加入 表面活性剂SAA,提高润湿程度,即可大大提高药效.
杨氏方程（Young T. 于1805年)
杨氏方程
杨氏方程 cos ( g / s) (l / s) (g / l)
根据此式有：
(i) (g/s) > (l/s)时，cosө>0，ө<90°产生沾附润湿， 当ө = 0°为铺展润湿。
(ii) (g/s) < (l/s)时，cosө<0，ө>90°产生不润湿， 当ө =180°为完全不润湿。
第九章 界面现象
9.3 润湿作用与毛细管现象
一. 润湿作用
（1）润湿：固体（或液体）表面上的气体被液体（或另 一种不互溶液体）取代的现象。 原因：固体与液体接触后吉布斯函数降低(G<0)。
按润湿程度深浅分类： （1）浸湿润湿 （2）铺展润湿 （3）沾附润湿 一定温度和压力下，润湿的程度可用润湿过程的吉布斯 函数改变量来衡量。吉布斯函数降低越多，越易润湿。
二. 毛细管现象
毛细管现象 将毛细管插入液面后，会发生液面沿毛细管上升
(或下降)的现象，称为毛细管现象。
ΔP
h
h
(a)水在毛细管中上升
(b)水银在毛细管中下降
ΔP
h
4. 毛细管现象
产生这种现象的原因：毛细 管内的弯曲液面上存在附加压
力p ，以毛细管上升为例。
不含矿石的泥砂、岩石留在池底，定时清除。
浮游选矿的原理图
当矿矿物砂一表般面具有有5亲%被水捕性集，为什么加入捕集剂后，矿物 剂变覆成盖憎时水，性就的使？表面产生 憎水性，它会附在气泡上 一起解升释到：液捕面集，剂便是于一收种集表。面活性剂。表面活性剂由极 性和非极性基所构成，极性基吸附在亲水性矿物的表 面上选，择而合非适极的性捕基集朝剂向，水，于是矿物就具有憎水性。 使它的亲水基团只吸在矿 砂的表面，憎水基朝向水。
17
矿物表面被水润湿的程度用接触角来评定
自然界矿物接触角很少有超过90的。为了扩大矿物 之间疏水性的差异，达到有效分选，必须人为增大或 缩小特定矿物的接触角。
浮选发展的三个阶段：表层浮选→多油浮选→泡沫浮选 （1）表层浮选：根据矿物的湿润性不同，把磨细的矿粉
撒于水面。疏水性的矿物漂在水面上作为精矿；亲水性的 浸没在水中即为尾矿。
2. 降低润湿作用
另一类也是利用表面活性剂,但作用正相反,使某些 物质本是润湿的变成不润湿——去润湿作用.原理是用 表面活性物质的极性部分选择性吸附,非极性部分向外 呈憎水性.典型的就是矿石的浮选,富集矿物.
一次性抽血器中盛血的玻璃管(定量的),内壁要疏 水化,使用的是硅偶联剂,使血液在管内不残留.
3.矿物浮选基本原理就是润湿作用
把易被水润湿的表面（如矸石表面）称为亲水表面， 把不易被水润湿的表面（如煤炭表面）称为疏水表面。 相应的矿物分别称为亲水性和疏水性矿物。
16
例：选择性吸附过程展示：气泡从疏水的煤的表面排 开水层并与其粘附；气泡不能从亲水的矸石的表面排开 水层实现粘附，仍保持球形。
接触角θ
1. θ的大小是可以通过实验测定的。例如用斜板法、 吊片法等实验方法测量
2.接触角的大小是由在气、液、固三相交界处的三种 界面张力的相对大小所决定
3.接触角的数值反映了液体对固体的润湿程度。
三种界面张力
(l/g)
O
(s/g) (s/l)
(l/g) (s/g) O (sr/ll)s
(s/g)–力图将 (g / l)
定义液体在固体表面的铺展系数s：
(
gL/－sg)]界面
S－L界面
s S( g / s) [ (l / s) ( g / l)] GS
s 0,G 0铺展才能产生
AS
(2)接触角与润湿方程
液体在固体表面上形成的液滴，它可以是扁平状，也 可以是圆球状，这主要是由各种界面张力的大小来决定。
如图，一液滴在固体表面上不完全展开时，有三种界 面张力，同时作用于O点处的液体分子上：
l,g
s,g O
L
S
l,s
液滴两种典型的状态
l-g
M
l-g
M
g
s-g
A l
s
g
N s-l
s-g
Al
s
N s-l
当系统达到平衡时，在气、液、固三相交界处，
气液界面和固液界面之间通过液体内部的夹角称为
接触角（润湿角），用θ表示
固体浸润过程
浸湿：能被液体润湿的固体s 完全浸入液体之中，则 称为浸湿润湿，是气-固界面完全被液-固界面取代 的过程。
gas
G [ (l / s) (g / s)]AS
liquid
当G<0时，浸润过程可以自发进行。
铺展过程
铺展润湿：少量液体在固体表面上自动展开，形成
一L层-g界薄面膜可的忽过略程。它实际上是以液-固界面取代气固界面，同时又增加气-液界面的过程。
粘附过程
沾附润湿：液体沾附在固体表面上成为平凸透镜状，
气-固，S 气-液界面消失，形成液-固界面的过程。
S
G [ (l / sS)-g界面( g / l) (g / s)]AS L－S界
当G<0时，粘L－附g界过程可以自发进行。
面
农药喷雾能否有面效地附着在植物枝叶上，L雨滴会不
L
会粘在衣服上，皆与粘湿过程能否自动进行有关。
方，使液体铺展；
(s/l) –力图将液体分子往
右拉，使液滴收缩
(l/g)–力图将液体分子拉向
液面切线方向，使液滴收缩。
杨氏方程
(l/g)
(s/g) θ O (s/l)
(l/g)
θ
(s/g) O (sr/ll)s
达到平衡时 (g / s) (l / s) (g / l)cos
也可写作
cos (g / s) (l / s) (g / l)
（2）多油浮选：利用矿物和脉石的亲水性和亲油性不同， 加大油量与矿浆搅拌，然后将粘附于油层中的矿物刮出。
（3）泡沫浮选：利用气泡携带矿物上浮。
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浮游选矿
首先将粗矿磨碎，倾入浮选池中。在池水中加入 捕集剂和起泡剂等表面活性剂。
搅拌并从池底鼓气，带有有效矿粉的气泡聚集表 面，收集并灭泡浓缩，从而达到了富集的目的。