washburn方程接触角

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压汞法测定材料孔结构的误差分析

第25卷第4期硅　酸　盐　通　报 Vol .25　No .4　2006年8月 BULLETI N OF T HE CH I N ESE CERAM I C S OC I ETY August,2006　压汞法测定材料孔结构的误差分析陈　悦,　李东旭(南京工业大学材料科学与工程学院,南京　210009)摘要:根据压汞法测量材料孔结构的基本原理分析了可能引起误差的来源。

压汞法测定材料的孔径分布依据的是W ashburn 方程,基本的理论模型是圆柱孔模型,实际样品中的孔隙均存在异形孔,这给测量带来误差。

汞的表面张力和汞与材料表面的接触角直接影响测量结果。

关键词:压汞法;孔径分布;误差分析Ana lysis of Error for Pore Structure of Porous M a ter i a ls M ea sured by M I PCHEN Yue,L I D ong 2xu(College of Materials Science and Engineering,Nanjing University of Technol ogy,Nanjing 210009)Abstract:The origins of err or of experi m ental results f or pore structure measured by M I P (mercury intrusi on por osi m etry )were discussed on the basis of the funda mentals of M I P .I n general,the model of cylindrical pores is used for M I P .I n fact,the pores of vari ous materials are of different shapes and their surface is not homogenous physicoche m ically .Consequently,the experi m ental results are affected by the contact angle bet w een mercury and the surface of pores and the surface tensi on of mercury .Key words:mercury intrusi on pore measure ment;pore size distributi on;err or analysis作者简介:陈　悦(19682),男,本科,工程师.目前从事分析测试方面的工作. 目前测量材料孔径分布的方法有很多,如压汞法、光学法(或电子光学法)、小角度X 2射线散射法、等温吸附法(N 2吸附法)等。

文献翻译-接触角的应用和测量技术

文献翻译-接触角的应用和测量技术附录外文文献翻译本文将简要介绍接触角的应用和测量技术。

主要讨论并比较了这两种测量技术。

什么是接触角？接触角θ是用来定量表征液体对固体的润湿性。

如下面的几何图形所示，接触角是由固体、液体、气体三相边界组成的，有液体一侧到固体部分的角度。

从图中可以看出：接触角θ的值小，则表明液体铺展或者润湿性好。

而接触角θ的值较大，则表明润湿性较差。

如果接触角θ小于90度，也就是说，液体浸润固体，如果接触角的值大于90度，就是说不浸润，而0度接触角表明完全润湿。

用一个单独的静态接触角来表征界面间的相互影响还不是太充分。

对于任意给定的液固界面，总可以一系列存在的接触角。

人们发现，静态接触角的值取决于液固界面的相互影响。

人们把液滴铺展的接触角称为“前进接触角”，而把缩小的接触角称为“后退接触角”。

前进接触角接近于最大值，后退接触角接近于最小值，而这一系列角的值就在这最大值和最小值之间。

在实际运动中，三相(液体、固体、气体)边界产生的角称为动态接触角，也可以指“前进的”和“后退的”的角。

“前进的”和“在前进的”或“后退的”和“在后退的”区别在于在静态运动的开始实际上是动态的。

动态接触角是在各种比率的速度下测定的，在较低的速度下测定的动态接触角应该是静态接触角相等。

滞后现象最大的（前进的/在前进的）和最小的（后退的/在后退的）接触角之间的差值就是接触角的滞后现象。

已经有大量的研究分析了接触角滞后现象的意义。

它通常用来表征表面的多向性、粗糙性和活性。

简而言之，对于不均匀的表面，在表面上出现阻碍接触线移动的区域。

对于化学多向性这种情况，这些区域指的是比周围表面有不同接触角的区域。

下面以水润湿为例，当液体前进而接触角的增加，憎水区域将锁定接触线。

当水从亲水区域退湿时，将阻碍接触线的移动，而减小接触角。

从这些分析中可以看出，用水测试时，前进接触角对憎水区敏感，而后退接触角表征了表面亲水区的特征。

表面粗糙性产生接触角的滞后现象，在这种情况下，显微镜的实际倾斜度的变化在固体表面产生了障碍。

接触角原理

2.1 接触角定义当液滴自由地处于不受力场影响的空间时，由于界面张力的存在而呈圆球状。

但是，当液滴与固体平面接触时，其最终形状取决于液滴内部的内聚力和液滴与固体间的粘附力的相对大小。

当一液滴放置在固体平面上时，液滴能自动地在固体表面铺展开来，或以与固体表面成一定接触角的液滴存在，如图1所示。

图1 接触角假定不同的界面间力可用作用在界面方向的界面张力来表示，则当液滴在固体平面上处于平衡位置时，这些界面张力在水平方向上的分力之和应等于零，即θγγγcos ///A L L S A S += （1）式中γS/A 、γL/A 、γS/L 分别为固-气、液-气和固-液界面张力；θ为液体与固体间的界面和液体表面的切线所夹（包含液体）的角度，称为接触角（contact angle ），θ在00-1800之间。

接触角是反应物质与液体润湿性关系的重要尺度，θ＝90o 可作为润湿与不润湿的界限，θ<90o 时可润湿，θ>90o 时不润湿。

2.2 润湿润湿(wetting)的热力学定义是，若固体与液体接触后体系（固体和液体）的自由能G 降低，称为润湿。

自由能降低的多少称为润湿度，用W S/L 来表示。

润湿可分为三类：粘附润湿（adhesional wetting ）、铺展润湿（spreading wetting ）和浸湿（immersional wetting ）。

可从图2看出。

图2 三类润湿（1）粘附润湿如果原有的1m2固面和1m2液面消失，形成1m2固-液界面，则此过程的W A S/L为：W A S/L＝γS/A+γL/A-γS/L （2）（2）铺展润湿当一液滴在1m2固面上铺展时，原有的1m2固面和一液滴（面积可忽略不计）均消失，形成1m2液面和1m2固－液界面，则此过程的W S S/L为：W S S/L＝γS/A-γL/A-γS/L （3）（3）浸湿当1m2固面浸入液体中时，原有的1m2固面消失，形成1m2固－液界面，则此过程的W I S/L为：W I S/L＝γS/A-γS/L （4）对上述三类润湿，γS/A和γS/L无法测定，如何求W S/L？分别讨论如下：①粘附润湿将（1）式代入（2）式，可得：W A S/L＝γL/A（1+cosθ）（5）因液体表面张力γL/A为已知，故只需测定接触角θ即可求出W A S/L。

2-压汞法测量孔分布原理精选全文

样品管或膨胀计: 用来装样品,并便于注汞/排汞体积的测量.
The sample cell or penetrometer (sometimes called a dilatometer) is used both to contain the sample and to facilitate the measurement of intrusion and extrusion volumes.
Material
Dimethylglyoxime丁二酮肟 Galactose半乳糖 Barium chromate铬酸钡 Titanium oxide二氧化钛 Zinc oxide氧化锌 Dodecyl sodium sulfate十二烷基硫酸钠 Antimony oxide氧化锑 Fumaric acid富马酸 Starch淀粉 Carbon 碳
High pressure intrusion/extrusion (scan or step)
© 2001, 2002 Quantachrome Instruments
实验结果综述Results Overview
© 2001, 2002 Quantachrome Instruments
© 2001, 2002 Quantachrome Instruments
应用
孔体积测定范围最主要依赖于仪器的压力范围,但也依赖于接触角.
Pore size range depends predominantly on the instrument pressure range but also on the contact angle.
Washburn 方程
Pr 2 cos 480 N / m and 140
P 0.736 r

接触角计算公式

接触角计算公式接触角是一个在物理学和化学领域中比较重要的概念，特别是在研究液体与固体表面相互作用的时候。

接触角的计算公式呢，能帮助我们更深入地理解和分析这些现象。

先来说说接触角到底是啥。

想象一下，你把一滴水放在一个平面上，水和平面接触的那个地方，就形成了一个角度，这就是接触角。

比如说，你在干净的玻璃上滴一滴水，和在有油污的玻璃上滴一滴水，形成的接触角是不一样的。

干净的玻璃上，水会铺展开，接触角就小；有油污的玻璃上，水就会聚成一团，接触角就大。

那接触角是怎么计算的呢？这就得提到一个叫杨氏方程的东西。

杨氏方程把固-气、固-液、液-气之间的表面张力联系在了一起。

接触角的计算公式就是从这里推导出来的。

具体来说，接触角θ可以通过下面这个公式计算：γsg - γsl = γlg × cosθ 。

这里的γsg 是固-气表面张力，γsl 是固-液表面张力，γlg 是液-气表面张力。

给大家举个我自己经历的例子吧。

有一次我在实验室里做一个实验，就是研究不同材料表面对水的接触角。

我准备了一块光滑的金属片，一块塑料片，还有一块涂了特殊涂层的玻璃片。

我小心翼翼地用微量注射器在这三个表面上分别滴上一滴水，然后用专门的仪器来测量接触角。

测量金属片的时候，发现接触角比较小，水很快就散开了。

测量塑料片的时候，接触角就大了一些，水没有那么容易铺展。

最有意思的是那个涂了特殊涂层的玻璃片，接触角特别大，水几乎就成了一个圆球。

通过这个实验，我更深刻地理解了接触角的概念和计算公式的应用。

我根据测量得到的数据，代入接触角计算公式，算出了相应的数值，然后和理论值进行对比，分析误差产生的原因。

在实际应用中，接触角的计算公式用处可大了。

比如说在材料科学里，通过控制材料的表面性质来改变接触角，可以让材料具有更好的防水、防污性能。

在制药领域，药物颗粒的表面性质会影响它们在溶液中的分散和溶解，这时候接触角的计算就能帮助研究人员优化药物的配方。

影响毛细管上升法测矿粉接触角的外因及解决方法

影响毛细管上升法测矿粉接触角的外因及解决方法孔令云;曹慧平;张玉贞【摘要】Since non-standardized conditions resulted in poor repeatability and reproducibility of test results as well as failure to measure some of the powder contact angle during the powder contact angle measurement test, this paper studied the impact of such external factors on the powder contact angle test as compactness of the powder column, number of layers and height of the wrapped filter paper and the selection of dipping liquid. Following results were obtained:the compactness of the powder column remarkably influenced the discreteness of the powder contact angle, where the more stable the compactness was, the smaller discreteness wegot;such external factors as number of layers and height of the filter paper wrapped at bottom of the glass tube and the selection of dipping liquid imposed direct impact on whether we could get results of the powder contact angle, especially to powders with greater grain size; powders with bigger grain size needed more layers of filter papers wrapped at the bottom; in order to get results of the contact angle of the powders smoothly, we needed to make the top surface of the wrapped filter paper at bottom of the glass tube above the liquid level and to select the polar liquid with non-zero dispersion component of surface energy parameter components.%针对矿粉接触角测定试验中条件非标准化导致的试验结果重复性差、复现性差,及部分矿粉接触角无法测得的问题,根据试验原理并结合试验现象,对粉体柱密实度、滤纸层数及其包裹高度、浸渍液体选择等外因对矿粉接触角试验的影响进行了试验研究.研究表明:粉体柱的密实程度对矿粉接触角的离散性影响显著,密实度越稳定接触角离散性越小;玻璃管底部滤纸包裹层数及包裹高度、以及浸渍液体的选择等外因,对能否测得矿粉接触角有直接影响,并且对粒径较大的矿粉影响尤为显著;矿粉粒径越大,玻璃管底部需要包裹滤纸层数越多;玻璃管底部包裹滤纸的顶面需高出液面,选择表面能参数分量中色散分量非零的极性液体,以确保顺利测出粉体的接触角.【期刊名称】《哈尔滨工业大学学报》【年(卷),期】2017(046)009【总页数】5页(P85-89)【关键词】道路工程;接触角;毛细管上升法;矿粉;外因分析【作者】孔令云;曹慧平;张玉贞【作者单位】交通土建工程材料国家地方联合实验室(重庆交通大学),重庆400074;重庆交通大学土木工程学院,重庆400074;中国石油大学(华东)化学工程学院,山东青岛266555【正文语种】中文【中图分类】U416.217在现代道路工程中，沥青与集料之间的粘聚力不足或沥青自身的内聚力不足可能造成路面较早的出现损坏，这种损坏往往导致沥青混合料的水损坏，沥青浸润集料时单位面积所释放的能量，即表面能[1]. 表面自由能理论认为液体与固体之间的粘附性是由于能量作用原理，即液体浸润固体表面而形成的，其浸润过程也是固、液体系的表面能减小的过程[2]. 当沥青在集料表面扩散并润湿时，集料会吸附沥青分子并降低整个系统的表面能维持稳定，这个过程又产生了粘附作用. 表面能理论是评价沥青和集料界面粘附性的一种有效方法，可以定量的分析沥青和集料界面的粘附能力的大小，即释放的能量越小，粘聚力的自愈性或抗开裂性能越好. 对沥青与集料而言，对于同种沥青，不同类型的集料，主要取决于集料的表面自由能[3]. 表面能理论已越来越广泛的应用于现代道路材料工程之中. 因此，选择一种合适的方法来表征十分必要. 集料表面自由能的测定方法主要分为直接法和间接法，目前主要采用的方式是间接法. 间接法是通过测定接触角后再计算得出表面能结果，而毛细管上升法[4]适用于确定粉末状集料(矿粉)与液体的接触角，同时该方法测定集料接触角的设备简单，操作方便且容易掌握，目前已被广泛应用. 在采用毛细管上升法测定矿粉接触角的过程中，因试验方法非标准化，诸多外因对试验结果精度造成影响，导致该试验结果的重复性、复现性均相对较差. 本文对影响该试验精度的外因进行了试验研究，这些外因包括：制样、粉体柱底部滤纸包裹方法、表面能已知的液体的选择等. 通过该研究得到了能够提高试验精度、准确测出矿粉接触角的试验方法.毛细管上升法测定接触角的基本原理为：固态粉体柱间的粉体空隙间内会形成微小的毛细管通道，通过毛细管的毛细作用，液体能自发地渗透进入到玻璃管内的粉体柱中. 毛细作用的强弱取决于液体的表面张力和固体的接触角，通过测定已知表面张力的液体在粉末柱中的上升情况，记录液体上升到一定高度h(cm)时所用的时间t(s)，即可获得该液体对粉末的接触角信息. 试验原理如图1所示，试验温度为25 ℃，具体步骤：1)试验材料准备(内径1.8 mm的玻璃管、矿粉、滤纸、浸渍溶液等)，见图2(a)；2)将滤纸紧紧包裹住玻璃管底部防止矿粉在试验过程中下漏，见图2(b)；3)往玻璃管内缓缓加入定量的矿粉，并将管内矿粉震荡至一定密实状态，见图2(c)；4)将底部包裹滤纸的玻璃管底端小心放入浸渍液体中使溶液逐步上升，包裹滤纸的上边缘应高出液面，见图2(d)；5)观测溶液在玻璃管内上升状况并按照管外壁刻度记录时间数据，见图2(e).按照上述的试验操作步骤进行前期准备工作，即可对矿粉的表面能参数进行测定. 首先需选用一种表面能较低的液体获得毛细管有效半径Reff [5-6]，这是因为表面能较低的液体与矿粉接触并浸润时，可以近似看作液体基本完全浸润矿粉，即接触角为0. 然后通过试验得出时间与浸润高度的比例关系，采用Washburn浸渍方程[7-9]计算得到有效半径Reff. (常见的表面能较低的溶液有己烷、戊烷，本文中采用戊烷溶液)不同种类的矿粉在不同测试液体下的接触角也是依据Washburn浸渍方程计算，即式中: h为液体上升高度，cm；t为浸渍时间，s；γl为液体的表面自由能，mJ·m-2；Reff为毛细管的有效半径，μm；θ为液体和固体之间的接触角，(°)；η为液体的粘度，mN·m-2·s-1.试验中除标定液体之外，还需另选3种溶液测定接触角，并根据杨氏方程[10]计算液体在固体界面上的接触角与界面自由能. 本文最初选定的3种液体是蒸馏水、甲苯、甲酰胺.影响矿粉接触角的因素主要可分为内因、外因两个部分，其中内因主要包括：粉体粒径大小、化学组分等；外因主要体现在试验方法上，本文主要讨论外因的影响. 根据第1节中的试验原理以及具体试验操作，本文主要讨论制样过程(矿粉柱密实程度)、滤纸层数、滤纸高度、以及浸渍溶液对矿粉接触角试验结果的影响. 文章随机选择了4种不同的矿粉，选择经过筛孔为0.15 mm筛余矿粉，再经孔径为200目(0.074 mm)、300目(0.05 mm)、400目(0.038 5 mm)、500目(0.030 8 mm)筛网筛分，取筛上剩余作为试样，分别记为200、300、400、500目样品.毛细管上升法主要是依据毛细现象，即浸润液体通过玻璃管内矿粉粉体形成的毛细管道并逐步上升的过程. 因此，在试验过程中可以明显发现，玻璃管内的矿粉需要缓慢均匀压至密实状态，如果压实的不够均匀或者还未达到密实状态，Washburn浸渍方程中的h2/t不能呈现良好的线性，同时试验的重复性也很差，不能达到理想的效果. 图3为400目粒径的矿粉浸渍于甲酰胺液体中的试验结果. 图3(a)中，每一根玻璃管的震荡压实矿粉时间为5 min，试验结果中线性相关系数R2以及两条线型的重复性较差. 图3(b)为确保将震荡矿粉到均匀密实状态方法后的Washburn浸渍方程中的h2/t的线性关系，可以看出，不管是线性相关系数R2还是两条线性的重复性都达到了较为理想的效果. 由此可见，玻璃管中矿粉粉体柱密实度稳定程度对试验结果的离散性有显著影响，应在制样过程中通过合理的措施确保制样密实度稳定性.本文采用的粉体柱密实步骤：捏住玻璃管使其保持竖直状态，使玻璃管底端距离桌面5 cm左右，松手让玻璃管自由下落，重复这一步骤，待玻璃管内粉体柱不再明显下降时，再次重复此步骤约5 min，确保粉体柱震荡均匀密实，能够得到良好的试验数据结果. 此外，震荡密实工作的桌面最好采用软质的橡胶桌面，能够多次地轻微均匀震荡粉体柱，最终得到的密实效果更好.为避免玻璃管底部粉体掉落，以及部分液体在粉体柱中上升速度过快而导致的无法记录数，将玻璃管底部裹上滤纸后再将其放置在溶液中,见图2.2.2.1 滤纸层数的影响对于同一种矿粉，随着粒径减小，液体在粉体柱中上升的速度渐慢，线性的斜率k=h2/t越小，反之亦然，如图4所示. 由于上述现象的存在，对部分粒径稍大的粉体，在某些液体中则会出现以下现象：由于液体在粉体柱中上升速度过快，导致计算接触角时，出现cos θ=2kη/(γ1Reff)>1的情况，导致接触角无法计算. 本文试验中该现象出现在200目矿粉的测试过程中，具体见表1.为解决上述现象，考虑在玻璃管底部裹上滤纸，尝试通过增加滤纸的层数来减缓液体在粉体柱中的上升速度. 试验中发现，当滤纸增加到3层时，液体在粉体柱中的上升速度显著下降，如图5所示，在该条件下的蒸馏水中已经能够顺利计算出矿粉的接触角. 但甲苯、甲酰胺与200目矿粉的接触角仍无法测得，见表2. 由此可见，当出现液体上升速度过快导致无法计算矿粉与液体接触角时，可通过增加玻璃管底部滤纸层数的方式解决.2.2.2 滤纸包裹高度的影响在该组试验中，尽管蒸馏水作为浸渍液体时可以测出粉体与液体的接触角，但是甲苯、甲酰胺作为浸渍液体时，液体与粉体的cos θ仍然大于1，无法计算其接触角. 观察试验现象发现：甲酰胺液体上升状态出现了先平缓后速度加快的不均匀现象，不符合正常规律. 观察发现其原因是滤纸包裹位置过低，甲酰胺液体在浸泡滤纸之后，从滤纸与玻璃管的缝隙渗透至管内. 基于该试验现象，对前述试验方法进行了二次改进：将滤纸裹的高度超过玻璃管放置溶液中的液面，从而保证甲酰胺液体均是通过包裹的3层滤纸进入粉体柱，保证液体在粉体柱中均匀上升. 图6是改进滤纸方法前后的数据对比图，采用二次改进后的方法对粉体与甲酰胺液体进行接触角试验，该条件下4种矿粉与甲酰胺的接触角的余弦值均值分别为0.92、0.98、0.98、0.97.由图6及二次改进后方法测得的矿粉与甲酰胺接触角余弦值可以看出，第2次改进方法后，甲酰胺溶液在矿粉中的上升速率显著降低，其接触角的cos θ值小于1，可以根据公式计算得出接触角. 由此可见，玻璃管底部滤纸包裹高度是否高出液面对可否测得矿粉接触角有显著影响.表2中，甲苯与200目矿粉的接触角，测量过程中未出现非正常现象，即其测量结果是可信的，但是，根据表2中甲苯与200目矿粉的接触角试验结果则无法计算两者的接触角，从而影响该矿粉的表面能参数的计算. 对比表1～3可以发现，200目的矿粉与蒸馏水、甲酰胺在试验条件合适的条件下，均可测得两者之间的接触角，而甲苯液体，对于粒径较大的部分矿粉均无法测试两者之间的接触角.为了测得粒径较大的矿粉接触角从而计算得出其表面能参数，本文对蒸馏水、甲苯、甲酰胺3种液体的表面能参数分量[11](见表3)、以及粉体粒径-粉体柱有效半径关系曲线(图7)进行了对比分析.由表3、图7可以看出：1)蒸馏水是强极性液体，甲酰胺为弱极性液体，甲苯为分子结构完全对称的非极性液体；液体的极性越强，表明其分子结构中电子分布的不对称性越强；电子分布越不对称，其产生的作用力越大；由于分子中电子分布不对称而产生的力是范德华力的重要组成部分，由范德华力产生的液体的表面能称为色散分量；表3中可以看出，蒸馏水表面能的色散分量最大，甲苯表面能色散分量为0，可见，与其液体的极性强弱是完全对应的. 2)由图7可以看出，随着矿粉粒径的减小，粉体柱有效半径逐渐减小. 在粉体粒径为200目时，粉体柱的有效半径显著大于其他粒径的. 3)结合1)、2)的分析发现，当粒径较大(如200目)时，其粉体柱中毛细管较大的有效半径，加速了非极性液体在其中的上升速度，从而导致了无法测出合理的接触角. 4)综上可知，对粒径较大、试验中粉体柱有效半径较大的矿粉，不宜采用非极性的液体进行接触角的测量，建议采用极性液体，即色散分量较大的液体.因此，对本文涉及的200目矿粉的接触角的测量，选用极性液体乙二醇进行测试，4种矿粉与乙二醇的接触角的余弦值均值分别为0.92、0.89、0.95、0.97. 可见，当矿粉粒径较大、粉体柱有效半径相对较大时，采用非极性液体无论其他条件如何改变，均较难测得其接触角；当采用多层滤纸、较高的滤纸包裹高度、极性液体等措施时，可顺利测得其接触角.1)在粉体柱制样过程中，玻璃管内的粉体柱密实程度对矿粉接触角的离散性影响显著，要按一致、合理的方法严格控制，确保矿粉震荡均匀密实至最佳状态，才能得到矿粉在液体中良好的上升高度与时间的线性关系及试验结果良好的平行性. 同时，震荡玻璃管内矿粉的桌面选择软质橡胶界面为最佳.2)矿粉与液体的接触角测定试验过程中，当出现液体上升速度较快导致无法计算接触角时，可采取增加玻璃管底部包裹滤纸层数及包裹高度等措施，来实现降低液体上升速度、改进试验精度，有效测得接触角的目的.3)当矿粉粒径较大、粉体柱有效半径相对较大时，同时采用多层滤纸、较高的滤纸包裹高度、极性液体等措施时，可顺利测得其接触角.【相关文献】[1] 韩森,刘亚敏,徐欧明,等.材料特性对沥青-集料界面粘附性的影响[J].长安大学学报(自然科学版), 2010, 30(3): 6-10.HAN Sen, LIU Yamin, XU Ouming, et al. 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炸药与黏结剂溶液的黏附功对PBX_水悬浮制备工艺的影响

ｄｏｉ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１００１￣８３５２.２０２３.０６.００２炸药与黏结剂溶液的黏附功对ＰＢＸ水悬浮制备工艺的影响❋赵㊀凯㊀黄亚峰㊀杨㊀雄㊀杨㊀渤㊀姚逸伦㊀陈㊀鸿西安近代化学研究所(陕西西安ꎬ７１００６５)[摘㊀要]㊀能否采用水悬浮工艺制备聚合物黏结炸药(ＰＢＸ)ꎬ一般需要多次试验后对炸药/黏结剂体系进行判断ꎮ测试了不同浓度的氟橡胶(Ｆ２６０３)溶液与奥克托今(ＨＭＸ)㊁１ꎬ１￣二氨基－２ꎬ２￣二硝基乙烯(ＦＯＸ￣７)的接触角ꎬ计算了ＨＭＸ㊁ＦＯＸ￣７与不同浓度的Ｆ２６０３溶液㊁７％乙酸乙酯＠水的黏附功ꎬ分析了黏结剂溶液浓度变化对成粒的影响ꎮ结果表明:ＨＭＸ与质量分数１４％的Ｆ２６０３溶液的黏附功大于ＨＭＸ与７％乙酸乙酯＠水之间的黏附功ꎬＨＭＸ可以黏结成粒ꎻＦＯＸ￣７与不同浓度Ｆ２６０３溶液的黏附功均小于ＦＯＸ￣７与７％乙酸乙酯＠水之间的黏附功ꎬＦＯＸ￣７无法黏结成粒ꎮ经试验验证ꎬ计算结果与实际成粒情况一致ꎮ[关键词]㊀造粒ꎻ接触角ꎻ黏附功ꎻ水悬浮工艺ꎻ浓度[分类号]㊀ＴＱ５６０.６ＥｆｆｅｃｔｏｆＡｄｈｅｓｉｏｎＷｏｒｋｂｅｔｗｅｅｎＥｘｐｌｏｓｉｖｅａｎｄＡｄｈｅｓｉｖｅＳｏｌｕｔｉｏｎｏｎｔｈｅＷａｔｅｒＳｕｓｐｅｎｓｉｏｎＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎＰｒｏｃｅｓｓｏｆＰＢＸＺＨＡＯＫａｉꎬＨＵＡＮＧＹａｆｅｎｇꎬＹＡＮＧＸｉｏｎｇꎬＹＡＮＧＢｏꎬＹＡＯＹｉｌｕｎꎬＣＨＥＮＨｏｎｇＸｉａｎＭｏｄｅｒｎＣｈｅｍｉｓｔｒｙＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ(ＳｈａａｎｘｉＸｉａｎꎬ７１００６５)[ＡＢＳＴＲＡＣＴ]㊀Ｉｔｉｓｇｅｎｅｒａｌｌｙｎｅｃｅｓｓａｒｙｔｏｃｏｎｄｕｃｔｍｕｌｔｉｐｌｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｂｅｆｏｒｅｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇｗｈｅｔｈｅｒａｐｏｌｙｍｅｒｂｏｎｄｅｄｅｘｐｌｏｓｉｖｅ(ＰＢＸ)ｃａｎｂｅｐｒｅｐａｒｅｄｕｓｉｎｇａｗａｔｅｒｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｆｏｒａｎｅｘｐｌｏｓｉｖｅ/ｂｉｎｄｅｒｓｙｓｔｅｍ.Ｔｈｅｃｏｎｔａｃｔａｎｇｌｅｓｂｅ￣ｔｗｅｅｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｏｆｆｌｕｏｒｏｒｕｂｂｅｒ(Ｆ２６０３)ｓｏｌｕｔｉｏｎａｎｄＨＭＸｏｒＦＯＸ￣７ｗｅｒｅｔｅｓｔｅｄ.ＴｈｅａｄｈｅｓｉｏｎｗｏｒｋｏｆＨＭＸｏｒＦＯＸ￣７ｔｏｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｏｆＦ２６０３ｓｏｌｕｔｉｏｎａｎｄ７％ｅｔｈｙｌａｃｅｔａｔｅ＠ｗａｔｅｒｗａｓｃａｌｃｕｌａｔｅｄꎬａｎｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｂｉｎｄｅｒｓｏｌｕｔｉｏｎｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｖａｒｉａｔｉｏｎｏｎｐａｒｔｉｃｌｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｗａｓａｌｓｏａｎａｌｙｚｅｄ.Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅａｄｈｅｓｉｏｎｗｏｒｋｂｅ￣ｔｗｅｅｎＨＭＸａｎｄＦ２６０３ｓｏｌｕｔｉｏｎｗｉｔｈｍａｓｓｆｒａｃｔｉｏｎｏｆ１４％ｉｓｇｒｅａｔｅｒｔｈａｎｔｈａｔｂｅｔｗｅｅｎＨＭＸａｎｄ７％ｅｔｈｙｌａｃｅｔａｔｅ＠ｗａｔｅｒꎬａｎｄＨＭＸｃａｎｂｏｎｄｉｎｔｏｇｒａｎｕｌｅｓ.ＴｈｅａｄｈｅｓｉｏｎｗｏｒｋｂｅｔｗｅｅｎＦＯＸ￣７ａｎｄｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｏｆＦ２６０３ｓｏｌｕｔｉｏｎｉｓｓｍａｌｌｅｒｔｈａｎｔｈａｔｂｅｔｗｅｅｎＦＯＸ￣７ａｎｄ７％ｅｔｈｙｌａｃｅｔａｔｅ＠ｗａｔｅｒꎬａｎｄＦＯＸ￣７ｃａｎｎｏｔｂｏｎｄｉｎｔｏｇｒａｎｕｌｅｓ.Ｉｔｉｓｖｅｒｉｆｉｅｄｂｙｔｅｓｔｔｈａｔｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄｒｅｓｕｌｔｓａｒｅｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔｗｉｔｈｔｈｅａｃｔｕａｌｇｒａｎｕｌａｔｉｏｎ.[ＫＥＹＷＯＲＤＳ]㊀ｇｒａｎｕｌａｔｉｏｎꎻｃｏｎｔａｃｔａｎｇｌｅꎻａｄｈｅｓｉｏｎｗｏｒｋꎻｗａｔｅｒｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓꎻｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ０㊀引言目前ꎬ水悬浮工艺研究主要聚焦于工艺参数调节对造型粉性能的影响[１￣４]ꎬ或者是对水悬浮成粒过程的定性分析[５]ꎬ未见关于水悬浮制备工艺过程的定量计算ꎮ可以利用黑索今(ＲＤＸ)㊁奥克托今(ＨＭＸ)采用水悬浮工艺制备聚合物黏结炸药(ＰＢＸ)ꎬ而５ꎬ５￣联四唑￣１ꎬ１￣二氧二羟胺(ＨＡＴＯ)㊁１ꎬ２￣苯二甲酸二烯丙酯(ＤＡＰ)等无法采用水悬浮工艺制备ＰＢＸꎮ判断一个炸药/黏结剂体系能否采用水悬浮工艺制备ＰＢＸꎬ往往需要尝试调节不同的真空度㊁温度㊁黏结剂溶液的加入速度等参数ꎬ进行多次试验ꎮ进行有限次的试验时ꎬ只能根据试验结果推测某些炸药能否用于水悬浮工艺制备ＰＢＸꎮＦｅｒｎáｎｄｅｚ￣Ｔｏｌｅｄａｎｏ等[６￣９]通过分子动力学模拟分析了液滴在固体表面及两个运动平板间的接触角与液滴及平板运动速度之间的关系㊁接触线位置波动与固液作用之间的关系ꎮＳｅｍａｌ等[１０]采用分子动力学理论分析了粗糙度对润湿过程的影响ꎮＢｏｒｍａ￣第５２卷㊀第６期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀爆㊀破㊀器㊀材㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ｖｏｌ.５２㊀Ｎｏ.６㊀２０２３年１２月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀ＥｘｐｌｏｓｉｖｅＭａｔｅｒｉａｌｓ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ｄｅｃ.２０２３❋收稿日期:２０２３￣０３￣１４第一作者:赵凯(１９８４－)ꎬ男ꎬ副研究员ꎬ主要从事混合炸药的制备工艺研究ꎮＥ￣ｍａｉｌ:ｗｕｗｕｋａｉ＠１２６.ｃｏｍｓｈｅｎｋｏ[１１]研究了光滑和粗糙曲面的润湿情况及适用的公式ꎮＢｌａｋｅ[１２]介绍了有关润湿的多种理论ꎮ在表面间作用力计算与测试方面ꎬＩｓｒａｅｌａｃｈｖｉｌｉ等[１３￣１４]研究了粒子和表面间作用力的计算公式ꎮＣｈａｕｄｈｕｒｙ等[１５]测量了采用聚二甲基硅氧烷制成的１２ｍｍ的半球形透镜和平板接触时的变形量ꎬ分析了空气和液体中表面间的黏附力ꎮ上述相关研究只涉及水悬浮工艺过程的一部分ꎬ均不能直接用于水悬浮工艺过程的量化计算ꎮ通过量化计算来评价炸药与黏结剂能否采用水悬浮工艺制备ＰＢＸꎬ可以避免多次试验ꎮ同时ꎬ研究一条量化表征水悬浮工艺过程的技术途径ꎬ可以据此开展固㊁液两相间作用力㊁成粒浓度等的研究ꎮ１㊀试验部分水悬浮造粒过程中ꎬ溶剂挥发ꎬ造成造粒釜中黏结剂溶液浓度发生变化ꎮ配制不同浓度的黏结剂溶液ꎬ表征造粒过程的不同时刻ꎮ以乙酸乙酯为溶剂ꎬ配制质量分数为２％㊁５％㊁１２％㊁１４％和１６％的氟橡胶(Ｆ２６０３)溶液ꎬ分别标记为样品１＃样品５＃ꎮ在采用乙酸乙酯作为溶剂的黏结剂造粒时ꎬ当黏结剂溶液加入造粒釜中时ꎬ部分乙酸乙酯迅速与水互溶(经测试ꎬ常温下ꎬ乙酸乙酯在１００ｍＬ水中的最大溶解体积为８ｍＬ)ꎬ成为乙酸乙酯溶液ꎬ命名为７％乙酸乙酯＠水ꎮ采用Ｗａｓｈｂｕｒｎ法测出探针液体与炸药㊁炸药与黏结剂溶液的接触角ꎬ进而计算出炸药㊁黏结剂溶液的表面张力分量ꎮ然后ꎬ根据张力分量ꎬ计算出不同相之间的黏附功ꎮ１.１㊀试剂ＨＭＸꎬ１２０目ꎬ甘肃银光化学工业集团有限公司ꎻＦＯＸ￣７ꎬ西安近代化学研究所ꎻＦ２６０３ꎬ中昊晨光化工研究院有限公司ꎻ溶剂为分析纯ꎮ１.２㊀物性表征采用英国马尔文ＭａｓｔｅｒＳｉｚｅｒ２０００型激光粒度仪测试ＨＭＸ与ＦＯＸ￣７的粒径ꎮ采用日本电子ＪＳＭ５８００型扫描电镜(ＳＥＭ)测试表面形貌ꎮ分别采用黏度仪㊁表面张力仪㊁密度测试仪测试Ｆ２６０３溶液的黏度㊁表面张力㊁密度ꎮ实际浓度采用称量法测试:取一定质量的Ｆ２６０３溶液ꎬ根据已测密度计算体积ꎻ溶剂挥发完全后ꎬ再次称量溶液质量ꎬ计算出实际浓度ꎮ１.３㊀接触角测试采用德国德飞ＤＣＡＴ２１型接触角测量仪测试样品的接触角ꎮ先将黏结剂制备成片状ꎬ然后采用光学法测出黏结剂与探针液体的接触角ꎬ测试装置和样品见图１ꎮ㊀图１㊀接触角测试装置及样品管Ｆｉｇ.１㊀Ｃｏｎｔａｃｔａｎｇｌｅｔｅｓｔｉｎｇｄｅｖｉｃｅａｎｄｓａｍｐｌｅｓ㊀㊀Ｗａｓｈｂｕｒｎ方程:ｗ２＝ｃρ２σｃｏｓθ２ηｔꎮ(１)式中:ｗ为探针液体在炸药填充床中的润湿质量ꎻｃ为填充床的几何因子ꎻρ为液体密度ꎻσ为液体表面张力ꎻη为液体黏度ꎻｔ为润湿时间ꎻθ为接触角ꎮ可通过式(１)中ｗ２￣ｔ拟合直线的斜率ｋꎬ求得该探针液体与炸药的接触角ꎮ１.４㊀造粒工艺试验分别称量９８０ｇ的ＨＭＸ(或ＦＯＸ￣７)和２０ｇ的Ｆ２６０３ꎮＦ２６０３溶解在４００ｍＬ的乙酸乙酯中ꎬ配制成黏结剂溶液ꎬ采用水悬浮工艺进行造粒ꎮ水与炸药的质量比为１.５︰１.０ꎮ搅拌桨转速２００４００ｒ/ｍｉｎꎮ造粒工艺温度６５７０ħꎮ真空度为－０.０９０－０.０９２ＭＰａꎮ黏结剂溶液滴加速度为０.５２.０Ｌ/ｍｉｎꎮ造粒总时间为１５４０ｍｉｎꎮ转速㊁黏结剂溶液滴加速度㊁造粒时间的范围较大ꎬ主要是由于ＦＯＸ￣７无法成粒ꎬ通过调节工艺参数进行试验ꎬ看是否能够成粒ꎮ２㊀结果与分析２.１㊀物理性质表征结果水悬浮造粒与原材料的粒径及粒径分布有较大的关系ꎬ所以先对原材料粒径进行表征ꎮ不同浓度的Ｆ２６０３溶液的密度㊁黏度㊁表面张力的测试数据见表１ꎮＨＭＸ和ＦＯＸ￣７的粒径分布见图２ꎻ颗粒形貌见图３ꎮ粒径Ｄ５０(ＨＭＸ)＝１６.７０μｍꎻＤ５０(ＦＯＸ￣７)＝５８.１９μｍꎮ㊀㊀２０ħ时ꎬ探针液体的表面张力及分量见表２ꎮ０１㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀爆㊀破㊀器㊀材㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５２卷第６期表１㊀不同浓度Ｆ２６０３溶液的物理参数Ｔａｂ.１㊀ＰｈｙｓｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆＦ２６０３ｓｏｌｕｔｉｏｎｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ样品ρ/(ｇｃｍ－３)η/(ｍＰａｓ)σ/(ｍＮｍ－１)１＃０.９０５３.８０２２.８０２＃０.９２０１３.３０２２.９１３＃０.９２５２６２.４０２３.６０４＃０.９５３５３０.９０２３.６７５＃０.９５８１３８６.００２３.５３７％乙酸乙酯＠水０.９６５１.７５３７.６３㊀㊀(ａ)ＨＭＸ㊀㊀(ｂ)ＦＯＸ￣７图２㊀ＨＭＸ与ＦＯＸ￣７的粒径分布Ｆｉｇ.２㊀ＰａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｏｆＨＭＸａｎｄＦＯＸ￣７㊀㊀㊀㊀㊀(ａ)ＨＭＸ(２０００ˑ)㊀㊀㊀㊀(ｂ)ＦＯＸ￣７(２０００ˑ)图３㊀ＨＭＸ与ＦＯＸ￣７的ＳＥＭ图Ｆｉｇ.３㊀ＳＥＭｉｍａｇｅｓｏｆＨＭＸａｎｄＦＯＸ￣７表２中:σｄ表示色散分量ꎻσｐ表示极性分量ꎮ２.２㊀炸药表面张力分量计算２.２.１㊀填充床几何因子及接触角计算根据正己烷在ＨＭＸ和ＦＯＸ￣７中的测试曲线(图４)ꎬ计算出填充床几何因子ｃꎬ测试３次ꎬ取平均值ꎬ见表３ꎮ计算出的接触角见表４ꎮ㊀㊀图４㊀正己烷在ＨＭＸ和ＦＯＸ￣７中的上升曲线Ｆｉｇ.４㊀Ｒｉｓｅｃｕｒｖｅｓｏｆｎ￣ｈｅｘａｎｅｉｎＨＭＸａｎｄＦＯＸ￣７表２㊀常用探针液体的表面张力及分量Ｔａｂ.２㊀Ｓｕｒｆａｃｅｔｅｎｓｉｏｎａｎｄｃｏｍｐｏｎｅｎｔｏｆｃｏｍｍｏｎｌｙｕｓｅｄｐｒｏｂｅｌｉｑｕｉｄｓ探针液体σ/(ｍＮｍ－１)σｄ/(ｍＮｍ－１)σｐ/(ｍＮｍ－１)ρ/(ｇｃｍ－３)η/(ｍＰａｓ)水７２.８０２１.８５１.０００.９９８０１.００２乙酸乙酯２３.５２１９.６３.９２０.９００３０.４４３乙二醇４８.３０２９.３１９.００１.１０８８２１.８００甘油６３.４０３７.０２６.４０１.２６１３１４１２.０００正己烷１８.４０１８.４００.６６０３０.３０８１１２０２３年１２月㊀㊀㊀㊀㊀㊀炸药与黏结剂溶液的黏附功对ＰＢＸ水悬浮制备工艺的影响㊀赵㊀凯ꎬ等㊀㊀㊀㊀㊀㊀表３㊀ＨＭＸ和ＦＯＸ￣７的ｃ值Ｔａｂ.３㊀ｃＶａｌｕｅｓｏｆＨＭＸａｎｄＦＯＸ￣７测试序号ｃＦＯＸ￣７ＨＭＸ１０.６７４５０.１３１８２０.８３１１０.１９９３３１.０９６００.１７１５平均值０.８６０００.１７００表４㊀ＨＭＸ、ＦＯＸ￣７和探针液体的接触角Ｔａｂ.４㊀ＣｏｎｔａｃｔａｎｇｌｅｓｂｅｔｗｅｅｎＨＭＸｏｒＦＯＸ￣７ａｎｄｐｒｏｂｅｌｉｑｕｉｄｓ样品θ/(ʎ)水乙二醇乙酸乙酯ＦＯＸ￣７８９.７０６８.８８３４.４６ＨＭＸ>９０.００７９.７９７０.４６２.２.２㊀ＨＭＸ和ＦＯＸ￣７的表面张力分量根据水㊁乙二醇㊁乙酸乙酯在ＨＭＸ㊁ＦＯＸ￣７中的测试数据(图５)ꎬ分别计算出ＨＭＸ㊁ＦＯＸ￣７的表面张力分量ꎮ㊀㊀(ａ)ＨＭＸ㊀㊀(ｂ)ＦＯＸ￣７图５㊀探针液体在ＨＭＸ㊁ＦＯＸ￣７中的上升曲线Ｆｉｇ.５㊀ＲｉｓｅｃｕｒｖｅｓｏｆｐｒｏｂｅｌｉｑｕｉｄｓｉｎＨＭＸａｎｄＦＯＸ￣７㊀㊀Ｙｏｕｎｇ方程σＳ＝σＳＬ＋σＬｃｏｓθꎮ(２)式中:σＳ为固体表面张力ꎻσＬ为液体表面张力ꎻσＳＬ为固㊁液两相的界面张力ꎮ几何平均方程σＳＬ＝σＳ＋σＬ－２σＳｄσＬｄ－２σＳｐσＬｐꎮ(３)式中:σＳｄ为固体表面张力的色散分量ꎻσＳｐ为固体表面张力的极性分量ꎻσＬｄ为液体表面张力的色散分量ꎻσＬｐ为液体表面张力的极性分量ꎮ从式(２)和式(３)可得:１＋ｃｏｓθ＝２σＳｄσＬｄσＬ＋σＳｐσＬｐσＬæèçöø÷ꎮ(４)令ｙ＝１＋ｃｏｓθ２ σＬσＬｄ㊁ｘ＝σＬｐσＬｄ㊁ａ＝σＳｐ㊁ｂ＝σＳｄꎬ则式(４)可以转化为ｙ＝ａｘ＋ｂꎮ(５)㊀㊀根据式(５)ꎬ拟合ＦＯＸ￣７的表面张力分量曲线ꎬ可以求出ａ＝２.７２３３６㊁ｂ＝３.７２６３９ꎬ即ＦＯＸ￣７的表面张力分量σＳｐ＝７.４２ｍＮ/ｍꎬσＳｄ＝１３.８９ｍＮ/ｍꎮ从而ꎬＦＯＸ￣７的σ＝２１.３１ｍＮ/ｍꎮ拟合ＨＭＸ的表面张力分量曲线ꎬ可以求出ａ＝４.７６８８３㊁ｂ＝１.４１１９０ꎬ即ＨＭＸ的表面张力分量σＳｐ＝２２.７４ｍＮ/ｍꎬσＳｄ＝２.００ｍＮ/ｍꎮ从而ꎬＨＭＸ的σ＝２４.７４ｍＮ/ｍꎮ通过测试探针液体与炸药的接触角ꎬ计算出了炸药的表面张力分量ꎮ接触角测试与粒度㊁粗糙度㊁填充床的几何因子等关系均较大ꎮ为保持ＨＭＸ或ＦＯＸ￣７的测试分析与工艺试验条件一致ꎬＨＭＸ或ＦＯＸ￣７取样为同批㊁同箱内材料ꎬ且接触角测试时ꎬ为保证ｃ相同ꎬ采用相同的药量㊁相同的高度ꎮ２.３㊀Ｆ２６０３的表面张力分量Ｆ２６０３制备成片状后ꎬ分别与甘油㊁水㊁乙二醇的接触角为９９.７ʎ㊁９８.４ʎ和８４.４ʎꎮ根据接触角数据进行线性拟合ꎬ可得Ｆ２６０３的ａ＝２.８５５９㊁ｂ＝２.２７０７ꎮ所以ꎬＦ２６０３的表面张力分量σＳｐ＝８.１６ｍＮ/ｍ㊁σＳｄ＝５.１６ｍＮ/ｍꎮ２.４㊀Ｆ２６０３溶液的表面张力分量２.４.１㊀炸药与Ｆ２６０３溶液的接触角样品管高度一致ꎮ每个管中ꎬＦＯＸ￣７或ＨＭＸ质量０.５ｇꎬ振动４０次ꎮＦＯＸ￣７㊁ＨＭＸ与不同浓度Ｆ２６０３溶液的接触角测试曲线见图６ꎮ由图６可计算出不同浓度Ｆ２６０３溶液与ＨＭＸ㊁ＦＯＸ￣７的接触角ꎬ见表５ꎮ２.４.２㊀Ｆ２６０３溶液的表面张力分量㊀㊀ＨＭＸ和ＦＯＸ￣７的表面张力分量计算采用几何平均方程ꎬ主要是因为方程可以变换成线性关系进行曲线拟合ꎬ减少误差ꎮＦ２６０３溶液为低能物质ꎬ表２１㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀爆㊀破㊀器㊀材㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５２卷第６期㊀㊀㊀(ａ)在ＦＯＸ￣７中㊀㊀㊀(ｂ)在ＨＭＸ中图６㊀Ｆ２６０３溶液的上升曲线Ｆｉｇ.６㊀ＲｉｓｅｃｕｒｖｅｓｏｆＦ２６０３ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ表５㊀炸药与Ｆ２６０３溶液的接触角Ｔａｂ.５㊀ＣｏｎｔａｃｔａｎｇｌｅｓｂｅｔｗｅｅｎｅｘｐｌｏｓｉｖｅｓａｎｄＦ２６０３ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ样品θ/(ʎ)１＃２＃３＃４＃５＃ＦＯＸ￣７０２７.３５４０.３６４９.１１４０.３８ＨＭＸ８５.０６７１.３０５３.４７４２.１１０面张力分量计算采用调和平均方程ꎮσＳＬ＝σＳ＋σＬ－４σＳｄσＬｄσＳｄ＋σＬｄ－４σＳｐσＬｐσＳｐ＋σＬｐꎮ(６)由式(２)和式(６)可得ꎬσＬ(１＋ｃｏｓθ)＝４σＳｄσＬｄσＬｄ＋σＳｄ＋４σＳｐσＬｐσＬｐ＋σＳｐꎮ(７)㊀㊀通过测试不同浓度的Ｆ２６０３溶液和ＨＭＸ㊁ＦＯＸ￣７的接触角ꎬ计算出了不同浓度Ｆ２６０３溶液的表面张力分量ꎬ见表６ꎮ㊀㊀从表６中可以看出:Ｆ２６０３溶液的色散分量随着Ｆ２６０３浓度的升高呈下降趋势ꎬ说明Ｆ２６０３溶液的色散分量主要取决于乙酸乙酯的色散分量ꎻＦ２６０３溶液的极性分量随着Ｆ２６０３浓度的升高呈先升高㊁后下降的趋势ꎬ说明Ｆ２６０３溶液的极性分量取决于Ｆ２６０３和乙酸乙酯两种材料及材料之间的作用关系ꎮ根据Ｆ２６０３表面张力分量可知ꎬＦ２６０３的极性分量在表面张力中的占比较大(６１.０％)ꎬ高于乙酸乙酯的极性分量在表面张力中的占比(１６.７％)ꎮ所以ꎬＦ２６０３含量增加时ꎬＦ２６０３溶液的极性增加ꎮ同时ꎬＦ２６０３分子和乙酸乙酯分子间可以在诱导作用下形成诱导偶极ꎬ分子经过运动ꎬ诱导偶极排列有序ꎬ产生附加的极性分量ꎮ所以ꎬ随着Ｆ２６０３浓度升高ꎬ黏结剂溶液的极性分量呈升高趋势ꎮ当Ｆ２６０３含量增加到一定程度时ꎬ黏度较高ꎬ分子运动较为困难ꎬ诱导偶极排列逐渐变得无序ꎬ产生附加的极性分量减少ꎮ所以ꎬ随着Ｆ２６０３浓度的继续升高ꎬ黏结剂溶液的极性分量呈下降趋势ꎮ２.５㊀多相体系中炸药与黏结剂溶液的黏附功水悬浮造粒为多相体系ꎮ该体系中存在多个界面ꎮ把黏结剂溶液看作一相时ꎬ则存在炸药晶体㊁７％乙酸乙酯＠水㊁黏结剂溶液共三相ꎬ三相间的界面关系见图７ꎮ图７中:γＡＢ为炸药晶体与黏结剂溶液的界面张力ꎻγＡＣ为炸药晶体与７％乙酸乙酯＠水的界面张力ꎻγＢＣ为黏结剂溶液与７％乙酸乙酯＠水的界面张力ꎮ㊀㊀㊀㊀图７㊀炸药￣黏结剂溶液￣水三相间的关系Ｆｉｇ.７㊀ＩｎｔｅｒｆａｃｉａｌｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｏｆｔｈｒｅｅｐｈａｓｅｓｏｆｅｘｐｌｏｓｉｖｅｓꎬａｄｈｅｓｉｖｅｓｏｌｕｔｉｏｎｓꎬａｎｄｗａｔｅｒＷ＝σＳ＋σＬ－σＳＬ＝４σＳｄσＬｄσＳｄ＋σＬｄ＋４σＳｐσＬｐσＳｐ＋σＬｐꎮ(８)㊀㊀表７为由式(８)计算出的ＨＭＸ㊁ＦＯＸ￣７与不同表６㊀不同浓度Ｆ２６０３溶液的表面张力分量Ｔａｂ.６㊀ＳｕｒｆａｃｅｔｅｎｓｉｏｎｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｏｆＦ２６０３ｓｏｌｕｔｉｏｎｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ表面张力及分量/(ｍＮｍ－１)１＃２＃３＃４＃５＃７％乙酸乙酯＠水σｄ１５.９４１５.５０１２.０５９.２２６.１７２７.００σｐ４.５４８.３４１３.４６１６.５６１４.７３１３.９１σ２０.４８２３.８４２５.５１２５.７８２０.９０４０.９１３１２０２３年１２月㊀㊀㊀㊀㊀㊀炸药与黏结剂溶液的黏附功对ＰＢＸ水悬浮制备工艺的影响㊀赵㊀凯ꎬ等㊀㊀㊀㊀㊀㊀表７㊀ＨＭＸ、ＦＯＸ￣７与Ｆ２６０３溶液的黏附功Ｔａｂ.７㊀ＡｄｈｅｓｉｏｎｗｏｒｋｂｅｔｗｅｅｎＨＭＸｏｒＦＯＸ￣７ａｎｄＦ２６０３ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ炸药Ｗ/(ｍＮｍ－１)１＃２＃３＃４＃５＃７％乙酸乙酯＠水ＨＭＸ２２.２５３１.４９４０.６８４４.９０４１.８０４１.９７ＦＯＸ￣７４０.９６４５.０１４４.９４４２.６６３６.８３５６.０４浓度的Ｆ２６０３溶液㊁７％乙酸乙酯＠水的黏附功ꎮ㊀㊀由表７可以得出ꎬＦＯＸ￣７与７％乙酸乙酯＠水的黏附功大于ＦＯＸ￣７与Ｆ２６０３溶液的黏附功ꎮ所以ꎬ无法采用Ｆ２６０３对ＦＯＸ￣７(Ｄ５０＝５８.１９μｍ)进行水悬浮造粒ꎻＨＭＸ与７％乙酸乙酯＠水的黏附功小于ＨＭＸ与４＃Ｆ２６０３溶液的黏附功ꎬ因此ＨＭＸ采用Ｆ２６０３进行水悬浮造粒时ꎬ随着溶剂的挥发ꎬ造粒釜中Ｆ２６０３溶液质量分数达到１４％时ꎬ可以成粒ꎮＨＭＸ/Ｆ２６０３㊁ＦＯＸ￣７/Ｆ２６０３水悬浮造粒试验结果见图８ꎮ粉状ＨＭＸ黏结成明显的类球体颗粒ꎮ而ＦＯＸ￣７无法形成颗粒状ꎬ仍然呈粉状或散絮状ꎮ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀图８㊀水悬浮造粒效果Ｆｉｇ.８㊀Ｏｕｔｃｏｍｅｓｏｆｗａｔｅｒｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｇｒａｎｕｌａｔｉｏｎ２.６㊀黏结剂浓度对ＨＭＸ/Ｆ２６０３体系造粒过程的影响㊀㊀水悬浮工艺中ꎬ黏结剂浓度太高或太低时ꎬ均不易成粒ꎮ通过黏附功分析成粒时的黏结剂浓度ꎮ不同浓度的黏结剂的表面张力分量不同ꎮ分析黏结剂溶液的色散分量和极性分量对造粒过程的影响ꎮｚ＝Ｗ(ＨＭＸ￣７％乙酸乙酯＠水)－Ｗ(ＨＭＸ￣Ｆ２６０３溶液)ꎮ(９)式中:Ｗ(ＨＭＸ￣７％乙酸乙酯＠水)表示ＨＭＸ与７％乙酸乙酯＠水的黏附功ꎻＷ(ＨＭＸ￣Ｆ２６０３溶液)表示ＨＭＸ与Ｆ２６０３溶液的黏附功ꎮ令ｘ为Ｆ２６０３溶液的色散分量ꎬｙ为Ｆ２６０３溶液的极性分量ꎮ根据已测数据ꎬ拟合出ｚ与ｘ和ｙ的关系ꎬ函数曲线详见图９ꎮ㊀㊀㊀图９㊀Ｆ２６０３溶液的表面张力分量对成粒的影响Ｆｉｇ.９㊀ＥｆｆｅｃｔｏｆｓｕｒｆａｃｅｔｅｎｓｉｏｎｃｏｍｐｏｎｅｎｔｏｆＦ２６０３ｓｏｌｕｔｉｏｎｏｎｇｒａｎｕｌａｔｉｏｎ㊀㊀采用Ｍａｔｌａｂ求出函数的极小值ꎮ当极性分量为１５ｍＮ/ｍ时ꎬ函数出现极小值ꎬ根据Ｆ２６０３溶液的极性分量变化规律ꎬ４＃Ｆ２６０３溶液样品时ꎬ函数具有极小值(极小值小于０)ꎮ表明用水悬浮法造粒时ꎬ造粒釜中Ｆ２６０３溶液在质量分数１４％附近时ꎬＨＭＸ成粒ꎮ３㊀结论将水悬浮制备工艺多个参数的影响化解为黏结剂溶液浓度的影响ꎮ通过测试不同浓度的黏结剂溶液与炸药的接触角ꎬ计算了ＦＯＸ￣７㊁ＨＭＸ与Ｆ２６０３溶液及７％乙酸乙酯＠水的黏附功ꎬ从而研究水悬浮成粒过程ꎮ１)ＦＯＸ￣７与７％乙酸乙酯＠水的黏附功(５６.０４ｍＮ/ｍ)大于ＦＯＸ￣７与Ｆ２６０３溶液的黏附功(最大为４５.０１ｍＮ/ｍ)ꎬ无法采用Ｆ２６０３对ＦＯＸ￣７(Ｄ５０＝５８.１９μｍ)进行水悬浮造粒ꎻＨＭＸ与７％乙酸乙酯＠水的黏附功(４１.９７ｍＮ/ｍ)小于ＨＭＸ与Ｆ２６０３溶液的黏附功(与４＃Ｆ２６０３溶液为４４.９０ｍＮ/ｍ)ꎬ４１㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀爆㊀破㊀器㊀材㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５２卷第６期可以成粒ꎮ㊀㊀２)从计算及试验结果可以看出:当炸药与黏结剂溶液的黏附功小于炸药与７％乙酸乙酯＠水的黏附功时ꎬ炸药不能被黏结剂溶液黏结成粒ꎬ即该炸药与黏结剂无法采用水悬浮工艺制备ＰＢＸꎮ参考文献[１]㊀孙晓乐ꎬ万力伦ꎬ刘海伦ꎬ等.某型高聚物粘结炸药制备工艺研究[Ｊ].兵工自动化ꎬ２０１８ꎬ３７(１):７６￣７８.ＳＵＮＸＬꎬＷＡＮＬＬꎬＬＩＵＨＬꎬｅｔａｌ.ＳｔｕｄｙｏｎｃｅｒｔａｉｎｔｙｐｅＰＢＸｔｅｃｈｎｉｑｕｅ[Ｊ].ＯｒｄｎａｎｃｅＩｎｄｕｓｔｒｙＡｕｔｏｍａｔｉｏｎꎬ２０１８ꎬ３７(１):７６￣７８.[２]㊀陈建元.新型聚黑炸药制备技术的研究[Ｄ].北京:北京理工大学ꎬ２０１６.ＣＨＥＮＪＹ.ＳｔｕｄｙｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｐｒｅｐａｒｉｎｇＲＤＸｍｏｕｌｄ￣ｍａｋｉｎｇｐｏｗｄｅｒ[Ｄ].Ｂｅｉｊｉｎｇ:ＢｅｉｊｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１６.[３]㊀侯会生ꎬ王卫星ꎬ刘波ꎬ等.延期药造型粉制备工艺研究[Ｃ]//第二届全国危险物质与安全应急技术研讨会论文集.成都ꎬ２０１３.[４]㊀雷英春ꎬ王晶禹.ＴＡＴＢ/ＨＭＸ基ＰＢＸ的水悬浮包覆工艺研究[Ｊ].火炸药学报ꎬ２０１５ꎬ３８(４):５９￣６２.ＬＥＩＹＣꎬＷＡＮＧＪＹ.ＳｔｕｄｙｏｎｓｌｕｒｒｙｃｏａｔｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅｆｏｒｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆＴＡＴＢ/ＨＭＸｂａｓｅｄＰＢＸ[Ｊ].ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｘｐｌｏｓｉｖｅｓ＆Ｐｒｏｐｅｌｌａｎｔｓꎬ２０１５ꎬ３８(４):５９￣６２.[５]㊀张树海ꎬ张景林.ＰＢＸ传爆药制造中的界面化学问题[Ｊ].火工品ꎬ２００１(２):２１￣２３.ＺＨＡＮＧＳＨꎬＺＨＡＮＧＪＬ.ＩｎｔｅｒｆａｃｅｐｒｏｂｌｅｍｓｉｎＰＢＸｂｏｏｓｔｅｒｅｘｐｌｏｓｉｖｅｓｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ[Ｊ].Ｉｎｉｔｉａｔｏｒｓ＆Ｐｙｒｏｔｅｃｈ￣ｎｉｃｓꎬ２００１(２):２１￣２３.[６]ＦＥＲＮÁＮＤＥＺ￣ＴＯＬＥＤＡＮＯＪ￣ＣꎬＢＬＡＫＥＴＤꎬＬＩＭＡＴＬꎬｅｔａｌ.Ａｍｏｌｅｃｕｌａｒ￣ｄｙｎａｍｉｃｓｓｔｕｄｙｏｆｓｌｉｄｉｎｇｌｉｑｕｉｄｎａｎｏ￣ｄｒｏｐｓ:ｄｙｎａｍｉｃｃｏｎｔａｃｔａｎｇｌｅｓａｎｄｔｈｅｐｅａｒｌｉｎｇｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｏｌｌｏｉｄａｎｄＩｎｔｅｒｆａｃｅＳｃｉｅｎｃｅꎬ２０１９ꎬ５４８:６６￣７６.[７]㊀ＦＥＲＮÁＮＤＥＺ￣ＴＯＬＥＤＡＮＯＪ￣ＣꎬＢＬＡＫＥＴＤꎬＣＯＮＩＮＣＫＪＤ.ＭｏｖｉｎｇｃｏｎｔａｃｔｌｉｎｅｓａｎｄＬａｎｇｅｖｉｎｆｏｒｍａｌｉｓｍ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｏｌｌｏｉｄａｎｄＩｎｔｅｒｆａｃｅＳｃｉｅｎｃｅꎬ２０２０ꎬ５６２:２８７￣２９２.[８]㊀ＦＥＲＮÁＮＤＥＺ￣ＴＯＬＥＤＡＮＯＪ￣ＣꎬＢＬＡＫＥＴＤꎬＣＯＮＩＮＣＫＪＤ.Ｔａｋｉｎｇａｃｌｏｓｅｒｌｏｏｋ:ａｍｏｌｅｃｕｌａｒ￣ｄｙｎａｍｉｃｓｉｎｖｅｓｔｉ￣ｇａｔｉｏｎｏｆｍｉｃｒｏｓｃｏｐｉｃａｎｄａｐｐａｒｅｎｔｄｙｎａｍｉｃｃｏｎｔａｃｔａｎｇｌｅｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｏｌｌｏｉｄａｎｄＩｎｔｅｒｆａｃｅＳｃｉｅｎｃｅꎬ２０２１ꎬ５８７:３１１￣３２３.[９]㊀ＦＥＲＮÁＮＤＥＺ￣ＴＯＬＥＤＡＮＯＪ￣ＣꎬＢＬＡＫＥＴＤꎬＣＯＮＩＮＣＫＪＤ.Ｃｏｎｔａｃｔ￣ｌｉｎｅｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｓａｎｄｄｙｎａｍｉｃｗｅｔｔｉｎｇ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｏｌｌｏｉｄａｎｄＩｎｔｅｒｆａｃｅＳｃｉｅｎｃｅꎬ２０１９ꎬ５４０:３２２￣３２９.[１０]㊀ＳＥＭＡＬＳꎬＢＬＡＫＥＴＤꎬＧＥＳＫＩＮＶꎬｅｔａｌ.Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｓｕｒｆａｃｅｒｏｕｇｈｎｅｓｓｏｎｗｅｔｔｉｎｇｄｙｎａｍｉｃｓ[Ｊ].Ｌａｎｇｍｕｉｒꎬ１９９９ꎬ１５(２５):８７６５￣８７７０.[１１]㊀ＢＯＲＭＡＳＨＥＮＫＯＥ.Ｗｅｔｔｉｎｇｏｆｆｌａｔａｎｄｒｏｕｇｈｃｕｒｖｅｄｓｕｒｆａｃｅｓ[Ｊ].ＴｈｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｈｙｓｉｃａｌＣｈｅｍｉｓｔｒｙＣꎬ２００９ꎬ１１３(４０):１７２７５￣１７２７７.[１２]㊀ＢＬＡＫＥＴＤ.Ｔｈｅｐｈｙｓｉｃｓｏｆｍｏｖｉｎｇｗｅｔｔｉｎｇｌｉｎｅｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｏｌｌｏｉｄａｎｄＩｎｔｅｒｆａｃｅＳｃｉｅｎｃｅꎬ２００６ꎬ２９９(１):１￣１３.[１３]㊀ＩＳＲＡＥＬＡＣＨＶＩＬＩＪＮꎬＴＡＢＯＲＤ.ＴｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｖａｎｄｅｒＷａａｌｓｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｆｏｒｃｅｓｂｅｔｗｅｅｎｍａｃｒｏｓｃｏｐｉｃｂｏｄｉｅｓ[Ｊ].ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＲｏｙａｌＳｏｃｉｅｔｙｏｆＬｏｎｄｏｎＡꎬ１９７２ꎬ３３１(１５８４):３９￣５５.[１４]㊀ＩＳＲＡＥＬＡＣＨＶＩＬＩＪＮ.Ｉｎｔｅｒｍｏｌｅｃｕｌａｒａｎｄｓｕｒｆａｃｅｆｏｒｃｅｓ[Ｍ].ＡｃａｄｅｍｉｃＰｒｅｓｓꎬ１９８２.[１５]㊀ＣＨＡＵＤＨＵＲＹＭＫꎬＷＨＩＴＥＳＩＤＥＳＧＭ.Ｄｉｒｅｃｔｍｅａ￣ｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓｂｅｔｗｅｅｎｓｅｍｉｓｐｈｅｒｉ￣ｃａｌｌｅｎｓｅｓａｎｄｆｌａｔｓｈｅｅｔｓｏｆｐｏｌｙ(ｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ)ａｎｄｔｈｅｉｒｃｈｅｍｉｃａｌｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ[Ｊ].Ｌａｎｇｍｕｉｒꎬ１９９１ꎬ７(５):１０１３￣１０２５.５１２０２３年１２月㊀㊀㊀㊀㊀㊀炸药与黏结剂溶液的黏附功对ＰＢＸ水悬浮制备工艺的影响㊀赵㊀凯ꎬ等㊀㊀㊀㊀㊀㊀。

超细白云石矿粉润湿接触角的测定

图" 234* 0
样品在水中测得的 !" # " 关系图
"79.83;AH63? I78J77A "0 .AK ! (7.H<@7K 3A J.87@
这样得出的 # 值分别为 ) * )0&、 ) * )-) 和在乙醇中测得 # ) 分别为 ) * &G)、 ) * )E0。 ) * &0! 和再查得相关的表面张力和粘度，用式（ -）得 ) * EFE，万方数据 — D+ —
采用毛细管上升法，自行设计了简单的实验装置。提出了相对润摘要：根据 *+,-./01 方程，湿接触角的概念，测定了 & 个超细 2+23& 粉体在水中的润湿接触角。关键词：毛细管上升法；相对润湿接触角；润湿中图分类号： 3##" 4 $"( 文献标识码：5 过的长度 # 可用如下方程所示：（・" #" C "! @A, !G " #）（(）其中 " 为液体的表面张力， ! 为粉末柱的有效毛细管半径， ! 为润湿接触角。 # 为液体的粘度， " 将得到一条近似的直线，求作出 # H " 的关系图，出斜率 $ ，得到 $ C"! @A, !G " #。从而可知，（" $ （"） ! C +0@@A, # %"! ）其中 $ 、关键是确定 ! 值。一般用 " 可以查得， #、先确定出 ! 一种对样品润湿接触角为 !D 的液体，值，再反过来测定在同等实验条件下其他液体的!
234* !
$ 结果及处理

层状土毛细水上升过程中Lucas-Washburn模型评价及修正

层状土毛细水上升过程中Lucas-Washburn模型评价及修正郝瑞;施斌;曹鼎峰;孙梦雅;魏广庆【摘要】受界面效应影响,毛细水在层状土中运移规律还难以用描述均质土中水分运移规律的Lucas-Washburn(LW)渗吸模型进行描述.基于此,本文设计了层状土室内模型试验,采用分布式的主动加热光纤法(简称AHFO)监测毛细水上升过程.根据AHFO测试结果,进一步对LW模型进行了修正,提出了适用于描述层状土中毛细水上升规律的ILW模型,并对ILW模型进行了试验验证.试验结果表明:(1)当毛细水湿润锋抵达“黏土(下部)-砂土(上部)”界面时,会产生“毛细屏障作用”,从而导致上部砂土中毛细水含水率急剧下降;(2)“毛细屏障作用”由砂土和黏土中的基质吸力不均衡造成,基质吸力大小由含水率决定;(3)当毛细水湿润锋抵达“砂土(下部)-黏土(上部)”界面时,在界面处出现“反毛细屏障作用”,从而导致上部黏土层中的含水率比相邻下部砂土层含水率更高;(4)虽然常见的LW模型可准确预测均质土中毛细水上升高度及速率,但受“毛细屏障作用”和“反毛细屏障作用”影响,LW模型在层状土中失效;(5)相比LW模型,ILW模型精度更高,能够更加准确地描述层状土中毛细水上升规律.【期刊名称】《水文地质工程地质》【年(卷),期】2018(045)006【总页数】9页(P84-92)【关键词】层状土;主动加热光纤法(AHFO);毛细水;Lucas-Washburn渗吸模型【作者】郝瑞;施斌;曹鼎峰;孙梦雅;魏广庆【作者单位】南京大学地球科学与工程学院,江苏南京210023;南京大学地球科学与工程学院,江苏南京210023;南京大学地球科学与工程学院,江苏南京210023;南京大学地球科学与工程学院,江苏南京210023;苏州南智传感科技有限公司,江苏苏州215123【正文语种】中文【中图分类】TU411.2受淋溶-淀积、剥蚀-沉积、生物扰动等作用，层状结构土壤在自然界广泛分布[1]。

压汞法标准

压汞法标准
压汞法是一种测定土体孔隙尺度及其分布的方法，其标准如下：
1.原理：压汞法利用汞在大多数材料表面的非浸润性，通过施加压力
使汞进入材料的内部孔隙。

根据Washburn方程，孔隙半径可以通过压力和汞的表面张力计算得出。

通过测量不同外压下进入孔中汞的量，可以得知相应孔大小的孔体积。

2.测试范围：压汞法的孔径范围一般在几纳米到几百微米之间，能反
映出大多数土体的孔径状况。

3.仪器：压汞仪使用压力最大可达200MPa，测试孔径范围较宽，主
要是大于10nm的中孔和大孔。

4.注意事项：在测试过程中，需要记录接触角的值，并根据实际情况
进行调整。

同时，为了获得更准确的测试结果，需要注意仪器的清洁和保养。

5.应用：压汞法常用于测定材料的孔隙结构和孔径分布，常用于表征
煤的孔隙发育程度等。

总之，在应用压汞法时，需要遵循相关的标准和注意事项，以确保测试结果的准确性和可靠性。

四种木纤维表面接触角和表面自由能的比较

四种木纤维表面接触角和表面自由能的比较刘如;张智林【摘要】通过毛细管上升法测定了四种木纤维的表面接触角,并依据Washburn方程和Owens-Wendt法,对四种木纤维的表面自由能及其极性和非极性分量进行计算.结果表明,四种木纤维的表面自由能排序依次为:南方松＞杉木＞橡胶木＞青杨.青杨和橡胶木体现分子非极性的色散力分量分别为5.19和6.59 mJ/m2,说明青杨和橡胶木表现出较强的极性.南方松和杉木的色散力分量分别为42.30和31.54mJ/m2,表现出较强的非极性.【期刊名称】《陕西林业科技》【年(卷),期】2016(000)003【总页数】4页(P20-23)【关键词】木纤维;接触角;表面自由能;极性;非极性【作者】刘如;张智林【作者单位】中国林业科学研究院木材工业研究所,北京海淀100091;陕西建森实业有限公司,西安710016【正文语种】中文【中图分类】TU366.3以天然植物纤维为原材料制备木质复合材料是近年来的研究热点[1-3]。

相比人工纤维，天然植物纤维具有可再生、可降解、来源广泛、密度低、强重比高以及价格较低廉等优点，因此，将其制备成为木质复合材料可以提高复合材料的附加值，使其应用于建筑、家具、园林、室内地板、装饰墙体等各个领域[4-6]。

常见的天然植物纤维包括木纤维、竹纤维、麻纤维、棉花纤维、秸秆纤维等，其中木纤维是制备木质复合材料最常用的一种天然植物纤维[7]。

由于各种木纤维之间的化学组分和微观结构存在着很大的差异，因此，在制备木质复合材料时会对木质复合材料的性能产生很大的影响[8]。

表面自由能是固体表面最基本的特性之一，它体现了固体表面的极性与非极性情况，与固体润湿性和粘结性等性能密切相关[9]。

因此，本研究采用毛细管上升法测定了四种市场上常见木纤维的接触角，包括两种针叶材木纤维(南方松与杉木)与两种阔叶材木纤维(青杨与橡胶木)。

依据Washburn方程和Owens-Wendt-Kaelble 法，对四种木纤维的表面自由能及其极性和非极性分量进行计算，旨在为研究和制备高性能的天然植物纤维复合材料提供基础的理论数据。

接触角

2015.11.12
接触角与Young方程
将杨氏方程与润湿的三种类型相结合，可以得到下列关系：
2015.11.12
接触角与Young方程
（1）物理上有意义的接触角的范围是0°～180°。（2）接触角为0°时表示液体在固体表面完全铺展开，直到形成一单分子薄层（如果没有任何阻碍的话！）。（3）接触角在0°到30°之间表示液体对固体表面有很好的润湿性，能较好铺展开，这一范围对许多工艺过程都是很重要的，如油漆、涂料、清洗、粘结等。（4）接触角在30°~90°之间表示液体对固体表面有一定的润湿性，但不是很好。（5）而当接触角大于90°时，液体对固体表面已不呈现润湿性；当这一角度增加到约130°~140°，液体开始呈现对固体表面的排斥性。（6）当接触角增加到150°以上时，液滴其实只是“坐”在表面上，一有机会就想离开表面，对表面呈现高度的排斥性。水滴在荷花叶面上的现象就属于这种情况。（7）接触角大到约170°，被称为“荷花效应”，这类表面也常被称为超疏水表面，它们具有自清洗效果。
C
其中： ---润湿液体的表面张力
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常用的接触角测量原理或方法
另：透过法（固体粉末与液体接触角的测定）
其中：γ ---润湿液体的表面张力 r ---粉末柱的等效毛细管半径
装有粉末的管中，下面是液体可进出的半径为r的多孔塞，固体粒子的间隙相当于一束毛细管 2015.11.12
谢谢！！！
2015.11.12
影响接触角测定的主要因素
1. 气相的影响
气体的纯度或混于气体的杂质会强烈改变接触角值
气体的纯度或混于气体中的极微量杂质会强烈改变接触角值。实验表明，改变接触角的因素不是气体的组成，而是气体改变了液面和固面的组成成分。比如暴露于空气中的固体，由于空气中存在微量的有机物杂质会在固面上形成单分子膜，而使固体性质发生明显变化。再如，暴露于潮湿空气中的固面会形成一薄层氧化膜，自然改变了固体的本性及其润湿性能。

washburn法离心法显微镜检验法自动渗吸法染料吸附法在位润湿

washburn法离心法显微镜检验法自动渗吸法染料吸附法在位润湿全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：在工程材料领域，对材料的表面特性进行分析至关重要。

润湿性是一个重要的表面特性，它决定了材料与液体之间的相互作用。

而润湿性的研究则需要多种方法来进行检测和分析。

本文将重点介绍几种常用的方法，包括washburn法、离心法、显微镜检验法、自动渗吸法和染料吸附法，以及它们在位润湿性分析中的应用。

1. Washburn法Washburn法是一种常用的测量孔隙材料润湿性的方法。

该方法利用毛细作用来评估材料对液体的吸收性能。

具体操作流程为：首先选取合适的试样，然后利用玻璃管将待测液体注入试样，通过测量时间和液体渗入高度来计算材料的润湿性能。

该方法简单易行，并且结果准确可靠，被广泛应用于多种领域的研究中。

2. 离心法离心法是一种快速测量材料润湿性的方法。

通过旋转试样，使液体在材料表面形成液膜，根据离心力将液体离心，从而评估材料对液体的吸收能力。

该方法操作简便，快速高效，适用于大批量样品的润湿性分析。

3. 显微镜检验法显微镜检验法是一种直观的表征材料润湿性的方法。

通过观察材料表面液体的展开和扩散情况，可以直观地评估材料对液体的吸收情况。

该方法操作简便，不需要特殊设备，适用于一般的润湿性分析。

4. 自动渗吸法自动渗吸法是一种高精度的润湿性测试方法。

该方法利用专用仪器对材料的润湿性能进行定量分析，结果更加准确可靠。

自动渗吸法操作简便，适用于对润湿性要求较高的实验。

5. 染料吸附法以上几种方法都是常用的润湿性测试方法，各有优劣。

在实际研究中，根据具体需求和实验条件选择合适的方法进行测试是十分重要的。

通过表征材料的润湿性，能够更好地理解材料的表面特性，为材料的设计和应用提供重要参考。

希望本文的介绍能够帮助读者更好地了解润湿性测试方法的原理与应用。

第二篇示例：文章标题：多种方法在位润湿技术的研究与应用概述：在微观领域中，润湿技术是一项非常重要的研究内容，能够帮助我们更加深入地了解材料的性质和表面特性。

washburn方程压实密度

第一部分：介绍washburn方程1. 什么是washburn方程？washburn方程是描述多孔介质中毛细作用的数学模型。

该方程由美国化学家莱斯特·C·沃什本于1921年提出，并被广泛应用于描述各种多孔介质中的毛细作用过程，如土壤、岩石等。

2. washburn方程的数学表达式washburn方程的数学表达式为：\[ t = \frac{{\theta \cdot r \cdot \mu}}{{2 \cdot \gamma \cdot\cos(\theta)}} \]其中，t为毛细作用的时间；θ为介质的孔隙角；r为介质孔隙的半径；μ为介质中液体的粘度；γ为液体表面张力。

第二部分：分析washburn方程在压实密度中的应用3. washburn方程在压实密度测定中的作用在土壤力学和岩土工程领域，压实密度是材料的一个重要性能指标。

通过测量压实密度，可以评估多孔介质的结构特征和工程性质。

washburn方程在测定压实密度中起到了关键作用。

4. 压实密度的定义及实验方法压实密度是介质在受外部压力作用下，孔隙结构逐渐增加，最终实现孔隙闭合，形成致密状态的密度。

常用的测定压实密度的方法包括密度筒法、水排法、砂样法等。

5. washburn方程在压实密度测定中的影响因素washburn方程描述了毛细作用过程的相关参数，其中介质的孔隙结构和液体的性质对毛细作用的表现具有重要影响。

在压实密度测定中，介质的孔隙结构和液体的性质决定了压实密度的测定结果的准确性和可靠性。

6. 毛细作用对介质的压实密度的影响机理由washburn方程可知，毛细作用的时间与介质的孔隙结构和液体的性质息息相关。

在介质受到外部压力作用下，毛细作用会随着压实过程的进行而逐渐减弱，最终失效。

washburn方程为我们理解毛细作用对介质的压实密度的影响提供了理论基础。

7. washburn方程在压实密度测定中的应用案例分析通过实验测定，我们可以验证washburn方程在压实密度测定中的有效性。

接触角的计算公式

接触角的计算公式接触角是一个在物理学、化学和材料科学等领域中常常会涉及到的概念。

简单来说，接触角就是液体与固体表面接触时，液体和固体表面形成的夹角。

那接触角的计算公式是啥呢？接触角的计算公式通常基于杨氏方程（Young's equation）。

杨氏方程表述为：γSV - γSL = γLV × cosθ 。

这里的γSV 表示固-气界面的表面张力，γSL 表示固-液界面的表面张力，γLV 表示液-气界面的表面张力，而θ就是我们要算的接触角啦。

给您讲个我之前遇到的事儿，有一次我带着学生们做实验，就是为了测算一种液体在某种材料表面的接触角。

我们准备了各种器材，那场面真是热火朝天。

其中有个叫小明的同学，特别积极，一直追着我问这问那。

我就跟他说，咱们先别着急，一步一步来。

我们先测量了液-气界面的表面张力，用的是专门的张力测量仪。

然后又通过一些方法估算出固-气和固-液界面的表面张力。

这中间可真是费了不少功夫，数据的测量和处理都得小心翼翼，一个不小心就可能出错。

等所有数据都测好了，小明兴奋地说：“老师，快用公式算呀！”我笑着说：“别着急，咱们得先检查检查数据有没有问题。

”经过仔细的检查和核对，确定数据没问题后，我们把数据代入公式，算出了接触角。

这时候小明又问了：“老师，那这个接触角能说明啥呀？”我告诉他，接触角的大小能反映出液体对固体表面的润湿程度。

接触角小，说明液体容易润湿固体表面；接触角大，就说明液体不容易润湿固体表面。

比如说，如果我们在研究一种防水涂层材料，希望它能有很好的防水效果，那我们就希望液体在其表面的接触角大。

相反，如果我们在研究一种需要良好吸附液体的材料，就希望接触角小。

在实际应用中，接触角的计算公式可不只是在实验室里有用哦。

比如说在印刷行业，要想让油墨能均匀地附着在纸张上，就得考虑纸张和油墨之间的接触角。

还有在农业上，农药在叶片表面的附着情况也和接触角有关。

总之，接触角的计算公式虽然看起来有点复杂，但它在很多领域都有着重要的作用。

测量粉末固体的接触角

1、如何测量粉末固体的接触角？有什么方法可以测量粉末固体的接触角？接触角是在固、液、气三相的交接处，由固、液界面经过液体内部至液、气界面的夹角。

测量湿润接触角的方法一般有角度测量法、长度测量法、力测量法和透过测量法，前三种适用于连续的平固体表面，后一种方法可用于粉末固体表面的湿润接触角测定。

目前测量粉末固体接触角的方法有：透过测量法和薄板毛细渗透技术测定粉体表面的接触角两种方法。

透过测量法可分为透过高度法和透过速度法。

（1）透过法该法的基本原理是:固态粉体间的空隙相当于一束毛细管，由于毛细作用，液体能自发渗透进入粉体柱中(毛细上升效应)。

毛细作用取决于液体的表面张力和固体的接触角，故通过测定已知表面张力液体在粉末柱中的透过状况，就可以得到有关该液体对粉末的接触角的信息。

具体的测定方法是:将固体粉末以固定操作方法装入一个样品测量管中，管的底部有特制的小孔，即能防止粉末漏失，又容许液体自由通过，当管底与液体接触时，液体在毛细力的作用下在管中上升(如图1所示) ，在t 时间内上升高度A 可由Washburn 方程描述: t R h ⋅=)2/cos (2ηθγ式中：γ为液体的表面张力，R 为粉末柱的有效毛细管半径，η为液体的粘度，θ为接触角，t 为时间。

以h 2对t 作图得一直线。

直线的斜率 k =γRcos θ/ 2η，进而可求出θ= arccos (2 k η/γR)。

为了确定 R 值,一般先用一种对样品接触角为零的液体进行实验,然后再在相同条件下用其他液体实验,测定θ值。

在实际测量中，必须注意的是，尽管应用Washburn 方程设计的透过法能很简便地测得粉体的接触角，应用也很广泛，但透过法本身具有难以弥补的不足之处，即粉末柱的等效毛细管半径与粒子大小、形状及填装紧密度密切相关，所得曲线的线性往往都不是很好，结果不是非常可信。

要想用此方法得到相对准确的结果，每次实验要求粉末样品及装柱方法、粉末柱的紧实度必须相同，显然做到这一点很难。

washburn公式

washburn公式Washburn公式是由美国科学家Gordon Washburn于1948年提出的一种用于计算物体在液体中的浸润程度的公式。

该公式可以帮助我们理解液体在物体表面的润湿行为，并且在实际应用中具有重要的意义。

公式的基本形式为W = K √t，其中W代表物体的重量增加量，K 是一个常数，t代表时间。

该公式可以用于计算物体在液体中的润湿速率，即物体表面受到液体浸润的程度。

通过该公式，我们可以得出以下几个结论。

根据公式可知，物体的重量增加量与时间的平方根成正比。

这意味着随着时间的增加，物体受到液体浸润的速度将逐渐减慢。

这与我们日常观察到的现象相符，比如我们将一块干燥的布放入水中，开始时布会迅速吸水，但随着时间的推移，吸水速度会逐渐减慢。

公式中的常数K代表了物体和液体之间的相互作用力。

K的数值越大，表示物体表面对液体的吸附能力越强，液体浸润速度越快。

反之，K的数值越小，表示物体表面对液体的吸附能力越弱，液体浸润速度越慢。

这可以解释为什么不同材质的物体在液体中的浸润行为会有所不同。

根据公式可知，物体的重量增加量与液体浸润的程度成正比。

也就是说，当物体的重量增加量越大，表示物体表面受到的液体浸润程度越深。

这一结论在实际应用中有着广泛的应用，比如在纺织工业中，通过控制液体的浸润程度，可以实现对织物的防水、防油等功能。

在使用Washburn公式时需要注意的是，该公式是在理想条件下得出的近似结果，在实际应用中可能会受到多种因素的影响。

比如物体表面的粗糙度、液体的粘度、温度等都会对浸润行为产生影响。

因此，在具体应用中需要根据实际情况进行修正和调整，以获得更准确的结果。

Washburn公式是一种用于计算物体在液体中的浸润程度的公式。

通过使用该公式，我们可以了解到物体在液体中的浸润行为与时间、相互作用力等因素的关系，并且可以应用于纺织、材料科学等领域。

然而，在具体应用中需要注意公式的局限性，并结合实际情况进行修正，以获得更精确的结果。

相对渗透率调节剂的性能评价

中国石油大学（华东）毕业设计（论文）相对渗透率调节剂的性能评价学生姓名：学号：专业班级：指导教师：2011年6月19日摘要相对渗透率调节剂(Relative Permeability Modifier，简称RPM)是一种能够大幅降低地层水相渗透率，而对油相渗透率降低很少一种物质。

本文针对一种阳离子型相对渗透率调节剂，研究了其表面及界面张力、润湿改变性能、不等比降低油水渗透率能力、吸附性能、乳化性能、洗油能力等，实验结果表明，RPM可使油水界面张力降低至10-1mN/m数量级，且能够使其岩石表面从油湿向水湿改变；RPM对水相渗透率降低程度远大于油相；相比其他类型聚合物，RPM具有较好的吸附能力：RPM乳化能力较差，油水乳状液在20min内全部分层；相对于普通聚合物，RPM具有较好的洗油能力。

关键词：润湿性; 界面张力；吸附；乳化；不等比油水渗透率降低；洗油AbstractRelative permeability modifier (RPM) is a kind of material that can significantly reduce the water phase permeability，while slightly reduces oil phase permeability. In this thesis, the performances of RPM, including surface/interfacial tension, wettability alteration, disproportionate permeability reduction, adsorption, emulsification and oil washing ability were studied, and the experimental results shown that RPM can reduce the oil-water interfacial tension to 10-1mN/m , and RPM can change the rock surface from oil-wet to water- wet; RPM can reduce water permeability much larger that oil permeability; RPM has better adsorption ability than HPAM; RPM has poor emulsification ability and can wash more oil than other polymers.Keywords: wettability; interfacial tension; adsorption,emulsification; disproportionate permeability reduction; oil washing.目录第一章前言 (1)1.1课题的意义 (1)1.2 国内外研究现状 (1)1.2.1 相对渗透率调节剂研究现状 (1)1.4.2 不同类型相渗调节剂的作用机理 (3)1.5 相渗调节体系研究方法 (9)1.5.1岩心流动实验 (9)1.5.2 可视化研究 (10)1.4 相对渗透率的评价方法 (10)1.4.1 相对渗透率曲线的测定 (10)第2章实验部分 (12)2.1 实验仪器和试剂 (12)2.1.1实验仪器 (12)2.1.2 实验试剂 (12)2.2 实验方法 (12)2.2.1 静态吸附量测定 (12)2.2.2 残余阻力系数测定 (12)2.2.3 接触角测量 (14)2.2.4 静态洗油实验 (14)2.2.5 乳化 (15)第三章相对渗透率调节剂性能评价 (16)3.1 RPM吸附性能研究 (16)3.1.1标准曲线的绘制 (16)3.1.2 吸附平衡时间的确定 (17)3.1.3液固比的确定 (17)3.1.4吸附等温线的测定 (18)3.2 RPM选择性堵水 (19)3.3RPM表面张力及油水界面张力及研究 (20)3.4 RPM润湿性改变性能研究 (21)3.1.2 Washburn法 (22)3.5 RPM相渗曲线测定 (24)3.6洗油实验 (26)3.7原油乳化 (26)第四章结论 (28)致谢 (29)参考文献 (30)第一章前言1.1课题的意义近年来，随着胜利油田开发年限的延长，大量的注入水沿水洗强度较高的高渗透带窜流，导致油井过早水淹，产出液中含水量过高。