接触角法测定聚合物表面的表面能
材料表面与界面课后思考题 (胡福增)
第一章1.试述表面张力(表面能）产生的原因。
怎样测试液体的表面张力?(1）原因液体表面层的分子所受的力不均匀而产生的.液体表面层即气液界面中的分子受到指向液体内部的液体分子的吸引力,也受到指向气相的气体分子的吸引力,由于气相吸引力太小，这样,气液界面的分子净受到指向液体内部并垂直于表面的引力作用，即为表面张力。
这里的分子间作用力为范德华力。
(2)测试①毛细管上升法测定原理将一支毛细管插入液体中, 液体将沿毛细管上升，升到一定高度后, 毛细管内外液体将达到平衡状态，液体就不再上升了。
此时, 液面对液体所施加的向上的拉力与液体总向下的力相等。
则γ=1 /2（ρl—ρg)ghrcosθ（1)（1）式中γ为表面张力, r为毛细管的半径，h为毛细管中液面上升的高度，ρl为测量液体的密度，ρg为气体的密度( 空气和蒸气) , g为当地的重力加速度，θ为液体与管壁的接触角。
若毛细管管径很小，而且θ=0 时，则上式(1）可简化为γ=1/2ρghr （2）②Wilhelmy 盘法测定原理用铂片、云母片或显微镜盖玻片挂在扭力天平或链式天平上, 测定当片的底边平行面刚好接触液面时的压力，由此得表面张力, 公式为:W总—W片=2γlcosφ式中,W总为薄片与液面拉脱时的最大拉力,W片为薄片的重力, l为薄片的宽度，薄片与液体的接触的周长近似为2l，φ为薄片与液体的接触角。
③悬滴法测定原理悬滴法是根据在水平面上自然形成的液滴形状计算表面张力。
在一定平面上, 液滴形状与液体表面张力和密度有直接关系。
由Laplace 公式, 描述在任意的一点P 曲面内外压差为式中R1, R2 为液滴的主曲率半径；z 为以液滴顶点O为原点，液滴表面上P 的垂直坐标；P0 为顶点O处的静压力。
定义S= ds/de式中de为悬滴的最大直径，ds为离顶点距离为de处悬滴截面的直径再定义H=β(de/b)2 则得γ= (ρl—ρg）gde2/H 式中b为液滴顶点O处的曲率半径.若相对应与悬滴的S值得到的1/H为已知, 即可求出表（界) 面张力。
污泥性质分析方法
1 SOUR比耗氧速率(specific oxygen uptake rate SOUR)根据MLVSS、测定时间t 和溶解氧变化率计算。
测定异养菌和自养菌的耗氧速率，通过外加葡萄糖(COD500mg/L)、淀粉(COD 500mg/L)、NH4CI (20mgN/L八和NaNO2(2OmgN/L)。
而内源呼吸速率则没有外加基质。
25摄氏度采用污淀好氧速帯(OUR)曲养测迄方沐刃河泥总好轲連華和污泥疗机分解活性以及污诧殆忆活性罐厅测定.该方■法苗先洲定祜性污泥的总好氟速率，计算得到涉性汚泥的总活性・然后通过请加硝化反应的抑制剂|使污泥的硝化过荐受到抑制，此时滇定的活性污泥的好氧速率即为活性污泥氧化有机物的活性，而二爲Z羌即为括性污泥的硝化活性.试验采用的抑制剂是和ATU (丙烯酸晞W.NaC103迅連对硝优辎菌产生抑制作用* ATU则会迅速抑制亚昭酸鈿菌的活性.污鳳活性测定的关键罐测定活性再泥混合液在份解茲质的过程中溶解輒的变化.活性测定的试捡装甘由三部分构成.磁力搅拌器* WX仪、反应瓶.其中反应趙的体枳是事先经过校正的.反应粗的瓶L1与溶解氧仪之间需保证良好的厳闭特性.磯力搅样器用于保证再泥混合液与基质艮好的混和与反应。
测定步骤；(1) 首先.取一左慑的污泥样品于离心瓶中，潼于离心机进抒浣水分离”再取去离于朮对分离的刊泥闽泡，苒次置于由心机中分离"以确保除去原来疑国的熹质・(2) 按耳奘需要达到的浓厦在反俺脱内』II入相应的基质涪液到规定的体枳.臬腕组拔应尽址与进水水處相接近.本试验中的基质为过总掉人颗粒物质后灭茵的朱活污水*加入基風N 前应对基质进行曜气，一股以瀋#m木平达到Smg/L为宜.(3) 傑石将落解氣探头置入锥形瓶内.井使推形瓶口密押好，开始计时，并同时记录溶解氧随时刨的变化.此时得到的好软逮率即污宛的总好(4) 当溶解氧降到左右时，tdAiOmM (2Jlg/L)的NaClO5 W抑制晞战细歯的活性.然后"弭次测量溶解氧昭时间的变化口污泥总好氧活性与谨好氧速率Z整即为污泥的硝腰细菌的好氧活性。
接触角法测定聚合物表面的表面能PPT文档22页
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
1、不要轻言放弃，否则对不起自己。
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
接触角法测定聚合物表面的表面能 4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。
高分子材料表面改性技术考核试卷
标准答案
一、单项选择题
1. C
2. B
3. A
4. D
5. A
6. C
7. B
8. C
9. C
10. B
11. A
12. D
13. D
14. C
15. C
16. A
17. C
18. A
19. B
20. B
二、多选题
1. ABCD
2. ABCD
3. AB
4. ABC
5. ABC
2.等离子体处理通过高能粒子轰击材料表面，产生活性位点，增强表面化学反应性，用于清洗、活化、交联等改性过程，提高材料表面性能。
3.化学气相沉积（CVD）技术在制备涂层中的应用包括热CVD、等离子体增强CVD等，通过气相反应在材料表面沉积薄膜，改变其表面特性。
4.表面改性在生物医学领域的应用如改善植入材料的生物兼容性，通过引入生物活性分子（如羟基、胺基等）减少蛋白质吸附和细胞粘附，降低炎症反应。
B.光刻技术
C.化学腐蚀
D.热压贴合
19.以下哪些改性剂常用于高分子材料表面的化学改性？（）
A.酰化剂
B.磺化剂
C.硅烷偶联剂
D.表面活性剂
20.以下哪些技术可以用于高分子材料表面的功能性涂层制备？（）
A.化学气相沉积
B.等离子体增强化学气相沉积
C.溶液涂层
D.热喷涂
三、填空题（本题共10小题，每小题2分，共20分，请将正确答案填到题目空白处）
8.以下哪些情况下需要高分子材料表面改性？（）
A.提高粘接强度
B.改善抗污染性
C.减少表面缺陷
D.提高导电性
9.在进行高分子材料表面改性时，哪些因素需要重点考虑？（）
接触角测量实验报告doc
接触角测量实验报告篇一：接触角的测定实验报告液-固界面接触角的测量实验报告一、实验目的1. 了解液体在固体表面的润湿过程以及接触角的含义与应用。
2. 掌握用JCXXC1静滴接触角/界面张力测量仪测定接触角和表面张力的方法。
二、实验原理润湿是自然界和生产过程中常见的现象。
通常将固-气界面被固-液界面所取代的过程称为润湿。
将液体滴在固体表面上，由于性质不同，有的会铺展开来，有的则粘附在表面上成为平凸透镜状，这种现象称为润湿作用。
前者称为铺展润湿，后者称为粘附润湿。
如水滴在干净玻璃板上可以产生铺展润湿。
如果液体不粘附而保持椭球状，则称为不润湿。
如汞滴到玻璃板上或水滴到防水布上的情况。
此外，如果是能被液体润湿的固体完全浸入液体之中，则称为浸湿。
上述各种类型示于图1。
图1 各种类型的润湿当液体与固体接触后，体系的自由能降低。
因此，液体在固体上润湿程度的大小可用这一过程自由能降低的多少来衡量。
在恒温恒压下，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2所示。
图2 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，这个平衡关系就是著名的Young方程，即γSG - γSL = γLG·cosθ (1)式中γSG，γLG，γSL分别为固-气、液-气和固-液界面张力；θ是在固、气、液三相交界处，自固体界面经液体内部到气液界面的夹角，称为接触角，在0o-180o之间。
接触角是反应物质与液体润湿性关系的重要尺度。
在恒温恒压下，粘附润湿、铺展润湿过程发生的热力学条件分别是：粘附润湿 Wa = γSG - γSL + γLG ≥0 (2)铺展润湿 S = γSG - γSL - γLG ≥0 (3)式中Wa，S分别为粘附润湿、铺展润湿过程的粘附功、铺展系数。
若将(1)式代入公式(2)、(3)，得到下面结果：Wa=γSG+γLG－γSL=γLG(1+cosθ) (4)S=γSG-γSL-γLG=γLG(cosθ-1)(5)以上方程说明，只要测定了液体的表面张力和接触角，便可以计算出粘附功、铺展系数，进而可以据此来判断各种润湿现象。
聚合物改性复习题
聚合物改性目的：改善高分子材料的某些物理机械性能，改善高分子材料的加工性能，降低成本＞赋予高分子材料某些特殊性能。
聚合物共混：指两种或两种以上聚合物经混合制成宏观均匀物质的过程。
高分子合金：指含多种组分的聚合物均相或多相体系，包括聚合物共混物和嵌段接枝高聚物•干粉共混法：将两种或两种以上品种不同的细粉状高聚物在各种通用的塑料混合设备中加以混合，形成均匀分散的粉状高聚物的方法。
聚合物共混改f生：是以聚合物为改性剂，加入到基体中，采用合适的加工成型工艺，使两者充分混合，从而制得具有新颖结构特征和新颖性能的改性聚合物的聚合物改性技术。
高分子聚合物的改性：共混改性，填充改性，复合材料，化学改性，表面改性。
共混改性的基本方法｛广义上的｝:物理改性，化学改性，物理I化学改性。
共混改性按共混时物料的状态分为：熔融改性，溶液改性，乳液改性。
熔融改性：是将聚合物组分加热到熔融状态后进行共混。
乳液改性：是将两种或两种以上的聚合物乳液进行共混的方法。
溶液改性：是将聚合物组分溶于溶剂后，进行共混。
海-岛结构：是一两相体系，一相为连续相，另一相为分散相，分散相分散在连续相中，就好像海岛分散在大海中一样。
海-海结构：也是一种两相体系，但两相皆为连续相，相互贯穿。
二相体系：海■岛结构，海•海结构，两相互锁或交错结构，梯度结构，阶跃结构单相连续体系：互锁或交错型相结构，海-岛型相结构。
共连续体系：海-海结构，梯度结构，阶跃结构。
聚合物共混物形态结构的主要研究方法：1 •力学松弛法〔玻璃化转变法，动态粘弹响应〕.2•直接观察法〔光学显微镜法•电子显微镜法｛透射电镜，扫描电镜儿相容性:是指共混物各组分彼此互相容纳＞形成宏观均匀材料的能力(1)均相共混体系：卩二(2) “海-岛”结构两相体系[20 页] 1P1P2P21 AB11 22(3) “海-海”结构两相体系PiP1nB 2P2n共混物的相界面定义：两相或多相共混体系中相与相之间的界面。
接触角的测量方法与发展
2006,15(2) 福建分析测试 Fujian Analysis &Testing 收稿日期:2005-12-2作者简介:臧红霞(1970～),女,讲师,从事精细化研究学品 E -mail:hongxiazang@yahoo 1com 1cn接触角的测量方法与发展臧红霞(邢台学院,河北 054001)摘 要:本文探讨了接触角测量的理论依据、常用方法、接触角滞后的影响因素以及Young 方程的适用范围;对接触角测量方法的发展进行阐述,着重于动态接触角的测量。
关键词:接触角;Young 方程;固液界面中图分类号O657199 文献标识码A 文章编号:1009-8143(2006)02-0047-02The developm en t of m ethods about the m ea surem en t of con t act angleZang Hongx i a(Xingtai University,Hebei,054001,China )Abstract:The devel opment of methods about the measure ment of contact angle is rep resented,and the measurement of dy 2na m ic contact angle is mainly revie wed 1Theoretical p r oof and nor mal methods of contact angle are discussed 1Additi onally,influential fact ors on contact angle and Young equati on are als o investigated 1Key words:contact angle;Young equati on;s olid -liquid interface 在一个水平放置的光滑固体表面上,滴一滴液体。
聚合物材料表面润湿性能的研究
聚合物材料表面润湿性能的研究第一章引言表面润湿性能是指固体表面与液体之间的接触角，数值越小表示液体在固体表面上的扩展越好。
聚合物材料广泛应用于许多领域，如医疗、航空航天、电子等。
表面润湿性是影响材料性能和功能的重要因素，因此对聚合物材料表面润湿性能的研究具有重要的理论意义和应用价值。
第二章表面润湿性能的测量方法2.1 接触角测量法接触角测量法是一种测量表面润湿性能的常用方法，可通过测量液滴在固体表面上与该表面之间的接触角来确定表面的润湿性。
2.2 接触角hysteresis测量法接触角hysteresis测量法是指将液滴从高往低依次增加和减少的两回测量接触角，将两次测量的接触角差值定义为接触角hysteresis，该方法可以更加准确地反映表面润湿性的稳定性。
第三章聚合物表面润湿性能的影响因素3.1 表面自由能表面自由能是表面润湿性能的重要影响因素，聚合物表面自由能一般较低，需要通过表面处理来增加其表面能，如表面活性剂处理、等离子体处理等。
3.2 表面形态表面形态包括表面粗糙度、表面形貌等，与表面润湿性能密切相关，表面形态大致趋于粗糙，表面润湿性会下降。
第四章表面润湿性能的改善方法4.1 表面处理方法表面处理方法是提高聚合物材料表面润湿性能的常用方法，如等离子体表面处理、表面活性剂涂覆等。
4.2 纳米材料的应用近年来，纳米材料的应用对提高聚合物材料表面润湿性能显示出了良好的效果，如氧化钛纳米颗粒、石墨烯等材料的应用。
第五章应用研究5.1 医学应用医学领域对聚合物材料表面润湿性的要求非常高，好的润湿性能可以提高材料的生物相容性，如血管支架等医疗材料的应用。
5.2 电子应用电子行业对聚合物材料表面润湿性能的要求也越来越高，润湿性能差的材料易导致电路故障，如热敏纸等电子材料的应用。
第六章结论聚合物材料表面润湿性能是材料性能和功能的重要因素，影响表面润湿性能的因素繁多，但是通过表面处理和纳米材料的应用可以有效提高材料的表面润湿性能，具有广阔的应用前景。
实验1-接触角探测液法测定聚合物表面张力
实验一 接触角探测液法测定聚合物材料表面张力一．实验目的和要求1．了解低能材料表面表征的原理和方法；2．分别用二液法和三液法测定固体聚合物表面张力； 3．掌握JC2000A 静滴接触角/界面张力测量仪的使用。
二．实验原理固体总是通过它的表面与外界事物发生联系, 表面张力作为固体表面一个重要热力学参数，是固体物质表面作用发生的重要根据。
在高分子功能材料、高分子先进复合材料、阻燃、胶料涂料、环保、食品、包装等诸多领域有着重要的应用。
因此，研究低能聚合物固体表面的表面张力既具有一定的理论价值又具有实际的应用价值 。
但是在通常情况下可逆地生成新的固体表面或界面是无法实现的 。
因此 ,固体高聚物表面张力的 直 接 测 量 是 相 当 困 难 的 。
固体聚合物不具有流动性 ,所以现有的测定液体表面张力的技术都不能使用 。
到 目前为止 ,尚无直接测量高聚物表面张力的实验方法 。
为了要得到这个重要的参量 , 目前都只能采用一些间接的办法来测定固体聚合物的表面张力 。
如（1）熔融体法 ,即依据温度对聚合物表面张力的影响 ,在较高的温度下测量高聚物熔融体的表面张力 ,进而外推到低温条件下高聚物的固体的表面张力 。
（2）液体同系物法 ,测量高聚合物的低分子液态同系物的表面张力 ,根据表面张力与同系物的相对分子质量的依赖关系 ,由聚合物的低分子液态同系物的表面张力外推到高分子固态同系物的表面张力 。
（3）Z isman 的利用已知表面张力的系列探测液润湿聚合物表面，测得其接触角，再外推测定出固体聚合物的浸润临界表面张力 γc 。
（4）利用 S Wu 的 调和平均方程与杨氏方程式来测算固体聚合物表面张力 γ s 等多种方法。
(5) Owens 二液法几何平均方程与杨氏方程式来测算固体聚合物表面张力 γ S.(6)三液法. 本实验拟分别用Owens 二液法和三液法几何平均方程与杨氏方程式来测算固体聚合物表面张力 γS 。
通过测定液体在固体表面的接触角来估算固体的表面张力的依据是Young 方程：θγγγcos L LS GS += （1-1）式中的γGS 、γLS 、γL 分别是与液体的饱和蒸汽达到平衡的固体的表面张力、液体与固体的界面张力和液体的表面张力；θ为液体在固体表面的接触角。
材料表面与界面课后思考题
材料表面与界面课后思考题第一章1.试述表面张力（表面能）产生的原因。
怎样测试液体的表面张力（1）原因液体表面层的分子所受的力不均匀而产生的。
液体表面层即气液界面中的分子受到指向液体内部的液体分子的吸引力，也受到指向气相的气体分子的吸引力，由于气相吸引力太小，这样，气液界面的分子净受到指向液体内部并垂直于表面的引力作用，即为表面张力。
这里的分子间作用力为范德华力。
（2）测试①毛细管上升法测定原理将一支毛细管插入液体中, 液体将沿毛细管上升, 升到一定高度后, 毛细管内外液体将达到平衡状态, 液体就不再上升了。
此时, 液面对液体所施加的向上的拉力与液体总向下的力相等。
则γ=1 /2(ρl-ρg)ghrcosθ (1)(1)式中γ为表面张力, r为毛细管的半径, h为毛细管中液面上升的高度,ρl为测量液体的密度,ρg为气体的密度( 空气和蒸气) , g为当地的重力加速度, θ为液体与管壁的接触角。
若毛细管管径很小, 而且θ=0 时, 则上式(1)可简化为γ=1/2ρghr (2）②Wilhelmy 盘法测定原理用铂片、云母片或显微镜盖玻片挂在扭力天平或链式天平上, 测定当片的底边平行面刚好接触液面时的压力, 由此得表面张力, 公式为: W总-W片=2γlcosφ式中,W总为薄片与液面拉脱时的最大拉力,W片为薄片的重力, l为薄片的宽度, 薄片与液体的接触的周长近似为2l, φ为薄片与液体的接触角。
③悬滴法测定原理悬滴法是根据在水平面上自然形成的液滴形状计算表面张力。
在一定平面上, 液滴形状与液体表面张力和密度有直接关系。
由Laplace 公式, 描述在任意的一点P 曲面内外压差为式中R1, R2 为液滴的主曲率半径; z 为以液滴顶点O为原点, 液滴表面上P 的垂直坐标; P0 为顶点O处的静压力。
定义S= ds/de式中de为悬滴的最大直径, ds为离顶点距离为de 处悬滴截面的直径再定义H=β(de/b)2 则得γ= (ρl-ρg)gde2/H 式中b为液滴顶点O处的曲率半径。
表面能的测试原理、方法、步骤
表面能的测试原理、方法、步骤表面能的测试原理、方法、步骤界面能可分为固气界面能(也称固体表面能，以下皆称为固体表面能)、气液界面能(也称液体表面能，以下皆称为液体表面能)和固液界面能。
其中固体表面能的测定对多孔材料、焊接、涂料、分子筛等领域的理论研究和生产实践具有重要指导作用；液体表面能的测定则与清洁剂的制造、泡沫分离、润湿、脱色、乳化、催化等技术密切相关；而固液界面能主要在涉及固液接触的领域，如油漆、润滑、清洁、石油开采等领域应用广泛。
一、表面能的测试方法就测量方式而言，液体表面能可以直接通过仪器设备测得，而固体表面能和固液界面能却只能通过其他方法间接地计算获得。
而又因为固液界面能、固体表面能、液体表面能三者之间存在某种关系，所以求得固体表面能后，固液界面能的计算问题会迎刃而解。
目前测量固体表面能的方法主要有劈裂功法、颗粒沉降法、熔融外推法、溶解热法、薄膜浮选、vander Waals Lifshitz理论以及接触角法等。
其中，劈裂功法是用力学装置测量固体劈裂时形成单位新表面所做的功(即该材料的表面能#的方法)。
溶解热法是指固体溶解时一些表面消失，消失表面的表面能以热的形式释放，测量同一物质不同比表面的溶解热，由它们的差值估算出其表面能的方法。
薄膜浮选法、颗粒沉降法均用于固体颗粒物质表面能的测量，而不适用于片状固体表面能的测量。
熔融外推法是针对熔点较低的固体的测量方法，具体方法是加热熔化后测量液态的表面能与温度的关系，然后外推至熔点以下其固态时的表面能。
此法假设固态时物质的表面性质与液态时相同，这显然是不合理的。
Vander Waals Lifshitz理论在固体表面能计算方面虽有应用，但不够精确。
接触角法被认为是所有固体表面能测定方法中最直接、最有效的方法，这种方法本质上是基于描述固液气界面体系的杨氏方程的计算方法。
二、固体表面能测试原理在非真空条件下液体与固体接触时，整个界面体系会同时受到固体表面能液体表面能和固液界面能作用，使得液体在固体表面呈现特定的接触角（见图1）。
材料表面与界面课后思考题 (胡福增)
第一章1。
试述表面张力（表面能）产生的原因。
怎样测试液体的表面张力？（1）原因液体表面层的分子所受的力不均匀而产生的。
液体表面层即气液界面中的分子受到指向液体内部的液体分子的吸引力,也受到指向气相的气体分子的吸引力,由于气相吸引力太小,这样，气液界面的分子净受到指向液体内部并垂直于表面的引力作用，即为表面张力。
这里的分子间作用力为范德华力.（2）测试①毛细管上升法测定原理将一支毛细管插入液体中，液体将沿毛细管上升, 升到一定高度后, 毛细管内外液体将达到平衡状态, 液体就不再上升了。
此时, 液面对液体所施加的向上的拉力与液体总向下的力相等.则γ=1 /2（ρl-ρg）ghrcosθ（1)(1)式中γ为表面张力，r为毛细管的半径, h为毛细管中液面上升的高度,ρl为测量液体的密度，ρg为气体的密度( 空气和蒸气) ，g为当地的重力加速度, θ为液体与管壁的接触角。
若毛细管管径很小, 而且θ=0 时，则上式(1)可简化为γ=1/2ρghr （2）②Wilhelmy 盘法测定原理用铂片、云母片或显微镜盖玻片挂在扭力天平或链式天平上，测定当片的底边平行面刚好接触液面时的压力, 由此得表面张力, 公式为:W总-W片=2γlcosφ式中，W总为薄片与液面拉脱时的最大拉力，W片为薄片的重力，l为薄片的宽度, 薄片与液体的接触的周长近似为2l，φ为薄片与液体的接触角.③悬滴法测定原理悬滴法是根据在水平面上自然形成的液滴形状计算表面张力。
在一定平面上, 液滴形状与液体表面张力和密度有直接关系。
由Laplace 公式, 描述在任意的一点P 曲面内外压差为式中R1, R2 为液滴的主曲率半径; z 为以液滴顶点O为原点，液滴表面上P 的垂直坐标；P0 为顶点O处的静压力。
定义S= ds/de式中de为悬滴的最大直径，ds为离顶点距离为de处悬滴截面的直径再定义H=β(de/b）2 则得γ= (ρl-ρg）gde2/H 式中b为液滴顶点O处的曲率半径。
固体表面能测试方法
固体表面能测试方法嘿，朋友们！今天咱们来聊聊固体表面能测试这个超有趣（虽然听起来有点高大上）的事儿。
你可以把固体表面能想象成固体表面的一种“魅力值”，它就像是固体表面在微观世界里散发的独特气场。
要说测试固体表面能的方法，那可就像一场侦探游戏。
首先有一种叫接触角测量法的，这就好比给固体表面来一场“泼水节”。
你把一滴液体轻轻地放在固体表面，就像在给它送上一个小水球礼物。
这滴液体在固体表面形成的角度啊，那就是我们寻找表面能秘密的重要线索。
如果这个角度很大，就像是液体在固体表面高傲地站着，不肯亲近，那就说明固体表面能比较低；要是角度很小，液体都快趴在固体表面了，就像久别重逢的老友紧紧拥抱，那固体表面能可能就比较高啦。
还有一种方法是分子模拟法。
这就像是进入了一个微观的魔法世界。
科学家们在电脑里构建出固体表面的微观结构，就像搭建一个个超级迷你的乐高城堡。
然后让分子们在这个微观城堡里跑来跑去，模拟它们之间的相互作用。
这就像在微观世界里举办一场分子运动会，通过观察分子们的运动轨迹和相互碰撞的情况，来推算固体表面能。
这感觉就像是通过小蚂蚁的行动轨迹来推断整个蚁巢的布局一样神奇。
逆气相色谱法也很有意思。
这就像是让气体分子当小间谍。
把固体样品放在色谱柱里，然后让不同的气体分子通过。
气体分子就像一群好奇的小探险家，在固体表面这里摸摸那里看看。
根据它们的停留时间和相互作用，就能判断出固体表面能。
这就好比通过客人在你家停留的时间和他们的表现，来判断你家对客人的吸引力一样。
再说说等张比容法吧。
这就像是在固体表面和液体之间进行一场“默契大考验”。
通过比较固体和液体的一些物理性质，来确定固体表面能。
就像两个人在比谁更了解对方一样，如果它们之间的默契度很高，那固体表面能的秘密就更容易被揭开。
固体表面能测试虽然听起来复杂又神秘，但这些方法就像一把把神奇的钥匙，帮助我们打开微观世界里固体表面能的大门。
每一种方法都像是一个独特的小冒险，让我们能更深入地了解那些平时看起来安安静静的固体，原来它们的表面有着这么多有趣的秘密等待我们去发现呢！不管是像泼水节的接触角测量法，还是微观魔法世界的分子模拟法，都让这个探索过程充满了乐趣和惊喜。
Owens二液法和Owens三液法测量固体表面自由能 在实际测量中
Owens 二液法和Owens 三液法测量固体表面自由能在实际测量中，JC2000系列接触角测量仪的应用软件提供了固体表面自由能的自动计算（Owens 二液法和Owens 三液法等），非常简便。
以下看似复杂的公式和推导的目的仅在于介绍Owens 法的原理。
JC2000系列接触角测量仪采用了Owens 二液法和Owens 三液法几何平均方程与杨氏方程式来测算固体聚合物表面张力γS 。
通过测定液体在固体表面的接触角来估算固体的表面自由能的依据是Young 方程：θγγγcos L LS GS += （1-1）式中的γGS 、γLS 、γL 分别是与液体的饱和蒸汽达到平衡的固体的表面张力、液体与固体的界面张力和液体的表面张力；θ为液体在固体表面的接触角。
二液法计算表面能固体的表面张力可分为非极性和极性两部分。
根据Owens 法，采用两种探测液体在某种固体表面的接触角的数据，就可以求出该固体表面张力的非极性值和极性值，二者的加和近似等于该固体总表面张力。
2/12/1)(2)(2)cos 1(p L p S d L d S L γγγγθγ⋅+⋅=+ （1-2）式中只有γS d 和γS P 两个未知数，只要找到两个已知γL d 和γL P 的探测液体，测此二液体在固体表面上的接触角，分别把液体的表面张力和接触角的数据代入上式，即可得两个独立方程，解此方程组即可得聚合物的γS d 和γS P 以及聚合物的表面张力γS 。
用Owens 法计算张力时，所选的两种测试液必须满足如下的条件： （1）两种液体的γL P /γL d 值不能接近，而且两者的差距越大越好；（2）两种液体必须有不同的极性，即必须从极性液体中和非极性液体中各选一种液体。
（3）测试液不能使固体的表面发生溶解、膨胀和变形等。
表1-1列出了一些常用测试液体的张力。
表1-1 常用探试液体的表面张力本实验测通过JC2000系列接触角测量仪测定探测液水、甲酰胺或溴代萘在聚丙烯、聚乙烯、聚酯、聚甲基丙烯酸甲酯（有机玻璃）、尼龙等聚合物材料上的接触角，用Owens 法计算表面张力（固体表面自由能）。
表面能——精选推荐
表面能是创造物质表面时对分子间化学键破坏的度量。
在固体物理理论中，表面原子比物质内部的原子具有更多的能量，因此，根据能量最低原理，原子会自发的趋于物质内部而不是表面。
表面能的另一种定义是，材料表面相对于材料内部所多出的能量。
定义：产生单位面积新表面所作的功。
一、表面能可以通过滴形分析仪（DSA）进行测定测量固体表面能所需的必要参量：至少需要两种液体这些液体在此固体上的接触角液体的表面张力液体表面张力的极性和色散部分测量固体表面能的方法:Zisman和Equation of state（不常用,因为只有色散相互作用存在，或占主要时可用）Fowkes, Owens，Wendt, Rabel,Kaelble等(几何平均的方法)Wu(调和平均方法，精度相对较高，尤其是较高能量的表面）Schultz 1,2(适合高能表面）二、OVEN二液法测定固体表面能利用界面张力测量仪，γs=γsD+γsP γL=γ LD +γ L P式中：γs为固体表面能，可以分解为色散力γsD项和极性力γsP项；γL 为液体表面能，也可以分解为色散力γLD 和极性力γLP。
那么：γL(1＋cosθ)=2(γ D γ L D)1/2 +2(γsPγLP)1/2 （1）在公式1中，如果已知液体的表面能x和其分项x，x并测出液体在固体表面上的接触角θ，则公式中还有两个未知数x和x。
为了求得这两个未知数，就需要两个方程，因此必须采用两种测试液体，获得如下的方程组：γL1(1＋cosθ1)=2(γsDγL1D)1/2+2(γsPγL1P)1/2γ L2(1＋cosθ2) =2(γsDγL2D)1/2+2(γsPγL2P) 1/2γs=γ sD＋γs P目前常用的测试液体如下表常用测试液体的表面能液体γLP γLD γLγ LP/γLD 极性水 51 21．8 72．8 2．36 极性甘油 26．4 37 63.4 0.71甲酰胺18.7 39.5 58.2 0.47二碘甲烷 2.3 48.5 50.8 0.05 非极性α－溴萘 0 44. 6 44.6 0正十六烷 0 27.6 27.6 0用Owens法计算表面能时，所选的两种测试液必须满足如下的条件：（1）两种液体的γLP /γ L D 值不能接近，而且两者的差距越大越好；（2）两种液体必须有不同的极性，即必须从极性液体中和非极性液体中各选一种液体。
表面能的测试原理、方法、步骤
外表能的测试原理、方法、步骤界面能可分为固气界面能(也称固体外表能，以下皆称为固体外表能)、气液界面能(也称液体外表能，以下皆称为液体外表能)和固液界面能。
其中固体外表能的测定对多孔材料、焊接、涂料、分子筛等领域的理论研究和生产实践具有重要指导作用；液体外表能的测定则与清洁剂的制造、泡沫别离、润湿、脱色、乳化、催化等技术密切相关；而固液界面能主要在涉及固液接触的领域，如油漆、润滑、清洁、石油开采等领域应用广泛。
一、外表能的测试方法就测量方式而言，液体外表能可以直接通过仪器设备测得，而固体外表能和固液界面能却只能通过其他方法间接地计算获得。
而又因为固液界面能、固体外表能、液体外表能三者之间存在某种关系，所以求得固体外表能后，固液界面能的计算问题会迎刃而解。
目前测量固体外表能的方法主要有劈裂功法、颗粒沉降法、熔融外推法、溶解热法、薄膜浮选、vander Waals Lifshitz理论以及接触角法等。
其中，劈裂功法是用力学装置测量固体劈裂时形成单位新外表所做的功(即该材料的外表能#的方法)。
溶解热法是指固体溶解时一些外表消失，消失外表的外表能以热的形式释放，测量同一物质不同比外表的溶解热，由它们的差值估算出其外表能的方法。
薄膜浮选法、颗粒沉降法均用于固体颗粒物质外表能的测量，而不适用于片状固体外表能的测量。
熔融外推法是针对熔点较低的固体的测量方法，具体方法是加热熔化后测量液态的外表能与温度的关系，然后外推至熔点以下其固态时的外表能。
此法假设固态时物质的外表性质与液态时相同，这显然是不合理的。
Vander Waals Lifshitz理论在固体外表能计算方面虽有应用，但不够精确。
接触角法被认为是所有固体外表能测定方法中最直接、最有效的方法，这种方法本质上是基于描述固液气界面体系的杨氏方程的计算方法。
二、固体外表能测试原理在非真空条件下液体与固体接触时，整个界面体系会同时受到固体外表能γsv液体外表能γlv和固液界面能γsl作用，使得液体在固体外表呈现特定的接触角θ〔见图1〕。
烟用热熔胶及其粘接材料表面性能的研究
烟用热熔胶及其粘接材料表面性能的研究作者：耿志忠刁立翔杨帆张弘胤董彦林刘瀑宋秭龙刘文富来源：《粘接》2022年第01期摘要：应用OWRK法对热熔胶及其常用原料、卷烟包装用纸等材料进行接触角和表面能研究。
结果表明：普通条盒包装白卡纸和软包硬化白卡纸的正面表面能分别为44.7和31.5 mN/m;热熔胶常用原料中主体树脂表面能为25.4～30.8 mN/m，增粘树脂的表面能为42.0～61.4 mN/m，合成的热熔胶表面能为37.6～55.9 mN/m，增粘树脂对热熔胶表面能有不同程度的提升。
同时，使用高表面能增粘树脂合成的热熔胶表面能分别为53.3和55.9 mN/m时，对软包硬化白卡纸正面表现出优异的粘接性。
关键词：软包硬化;热熔胶;OWRK法;接触角;表面能中图分类号：TQ436+.4 文献标识码：A文章编号：1001-5922（2022）01-0046-05Research on the surface properties of hot melt adhesive andpacking materials in the cigarette industryGENG Zhizhong1，DIAO Lixiang2，YANG Fan3，ZHANG Hongyin1，DONG Yanlin1，LIU Pu1，SONG Zilong1，LIU Wenfu1（1.Beijing Changrun Chemical Industry Co.，Ltd.，Beijing 101304，China;（2.Sichuan Sanlian New Material Co.，Ltd.，Chengdu 610017，China;（3.Henan Tobacco Industry Co.，Ltd.，Zhengzhou 450016，China）Abstract：The surface properties are studied for packing material，hot melt adhesive and raw materials in the cigarette industry.The results showed that the surface free energy was 44.7 mN/m for the front side of common cigarette case，and 31.5 mN/m for the front side of hardening of soft pack.The results also showed that the surface free energy was 25.4-30.8 mN/m for the polyolefin and EVA resin，42.0-61.4 mN/m for the tackifying resin，and 37.6-55.9 mN/m for the hot melt adhesive.The tackifying resin was important to increase surface free energy of adhesive.The hot melt adhesives that the surface free energy was 53.3 and 55.9mN/m，and higher surface free energy tackifying resin showed the excellent adhesion for the hardening of soft pack.Key words：hardening of soft pack;hot melt adhesive;OWRK method;contact angle;surface free energy近年来，随着我国工业自动化进程的不断加快，热熔胶由于具有环保、固化速度快等特点，其发展取得显著成效。
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表面能，表面吉布斯自由能简称
定义：在某种温度压力下生成单位新的表面积所引起的体 系吉布斯自由能的增加量，它也等于在某种温度下生成单 位表面时所需的可逆功，又常称为内聚功。
d d sg lg
p p sg lg
(1 cos ) lg
2
d
p
sg ：液气界面的色散力。 sg ：固气界面的极性力。
d lg ：固气界面的色散力。
：lgp 液气界面的极性力。
本方程有两个变量，需要进行两次不同液体对同一固体界面进行测试， 解联立方程得到固气界面的色散力和极性力，得到固体的表面自由能。
该方法比较简单，但随配对液体的不同，计算结果会有较大不同。常用 液体为水和二碘甲烷。
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Wu S方法
Wu S在研究高分子化合物之间的界面张力时，发现Fowkes公式有较 大误差，于是做了两点改进：一是用调和平均法计算不同分子间的引 力常数，二是不仅考虑色散力的影响，也考虑了分子间极性力的影响 ，其方程如下：
1 cos
4
lg
d lg
d
lg
d sg
d sg
p
lg
p lg
p sg
p sg
本方程也有两个变量，需要进行两次不同液体对同一固体界面进行测试， 解联立方程得到固气界面的色散力和极性力，得到固体的表面自由能。 只是计算方法与Owens方法不同。
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表面能Gs与表面张力γs 的区别：
表面张力包括了两部分：
表现能的贡献，可认为是 固体中体相分子变为表面 层分子，新增表面分子数 目而引起的吉布斯自由能 的变化。
表面积的变化而引起表面能改 变的贡献，也可以解释为，表 面分子之间距离发生改变而引 起的变化，从而引起体系的吉 布斯自由能的变化。
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拉力法
当把固体颗粒加热至融点附近时，会出现自动紧缩成球 的现象。此时固体应变速率与应力成一定比例。当应变 速率为零时，ห้องสมุดไป่ตู้时金属所受力应与表面张力成平衡。
劈裂法
借助于精巧的测力装置，测出劈裂固体形成新表面时 做的功。例如用一动摆，沿解离面撕幵云母片层结构， 摆的能量损失等于形成新表面的表面能。
对于液体而言，由于其分子具有良好的可动性，在形成新的液体表面时， 分子瞬间可以达到平衡位置，因此通常认为液体的表面能与表面张力是 相等的。
=0
但对固体而言，这种移动很难，需要花很长的时间才能完成。在未完成 之前，所以二者不相等。
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固体表面能的估算
d sg
lg (cos
4
1)2
d sg ：固气界面色散力
lg ：液气界面自由能
图5- Fowkes方法界面
本方法适用于液体和固体中有一相或两相都为非极性物质的测试，只需一次试验。
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Owens方法
1969年，Owens和Wendt发展了Fowkes方法，本方法认为在液固 界面上除存在London色散力外，还存在包括诱导力、取向力及氢键在 内的极性作用，将色散力和极性力综合运算，得到方程：
对液体而言，其表面能（表面张力）容易测 量，但固体表面能是非常困难的，至今为止 还未找到一种能够从实验上直接测量的可靠 方法，一般可采用以下几种方法来进行估算。
温度外推
测定不同温度条件下固体融体的表面张力，根据表 面张力与温度的关系作图外推至凝固温度以下某温 度，估计其固态时的表面能。不准确
溶解热
固体溶解时，表面能以热的形式释放出来，于是可 以通过测定不同比表面的同种晶体的溶解热之差来 求品体的表面能。
接触角指在气、 液、固三相交点 处所作的气-液 界面的切线与 固-液交界线之
间的夹角θ
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γ 从杨氏方程的定义可以看出，要计算固体表面能 SV
，只需要测量其他３个变量即可。３个未知变量中接触
γ 角θ和液体表面能 LV 可以通过实验仪器测得，而固液 γ 界面能SL 无法直接测得。因此，界面化学家发展了其
他方法，如表面能分量途径、状态方程途径，计算出固
体表面能。
Fowkes法 Wu S法
Owens法 LW-AB法
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Fowkes方法
由Fowkes于1964年提出，他把表面张力分解为两种力：London色 散力（disperse）和由偶极作用力、氢键以及诱导力等组成的极性力 (polar)。该方法中认为只有色散力对固液界面起作用，结合YoungDupre方程，得到方程：
LW-AB法
该方法由Van Oss等人提出，它认为极性部分可进一步描述为电子受 体和电子给体之间的相互作用，也称作质子酸碱作用，并将两相间的 自由能描述为方程：
(1 cos ) lg 2
理论估算
表面能的产生是由于表面原子（离子、分子） 所处力场的不对称。不同结构类型的物质，其 表面力场的性质及不对称性不同。因此，表面 能的计算建立一种的表面结构模型计算。
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接触角法
接触角法被认为是所有固体表面能测定方法中最直接、最有效的方法。 杨氏方程 是物理化学领域最古老、最常用的方程之一，在界面科学领 域占有非常重要的地位。它既是量化润湿现象的基础，也是通过接触 角法计算固体表面能和固液界面能的基础。
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接触角法测定聚合物表面的表面能
徐州工程学院
主讲：董黎明
背景知识
聚合物的表面能是计算聚合物表面与其他物质相互作用自 由能的重要参数，与聚合物的粘合、吸附、摩擦、生物相 容性等性质密切相关，表面能的检测对确定聚合物的表面 性质有十分重要的意义。