第四章 表面张力与润湿作用
第四章 表面活性剂
剂HLB值的计算
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• HLB值与应用的关系
亲 油 性 表 面 活 性 剂 HLB 低 ， 亲水性表面活性剂的HLB高； 亲油性或亲水性很大的表面活 性剂易溶于油或水。
• 3-6：W/O型乳化剂； • 8-18：O/W型乳化剂； • 13-18：增溶剂； • 7-9：润湿剂。
40
二、亲水亲油平衡值（HLB）
高亲油性越好，亲水性越差）
34
2.温度对溶解特性的影响
• 昙点：聚氧乙烯型非离子表面活性剂，升 温可导致聚氧乙烯链与水间氢键断裂，升 到一定温度时，聚氧乙烯链发生强烈脱水 和收缩，使增溶空间减小，增溶能力下降， 溶解度急剧下降并析出，溶液出现混浊的 现象。此温度为昙点或浊点
聚氧乙烯链相同时，碳氢链越长，浊点越
多价皂(铅、钙、铝皂)；有机胺皂(三乙 醇胺皂) ③性质：具有良好的乳化能力，易被酸及 多价盐破坏，电解质使之盐析。 ④应用：具有一定刺激性，一般供外用。
13
硫酸酯盐：
①通式：R·O·SO3¯M+ ②分类：硫酸化油(硫酸化蓖麻油)；高级脂
肪醇硫酸脂(十二烷基硫酸钠SDS) 。
③性质：与水混溶，为无刺激去污剂和润湿 剂；乳化性很强，稳定、耐酸和钙镁盐， 易与一些高分子阳离子药物发生沉淀。
•性质：毒性低、溶血作用小，化学上不解 离，不易受电解质和pH值的影响；能与大 多数药物配伍，应用广泛（外用、内服、 注射）。
•分类：聚乙二醇型、多元醇型
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2.非离子表面活性剂 • 聚乙二醇型（聚氧乙烯型） 聚氧乙烯脂肪醇醚与聚氧乙烯烷基酚醚 ① 通 式 ： RO(CH2OCH2)nH 与 R-
在等电点以下—呈阳离子型表面活性剂性质 （杀菌）
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• 两性离子表面活性剂 c.常用品种：卵磷脂、氨基酸型和甜菜碱 型两性离子型表面活性剂。 d.最大优点：适用于任何pH溶液，甜菜碱 型等电点时也不沉淀。
物理药剂学第四章药物表面现象与表面活性剂
3. 磺酸化物 烷基磺酸盐通式：RSO3－M＋ /RC6H5SO3－M＋ e.g.：二己基琥珀酸磺酸钠，十二烷基苯磺 酸钠
有较好的保护胶体的性质，黏度低、去污力 强、起泡性和油脂分散能力强，为优良的洗 涤剂。
4. 胆盐 e.g.：甘胆酸钠、牛磺胆酸钠等 用途：胃肠道脂肪的乳化剂和单硬脂酸甘油 酯的增溶剂
（二）阳离子表面活性剂
季铵盐型 通式：[R1R2N+R3R4]X特点：水溶性大，对酸碱稳定，良好的表 面活性作用，具有很强的杀菌作用。 应用：杀菌、防腐、皮肤、粘膜手术器械 的消毒。 e.g.：洁尔灭、新洁尔灭、度米芬等
(三)两性离子型表面活性剂
分子上同时具有正负电荷的表面活性剂,随介质的 pH可成阳或阴离子型。
物理药剂学第四章药物表面现象 与表面活性剂
§1 表面活性剂概述
一、表面活性剂的概念
表面张力的产生
物质处于聚集状态时，其相界面上所 发生的一切物理化学现象称为表面现 象。
其表面较其物质内部具有多余的能量 称为表面自由能，而单位面积上的自 由能又称为表面张力。
溶剂中加入溶质时，溶液的表面张力 因所加溶质的不同而发生变化
用做O/W型乳化剂、分散剂。一些高脂肪 酸含量的蔗糖酯也用做阻滞剂。
2. 聚氧乙烯型
(1)聚氧乙烯脂肪酸酯（酯型） 通式：RCOOCH2(CH2OCH2)nCH2OH e.g.：卖泽, Myrij；聚氧乙烯 40硬脂酸酯 (polyoxyl 40 stearate)， O/W型乳化剂
(2)聚氧乙烯脂肪醇醚（醚型） 通式：RO(CH2CH2O)nH e.g.：苄泽, Brij；Brij 30与Brij 35是不同分 子量聚乙二醇与月桂醇的缩合物 西土马哥、平平加0、埃莫尔弗 这一类表面活性剂通常被用作O/W型乳化剂
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。
药剂学电子书第五版 (第四章表面活性剂)
第四章表面活性剂第一节概述一、表面活性剂的概念一定条件下的任何纯液体都具有表面张力,20℃时，水的表面张力为72.75ｍＮ·ｍ-1。
当溶剂中溶入溶质时，溶液的表面张力因溶质的加入而发生变化，水溶液表面张力的大小因溶质不同而改变，如一些无机盐可以使水的表面张力略有增加，一些低级醇则使水的表面张力略有下降，而肥皂和洗衣粉可使水的表面张力显著下降。
使液体表面张力降低的性质即为表面活性。
表面活性剂是指那些具有很强表面活性、能使液体的表面张力显著下降的物质。
此外，作为表面活性剂还应具有增溶、乳化、润湿、去污、杀菌、消泡和起泡等应用性质，这是与一般表面活性物质的重要区别。
二、表面活性剂的结构特征表面活性剂分子一般由非极性烃链和一个以上的极性基团组成，烃链长度一般在8个碳原子以上，极性基团可以是解离的离子，也可以是不解离的亲水基团。
极性基团可以是羧酸及其盐、磺酸及其盐、硫酸酯及其可溶性盐﹑磷酸酯基﹑氨基或胺基及它们的盐，也可以是羟基、酰胺基、醚键﹑羧酸酯基等。
如肥皂是脂肪酸类（R-COO-）表面活性剂，其结构中的脂肪酸碳链(R-)为亲油基团，解离的脂肪酸根（COO-）为亲水基团。
三、表面活性剂的吸附性1．表面活性剂分子在溶液中的正吸附表面活性剂在水中溶解时，当水中表面活性剂的浓度很低时，表面活性剂分子在水-空气界面产生定向排列，亲水基团朝向水而亲油基团朝向空气。
当溶液较稀时，表面活性剂几乎完全集中在表面形成单分子层，溶液表面层的表面活性剂浓度大大高于溶液中的浓度，并将溶液的表面张力降低到纯水表面张力以下。
表面活性剂在溶液表面层聚集的现象称为正吸附。
正吸附改变了溶液表面的性质，最外层呈现出碳氢链性质，从而表现出较低的表面张力，随之产生较好的润湿性、乳化性、起泡性等。
如果表面活性剂浓度越低，而降低表面张力越显著，则表面活性越强，越容易形成正吸附。
因此，表面活性剂的表面活性大小，对于其实际应用有着重要的意义。
胶体化学第4章 表面张力 毛细作用和润湿作用
则x与y各增加dx和dy 。
Young-Laplace 公式
移动后曲面面积增量为： dAs (x dx)( y dy) xy
D'
x dx C'
o'
xdy ydx (dydx 0)
增加这额外表面所需功为
A'
D
dz
B'
C
y
o
Wf g xdy ydx
克服附加压力所作的功为 W ' psdV dV xydz
第四章 表面张力、毛细作用和 润湿作用
附加压力
表面现象
表面润湿 表面吸附
蒸汽压
毛细现象
表面张力和表面能
ps
界定：界面和表面
什么是界面?
不同相态之间，两相紧密接触、约有几个分子厚度的 过渡区，称为该两相的界面（interface）。
常见的界面有：
液体 界面 性质
气-液界面 液-液界面 液-固界面
气-固界面 固-固界面
液体界面性质的研究内容
研究对象： 液-气界面性质; 液-固界面性质; 液-液界面
基本内容： 1、物体表面会发生怎样的物理化学现象 2、物体表面分子和内部有何不同 3、界面现象对体系性质的影响
前沿热点、实际应用：
1、超临界干燥技术 2、仿生材料——超疏水、超亲水材料 3、分子子组装膜；LB膜。。。。。。
狭义的表面吉布斯自由能：
g
G ( A ) p,T ,nB
保持温度、压力和组成不变，每增加单位表面积时，
Gibbs自由能的增加值称为表面Gibbs自由能，或简称表
面自由能或表面能，用符号g 或 表示，单位为J·m-2。
等温、等压条件下，可逆的增加单位表面积时，环 境对体系所做的功转化为表面层分子的吉布斯自由能。
第四章 固-液界面-北航-表面与界面化学教程
A 2 r r , A( s l g l g s ) 2 r r ( s l g l g s )
Vg h
2
Vg h
2
V 0, Ahm Ah 2 r rhm r 2 h 2 r r
粗糙因子（粗糙度）：是固体的 真实表面积与相同体积固体假想 的平滑表面积之比。显然，r大 于等于1. r越大，表面越粗糙。
Wenzel方程的重要性是说明了表面粗糙化对接触角的 影响： • < 90°, ’< ,表面粗糙化使接触角变小，润湿性 更好。 • > 90°, ’> , 表面粗糙化会使润湿的体系更不 润湿。 • 揭示了均相粗糙表面的表观接触角与本征接触角之间 的关系 • 注意：Wenzel方程只适用于热力学稳定的平衡状态， 但由于表面不均匀，液体在表面上展开时需要克服一 系列由于起伏不平而造成的势垒。当液滴振动能小于 这种势垒时，液滴不能达到Wenzel方程所要求的平 衡状态而可能处于某种亚稳平衡状态。
180 ,Wa 0
90 , A 0
沾湿自发进行 浸湿自发进行 铺展自发进行
0 ,S 0
实用时，以90°为界：
若接触角大于90°，说明液体不能润湿固体， 如汞在玻璃表面； 若接触角小于90°，液体能润湿固体，如水 在洁净的玻璃表面。 若接触角等于0°或不存在平衡接触角时，说 明液体能铺展 渗透过程？？？
当固体表面由不同种类的化学物质组成时，如污染或多晶？？ （2）Cassie模型 Cassie和Baxter进一步拓展了Wenzel的处理，提出 可以将粗糙不均匀的固体表面设想为一个复合表面，即认 为液滴在粗糙表面上的接触是一种复合接触。 设固体表面有物质1和2组成，这两种不同成分的表面是 以极小块的形式均匀分布在表面上的（每一小块的面积远 小于液滴的尺寸）。它们的本征接触角分别用1和 2表示， 在单位面积上所占的表面积分数分别为f1和f2(f1+f2=1)。 又设当液滴在表面展开时两种表面所占的分数不变。这时 可得到：
表面张力与润湿作用
04
表面张力与润湿作用的实验 研究
实验目的
探究表面张力对润湿作用的影响
验证润湿作用的理论模型
通过实验观察不同表面张力下的润湿现象 ，分析表面张力与润湿作用的关系。
利用实验数据验证润湿作用的理论模型， 如Young-Laplace方程、Wenzel模型等。
探索表面活性剂对润湿作用的影 响
通过实验研究表面活性剂对表面张力和润 湿作用的影响，了解其作用机制。
在印刷行业中，润湿作用用于控制墨水的铺展和渗透，从而影响印刷质 量和效果。通过调整表面张力，可以优化印刷品的清晰度和色彩。
在金属加工领域，表面张力对金属的熔融、凝固和成型过程具有重要影 响。通过合理控制表面张力，可以提高金属制品的表面质量和机械性能。
在环境科学中的应用
在水处理中，表面张力与润湿作用可用于改善 水体的表面张力，从而促进水滴的形成和分离， 提高水处理的效率和效果。
润湿的类型
01
02
03
完全润湿
当液体完全覆盖固体表面， 形成一层液膜，称为完全 润湿。例如，水滴在玻璃 表面。
部分润湿
当液体仅部分覆盖固体表 面，形成不连续的液滴， 称为部分润湿。例如，水 滴在油性笔迹上。
不润湿
当液体无法在固体表面展 开，形成球形液滴，称为 不润湿。例如，水滴在荷 叶表面。
润湿的应用
工业涂层
通过控制涂层的润湿性，可以提高涂层的附着 力和防腐蚀性能。
防雾剂
通过改变镜面表面的润湿性，可以防止雾气生 成，保持清晰视野。
油墨印刷
油墨的润湿性能决定了印刷品的清晰度和附着 性。
03
表面张力与润湿作用的关系
表面张力对润湿的影响
01
表面张力是液体表面抵 抗收缩的力，表面张力 越大，液体越不容易润
液态金属的表面张力与浸润
02
液态金属的浸润性
浸润性的定义
01
浸润性是指液态金属与固体表面 接触时，形成接触角大小的能力 。接触角越小，浸润性越好。
02
浸润性取决于液态金属的表面张 力、固体表面的性质以及环境因 素。
影响浸润性的因素
表面张力
液态金属的表面张力是影响浸润 性的重要因素。表面张力越大， 液滴越不容易展开，浸润性越差
单位
在SI单位制中，表面张力单位是牛顿 每米（N/m）。
影响表面张力的因素
01
温度
随着温度的升高，表面张力通常 会减小。
02
03
物质种类
压力
不同物质具有不同的表面张力。 例如，水的表面张力约为72.8 mN/m，而汞的表面张力约为 473 mN/m。
压力对表面张力的影响较小，但 在极高压力下也会产生一定影响 。
探究液态金属的表面张力与浸润性之间的关系。 验证液态金属在不同材料表面的浸润性差异。 分析液态金属表面张力对浸润性的影响机制。
实验材料与方法
材料
液态金属（如汞、镓等）、不同材质的表面（如玻璃、塑料、金属等）。
设备
表面张力计、浸润性测量仪、恒温器等。
实验材料与方法
方法 1. 将液态金属置于恒温器中，保持一定的温度。
表面张力在液态金属中的作用
金属液滴的形状
表面张力是决定液态金属液滴形 状的主要因素。在无外力作用下
，液态金属液滴通常呈球形。
金属薄膜的形成
表面张力在形成金属薄膜的过程 中起着重要作用。通过控制表面 张力，可以影响金属薄膜的厚度
和均匀性。
金属表面的润湿性
表面张力是影响液态金属与固体 表面接触状态的关键因素之一。 根据Young方程，表面张力是决 定液态金属是否能够润湿固体的
第四章_表面活性剂的润湿功能
（3）铺展：以固液界面取代固气界面同时，液体表面 扩展的过程。
铺展系数S = γsg -(γlg + γsl) = -∆G ≥ 0 时液体可以在固体表 面上自动展开，连续地从固体表面上取代气体。
又可写成：S = Wi-γlg ，则： 若要铺展系数大于0，则Wi必须大于γlg。
γlg是液体表面张力，表征液体收缩表面的能力。与之 相应，Wi则体现了固体与液体间粘附的能力。因此，又称 之为黏附张力。用符号A表示。
（1）沾湿：液体与固体由不接触到接触，变液气界面和固 气界面为固液界面的过程
Wa = γlg +γsg – γsl = -∆G Wa: 粘附功 > 0 自发
（2）浸湿：固体浸入液体的过程。（洗衣时泡衣服）固气 界面为固液界面替代, 液体表面并无变化。
-∆G = γsg - γsl = Wi
Wi: 浸润功 >0 是浸湿过程能否自动进行的依据
（2）对比三者发生的条件
沾湿： Wa = γlg +γsg - γsl≥ 0 浸湿： γsg - γsl ≥ 0 铺展： S = γsg -(γlg + γsl) ≥ 0 （3）固气和固液界面能对体系的三种润湿作用的贡献是一致的。
2 接触角与润湿方程
将液体滴于固体表面 上，液体或铺展或覆 盖于表面，或形成一 液滴停于其上，此时 在三相交界处，自固 液界面经液体内部到 气液界面的夹角就叫 做接触角。
因此当表面层的基团相同时不管基体是否相同其高能表面的自憎现象虽然许多液体可在高能表面上铺展如煤油等碳氢化合物可在干净的玻璃钢上铺展但也有一些低表面张力的液体不能在高能表面上铺出现这种现象的原因在于这些有机液体的分子在高能表面上吸附并形成定向排列的吸附膜被吸附的两亲分子以极性基朝向固体表面而非极性基朝外排列从而使高能表面的组成和结构发生变化
胶体与表面化学课程大纲及重点
胶体与表面化学第一章绪论（2学时）1.1胶体的概念什么是胶体，胶体的分类1.2胶体化学发展简史1.3胶体化学的研究对象表面现象，疏液胶体，缔合胶体，高分子溶液。
重点：胶体、分散系统、分散相、分散介质的概念。
难点：胶体与表面化学在矿物加工工程中的作用及意义。
教学方法建议：启发式教学，引导学生对胶体及表面化学的兴趣。
第二章胶体与纳米材料制备（4学时）2.1胶体的制备胶体制备的条件和方法，凝聚法原理。
2.2胶体的净化渗析、渗透和反渗透。
2.3单分散溶胶单分散溶胶的定义及制备方法。
2.4胶体晶体胶体晶体的定义及制备方法2.5纳米粒子的制备什么是纳米材料，纳米粒子的特性及制备方法重点：胶体的制备、溶胶的净化、胶体晶体的制备。
难点：胶体制备机理。
教学方法建议：用多媒体教学，注重理论联系实际。
第三章胶体系统的基本性质（8学时）3.1溶胶的运动性质扩散、布朗运动、沉降、渗透压和Donnan平衡。
3.2溶胶的光学性质丁道尔效应和溶胶的颜色。
3.3溶胶的电学性质电动现象、双电层结构模型和电动电势（。
电势）3.4溶胶系统的流变性质剪切速度越切应力，牛顿公式，层流与湍流，稀胶体溶液的黏度。
3.5胶体的稳定性溶胶的稳定性、DLVO理论、溶胶的聚沉、高聚物稳定胶体体系理论。
3.6显微镜及其对胶体粒子大小和形状的测定显微镜的类型及基本作用重点：沉降、渗透压、电泳、电渗、。
电势的计算、双电层结构模型、DLVO理论、溶胶的聚沉。
难点：双电层结构模型。
教学方法建议：多媒体教学和板书教学相结合。
第四章表面张力、毛细作用与润湿作用（6学时）4.1表面张力和表面能净吸力和表面张力的概念、影响表面张力的因素、液体表面张力和固体表面张力的测定方法。
4.2液-液界面张力Anntonff规则、Good-Girifalco公式、Fowkes理论和液-液界面张力的测定。
4.3毛细作用与Laplace公式和Kelvin公式毛细作用，Laplace公式和Kelvin公式的应用，曲界面两侧的压力差及与曲率半径的关系，毛细管上升或下降现象，弯曲液面上的饱和蒸气压。
润湿角与表面张力的关系(二)
润湿角与表面张力的关系(二)
润湿角与表面张力的关系
润湿角与表面张力的定义
•润湿角：液体与固体接触面上的液体表面与固体表面之间形成的接触角度。
•表面张力：液体表面上的分子间相互作用导致的内聚力，使液体表面呈现出一种自发尽量缩小表面积的性质。
润湿角与表面张力的物理关系
•降低表面张力：当液体与固体接触时，若液体具有较低的表面张力，液体分子可以更好地在固体表面展开，从而形成较小的接触
角度，即较小的润湿角。
•增加表面张力：若液体具有较高的表面张力，液体分子受到较大的内聚力影响，难以在固体表面展开，导致较大的接触角度，即
较大的润湿角。
影响润湿角的因素
1.固体表面性质：固体表面的化学成分、粗糙度等会影响表面张力，
从而影响润湿角的大小。
2.液体性质：液体的表面张力与其分子间相互作用力有关，因此不
同液体对同一种固体的润湿角可能不同。
润湿角与实际应用
•润湿角的大小对于许多实际问题具有重要影响：
1.涂层工艺：在涂层工艺中，润湿角的控制可以影响涂层的均匀性
和附着力。
2.液滴形状：润湿角的改变可以调控液滴的形状和稳定性，例如在
微流控系统中用于操控液滴运动。
3.表面改性：通过调节润湿角可以实现对材料表面性质的改变，例
如在纳米材料制备中，调控润湿角可以影响材料的形貌和性能。
总结：润湿角与表面张力有着密切的关系，较低的表面张力会导致较小的润湿角，而较高的表面张力则会导致较大的润湿角。
润湿角的大小受固体表面性质和液体性质的影响，对于涂层工艺、液滴形状调控和表面改性等实际应用具有重要作用。
表面张力与润湿力解析
表面张力:在不同相共同存在 的体系中,由于相界面分子与体相内分子之间的作用力不同,导致界面总是趋于最小的现象称之为表面张力.
润湿:一滴液体置于固体表面,液体会在固体表面自动铺展.这种液体在固体表面漫流的物理现象称为润湿.液滴沿固体表面铺展结束时,液滴和固体表面的界面与液滴表面切线之间的夹角称为润湿角a.a 角表示液滴对母材的润湿程度.
(a) 当 0 <a< 90 时,表示液滴能润湿固体表面.
(b) 当90 <a<180 时,表示液滴不能润湿固体表面.
(c) 当a=0 时,表示液滴完全润湿固体表面.
(d) 当a=180 时,表示液滴完全不润湿固体表面.
润湿是液体在固体表面漫流的力,表面张力是液体在固体表面缩小的力,表面张力与润湿力方向相反,因此表面张力不利于润湿.
增加表面张力的方法(减小润湿的方法):
1.增加液体的粘度,粘度与表面张力成正比的,故粘度越大,液体的流动性越差,不利于润湿.
2.降低温度.
表面张力还有"自定位效应-self alignment":当元器件贴放位置有少量偏离时,在平衡的表面张力作用下,能自动被拉回到近似目标位置.如果表面张力不平衡,即使贴装位置十分准确,焊接后也会出现元件位置偏移,立碑,桥接等焊接缺陷.a 润湿角固体液体。
表面张力与润湿作用
3、扩散理论 扩散理论认为，粘接是通过胶粘剂与 被粘物界面上分子扩散产生的。当胶粘剂 和被粘物都是具有能够运动的长链大分子 聚合物时，扩散理论基本是适用的。热塑 性塑料的溶剂粘接和热焊接可以认为是分 子扩散的结果。
4、静电理论 由于在胶粘剂与被粘物界面上形成双电 层而产生了静电引力，即相互分离的阻力。 当胶粘剂从被粘物上剥离时有明显的电荷 存在，则是对该理论有力的证实。
二.低能表面与高能表面
已知有机固体（如石蜡，聚乙烯等）的表面能 都小于100mJ· m-2, 无机固体（如NaCl,CaO,Ag,云 母等）表面能都大于100mJ· m-2。认为界定，前者 为低表面能固体，其表面为低能表面；后者为高表 面能固体，其表面为高能表面。 金属原子之间的作用力是由离域电子维系的， 作用力大小几乎等同于化学键。而有机物分子之间 的作用力为范德华力，比化学键力要小得多。表面 原子所处的力场不均匀性越大，表面能越高。
2.温度的影响 温度升高，分子键引力减弱，故表面 张力多随温度升高而减小。同时，温度升 高液体的饱和蒸气压增大，气相中分子密 度增加，也是气相分子对液体表面分子的 引力增大，导致液体表面张力减小。当温 度达到临界温度Tc时，液相与气相界线消 失，表面张力降为零。
3.压力的影响 随压力增大，表面张力减小。低压 下影响不明显，高压下可能引起比较 明显的变化。
2.1表面粗糙性 表面粗糙度：真实的粗糙的固体表面积与相 同体积固体完全平滑表面积之比。用r来表示， r≥1，r越大，表面越粗糙。 某液体在粗糙表面上的表观接触角θ′与在同 一固体平滑面上接触角θ有下述关系：
r ( lg cos ) lg cos ' r cos cos '
Wenzel方程
多种研究结果表明，两相的接触面（通 常约为几个分子的厚度）处，其结构、性 质与两侧体相均不同。这种接触面就是界 面。
焊接过程中表面张力与润湿力
焊接过程中表面张力与润湿力
表面张力:表面张力是化学中一个基本概念,表面化学是研究不同相共同存在的系统体系,在这个体系中不同相总是存在着界面,由于相界面分子与体相内分子之间作用力有着不同,故导致相界面总是趋于最小化.(能量守恒定率)
在焊接过程中,焊料的表面张力是一个不利于焊接的重要因素,但是,因为表面张力是物理的特性,只能改变它,不能取消它,在SMT焊接过程中,降低焊料表面张力可以提高焊料的润湿力.
减小表面张力的方法(以锡铅焊料为例)
1) 表面张力一般会随着温度的升高而降低
2) 改善焊料合金成分(如锡铅焊料:随铅的含量增加表面张力降低)
3) 增加活性剂,可以去除焊料的表面氧化层,并有效地减小焊料的表面张力
4) 采用不能的保护气体,介质不同,焊料表面张力不同.
在SMT生产中，元器件是放置在锡膏之上，锡膏熔化的瞬间所形成的表面张力会作用在元器件的端电极上,对片式元件来说，由于元件重量极轻,若焊盘面积大小不一致,焊盘热容量就不一样,则两焊盘上锡膏熔化时间不一致,锡膏熔化时所产生的表面张力不一样,由于表面张力的不平衡,会导致元件出现力碑缺陷.。
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表面、指向液体内部的“
合吸力”——净吸力。
净吸力使得液体表面的分
子有拉入液体内部的倾向
。若液体分子从液体相
移到表面，必须有较高
的能量，以克服此力的
作用。
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净吸力
表面张力和表面自由能
表面张力是指在液面上垂直作用于液体表面 上单位长度直线上的使表面积收缩的力，力 的方向是与该直线垂直并与液面相切。 表面张力是温度、压力和液体组成的函数。
。
（电动势（或电势） ）
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2
在等电点处，可使
问题
为零，处于等电点的粒子是不带
电的,
、 的速度也必然为零。
（电势、电泳、电渗）
流变性质是指在外力作用下该体系的 与 性质。
（流动、形变）
不同的浓分散体系按流型的不同，可以分为 和
，* 又分为 、 、 ；
第四章 表面张力与润湿作用
张婉萍
问题
电动现象是指溶胶粒子的运动与电性质之间的关系， 包括： 、 、 和 。
（电泳、电渗、流动电势和沉降电势）
流动电势: 在外力作用下,
相对于带电表面流动而
产生的电势差，它是 的逆过程。
（液体介质、电渗）
胶体粒子切动面的位置在stern平面之外，切动面与溶
液内部的电势差称为
Why？？？
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水滴
一、净吸力和表面张力的概念
液体自动收缩的表面现象——表面一般 表现出收缩其表面积的倾向，如椭圆球 形的雨滴、毛细管口的水滴、露珠，是 因为等质量的液体所呈现的各种形状， 以球体的表面积最小。
界面上存在界面张力
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表面分子受到垂直于液体
决定的，其价数越高，CCC越小。
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4 （反粒子）
问题
沾湿过程是指液体与固体从不接触到接触， 和 合为 的过程。
（液气界面 lg 、固气界面sg 、固液界面 sl ） 在润湿过程中，当液体在固体界面不润湿时，其接触角为（
）D
A. 180° B. 0或不存在 C. θ＜90° D. θ＞90°
表面张力产生的原因：
物质分子之间都存在相互的吸引力； 表面层相邻两相的密度差；
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表面张力与表面自由能的区别
符号相同，量纲相同，单位适宜时数值相同。 单位不同（mN/m, mJ/m） 物理意义不同：分别是力学/热力学方法在表 面现象中物理量。
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表面自由能的微观解释
液体（单位面积）总表面能的增量；
液体（单位面积）表面自由能或表面张力 ；
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表面自由能的微观解释
在液相内部分子之间受到了短程吸引力— —范德华力，而在界面的分子受到上面的 力小于下面受到的吸引力，合理不为零。 若液体分子从液体相移到表面，必须有较 高的能量，以克服此力的作用。
表面自由能的微观解释
在液相内部分子之间受到了
短程吸引力——范德华力，
而在界面的分子受到上面的
力小于下面受到的吸引力，
合力不为零。若液体分子从
液体相移到表面，必须有较
高的能量，以克服此力的作
用。
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表面自由能的微观解释
因此，同量液体处于表面分子越多，表面积越 大，体系的能量就越高，或者说增加表面积就 是增加体系的能量，此能量的增加来自环境对 体系做功，故称为表面功：
在温度、压力、溶液组成恒定时液体表面张 力为恒定数值。
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表面张力和表面自由能
表面张力是指在液面上垂直作用于液体表面上 单位长度直线上的使表面积收缩的力，力的方 向是与该直线垂直并与液面相切。
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Chemistry
8
问题
三个润湿过程的内能变化？ 衡量三个润湿过程自发进行的条件及
含义是什么？
GO
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主要内容
第一节 表面张力和表面能 第二节 液-液界面张力 第三节 毛细作用与Laplace公式和
Kelvin公式 第四节 润湿作用和杨方程 第五节 固体表面能
6
问题
为什么针可以躺在水面上？ 为什么两块玻璃之间有水层，很难拉开 ？
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7
问题
小的气泡与大的气泡内的气体压力 哪个大？为什么？
Wa、Wi、S的含义是什么？大小关 系？
θ为0或不存在、θ＜90°、θ＞90° 的润湿情况分别是什么？
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在润湿过程中，粘附功Wa、浸润功Ws及铺展系数S之间的大 小关系是： 。
（ Wa＞Ws＞S ）
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问题
影响接触角的因素主要有： 、
、
和
。
（物质的本性、润湿角的滞后现象、固体表面的粗糙性 与不均匀性、环境的影响）
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（牛顿流体、非牛顿流体；非牛顿流体、塑流 型 、 假塑流型 、 胀流型 ）
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3
问题
DLVO理论认为胶体粒子之间的总作用能为 与 之和 。
（排斥能、吸引能）
胶体体系的稳定性一般从 、 与 三方面来表征。
（热力学稳定性、动力学稳定性、聚集稳定性 ）
胶体体系的临界聚沉浓度主要是由体系中无机盐电解质的
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第一节 表面张力和表面能
一、净吸力和表面张力的概念 二、影响表面张力的因素 三、测定液体表面张力的方法
Colloid &try
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一、静吸力和表面张力的概念 气球
气泡
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W= γ ΔA 或δW= γ dA
如喷雾器撒农药、小麦磨成面粉、油通过 搅拌分散到水中
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表面张力和表面自由能
γ 为比表面自由能，简称表面自由能—— 单位液面上的物质比其在液体体相内自由 能的增量。
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