胶体与界面化学4详解

2、在固体表面上发生吸附作用 表面活性剂也可通过物理吸附或化学吸附形 成定向排列的吸附层，以改变固体表面的组成 和结构，使高能表面变为低能表面，从而降低 固体表面的润湿性。实践中常以此达到防水、 降黏的作用。 能发生吸附的表面活性剂有：重金属皂类、 长链脂肪酸、有机胺盐、有机硅化合物、合氟 表面活性剂等。 黄药（黄原酸）在矿物浮选中的应用就是最 典型的例子。
其γc可能小于液体的γl值，造成这些液体不 能在自身的吸附膜上铺展，这种现象叫做自憎 现象。可利用自憎现象改变固体表面的润湿性， 如常用一些有自憎现象的油作为一些精密机械 中轴承的润滑油，因为这样做可以防止油在金 属零件上的铺展而形成油污。
七、表面活性剂对润湿性的影响
1、降低液相表面张力的作用（润湿剂）
八、润湿作用的其他应用
1、金属焊接 金属焊接时，应选择黏附功 Wa 大的焊剂， 除此之外，还应选择一些配合溶剂以除去金属 表面的氧化膜，这种溶剂应既能溶解氧化膜又 能润湿金属，同时，又要能被焊剂从金属表面 顶替出来，从而使焊剂在金属表面铺展，如松 香就具备上述性能而作为常用的焊接溶剂。
2、滴状冷凝
棉布纤维具有醇羟基团，表面亲水。当表面 活性剂吸附于棉布表面时，表面活性剂的亲 水基团与棉布纤维的醇羟基团结合，而憎水 基朝向空气，从而使棉布表面从润湿变为不 润湿，这就是雨衣或防水布的制作原理。 若为非极性固体表面，可通过表面活性剂 的吸附形成亲水基向外的吸附层而使憎水表 面变为亲水表面，即使其由不润湿变为润湿。 如将聚乙烯，聚四氟乙烯，石蜡等典型的低 能固体浸在氢氧化铁或氢氧化锡溶胶中，经 过一段时间，水合金属氧化物在低能表面产 生较强的吸附，干燥后可使表面润湿性发生 永久性的变化，即从憎水变为亲水。
若将一般暖气管内壁改为憎水表面，则水 蒸气在管内凝成液滴并沿管壁流下，而不会 铺展成水膜，这样，在提高热交换效率的同 时又延长管道寿命。对热电厂的冷凝管同样 存在以上问题。
3. 配制农药 喷洒农药杀灭害虫时，如果农药水溶液对植物 的茎叶表面润湿性不好，药液易滚落下来不仅造 成浪费，而且洒在植物上的药液也不能很好展开， 待水分蒸发后，叶面上只形成断续的药物斑点， 杀虫效果不好。若在药液中加入少量表面活性剂， 使药液容易在茎叶表面展开，待水分蒸发后，形 成均匀的药物薄层，大大提高了农药的利用率和 杀虫效果。因此农药一般都需要制成乳液制剂。
2、低能表面的润湿性质
近年来，随着高聚物的广泛应用，低能表面的 润湿问题越来越引起人们的重视，如某些高聚物 做成的生产用品和生活用品，就要求其能很好地 为水所润湿（加入某些无机氧化物可能是有效的 办法），塑料电镀，降解等也需要解决润湿问题。 Zisman等人首先发现，同系列液体在同一固体表 面的润湿程度随液体表面张力的降低而提高。 （γl↓ ， COSθ ↑， θ ↓ ) 若以COSθ对γl作图，可得一很好的直线，
从润湿方程看，若液体的表面张力越低，则润湿 能力越强，当某液体（如水）的表面张力大于某 固体表面的γc值时，此液体是无法润湿该固体此时液体便能润湿 固体，这种表面活性剂一般称为润湿剂。显然， 降低水表面张力的能力越强，其润湿性越好，是 最有效的润湿剂。
将直线外推至COSθ=1处（θ=0），相应的表面张 力将为此固体的润湿临界表面张力，称为γc、γc 表示表面张力小于此值的同系列液体方可在该 固体上自行铺展，即S=0，若为非同系列液体， 以 COSθ 对 γl 作图通常也显示线性关系，将直线 外推至COSθ=1处，亦可得γc。 γc是表征固体表面润湿性的经验参数，对某一固 体而言，γc越小，说明能在此固体表面上铺展的 液 体 便越 少 ，其 可 润湿 性 越差 （ 即表 面能较 低）。从实验测得各种低能表面的γc值，并总结 出一些经验律：
六、固体的润湿性质
1、低能表面与高能表面 从润湿方程可以看出，当θ＜90°，可润湿， 这时 s s-l l ， 即要求 s l 可见，低表面张力的液体容易润湿高表面能的 固体，考虑到 l 的数值均在100mN/m以下， 常以此为界，将固体分为两类：
（ 1 ）表面张力大于 100mN/m 者称为高能固体，这 些固体易被液体所润湿，如无机固体、金属及其 氧化物等。 （ 2 ）表面张力低于 100mN/m 者称为低能固体，这 类固体不易被液体所润湿，如有机固体、高聚 物固体等。 一般的无机物固体（陶瓷、金属等）的表面能约 在500~5000mN/m，其数值远远大于一般液体的 表面张力，因此，液体与这类固体接触后，使固 体表面能显著降低。
①固体的润湿性与分子的极性有关，极性化合物 的可润湿性明显优于相应的完全非极性的化合物 （如纤维素的γc=40~45，而聚乙烯为31）。 ②高分子固体的可润湿性与其元素组成有关，在 碳氢链中氢被其他原子取代后，其润湿性能将明 显改变，用氟原子取代使 γc变小（如聚－氟乙烯 为 28 ），且氟原子取代越多， γc 越小（聚四氟乙 烯为18）,润湿性变差。而用氯原子取代氢原子则 使γc变大可润湿性提高，如聚氯乙烯的γc为39，大 于聚乙烯的31。
黄药与矿石表面发生吸附作用，这时，矿物表 面的外层为碳氢基，其润湿性大大下降，并附 着于鼓入的气泡中被浮选到液体表面。
矿物浮选
浮游选矿的原理图 当矿砂表面有5%被捕 集剂覆盖时，就使表面产 生憎水性，它会附在气泡 上一起升到液面，便于收 集。 选择合适的捕集剂， 使它的亲水基团只吸在矿 砂的表面，憎水基朝向水。
③附有两亲分子单层的高能表面显示出低能表 面的性质，这说明决定固体表面润湿性能的 是其表面层的基团或原子，而与基体性质关 系不大。因此，当表面层的基团相同时不管 基体是否相同，其γ c 大致相同。
3、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 铺展，例如辛醇、2-乙基己醇等。 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 非极性基朝外排列使高能表面的组成和结构发 生变化。即从高能表面变成低能表面，