表面活性剂的润湿功能

2r ∆r (γlg + γsl -γsg)=gV ∆h/2 若设液滴的形状为圆柱体，则：2r ∆r hm= r2 ∆h
（3）垂片法
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（三）力测量法：
利用测定液体表面张力的吊片法装置也可以测出液体对固体 （吊片）的接触角。
应用吊片法测定液体表面张力时，欲得准确结果，液体必须很 好润湿吊片，即保证接触角为0。若接触角不为0，则在吊片正好接 触液面时液体作用于吊片的力 f 应该是：
（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。
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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。
γLG
γSL θ
γSG
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Yang’s 方程： γsg - γsl ＝ γlgcosθ
因此，若一已基平达平衡的体系，接触角的变化，可能与温 度变化有关，简单判断影响因素的方法是，平衡时间的影响一般 是单方向的，而温度的波动可能造成γ的升高或降低。
除平衡时间和温度外，影响接触角的因素还有接触角 滞后和吸附作用。
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（1）接触角滞后
① 前进接触角和后退接触角 前进接触角：以液固界面取代固气界面后形成的接触角，θA 后退接触角：以固气界面取代固液界面后形成的接触角，θR
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3 接触角的测量
（一）角度测量法（量角法）
(1) 切线法
由于简单、易操作等原因, 躺滴法和 悬泡法成为使用最为广泛的方法。
躺滴法的优点是，测试液体需求量小且被 测表面尺寸只需几个平方厘米即可
悬泡法主要是被测表面污染小。 这两种方法不适合测量动态接触角，因接 触线移动速率与液滴体积增加速率并非线性关 系，很难控制接触线速率保持恒定。
润湿过程可分为三类： 沾湿（adhesion） 浸湿（immersions） 铺展（spreading ）
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（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
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影响接触角的因素
测定接触角时应注意以下两个问题： 平衡时间和体系温度的恒定。 当体系未达平衡时，接触角会变化，这时的接触角称为动接
触角，动接触角研究对于一些粘度较大的液体在固体平面上的流 动或铺展有重要意义（因粘度大，平衡时间长）。
同时，对于温度变化较大的体系，由于表面张力的变化，接 触角也会变化。
1805年提出，也称为润湿方程。
Wa = γlg(cosθ + 1) ≥ 0 A = Wi = γlgcosθ ≥ 0 S = γlg(cosθ -1) = 0
θ≤ 180 沾湿 θ≤ 90 浸湿
θ= 0 铺展
习惯上将θ =90° 定义润湿与否的标准。 θ > 90°为不润湿， θ < 90°为润湿。
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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。
A= Wi=γsg –γsl 三种润湿过程自发进行的条件都可用黏附张力来表示。
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（一）角度测量法（量角法） (2) 斜板法
改变板的插入角度直至液面在三相交界处附近无弯曲，这时 板面与液面的夹角即接触角。
(3) 光点反射法
利用一个点光源照射到小液滴上，并在光源处观察反射光。 此法有较好的测量精度。但只能测定小于90的接触角。
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（二）长度测量法
Wa = A + γlg > 0 Wi = A > 0 S = A - γlg > 0 因此，凡是能够自行铺展的体系，其它润湿过程皆能 自发进行。反之则不然。表面活性剂的润湿功能
小结：
（1）无论哪一种润湿都是界面现象，其过程实质都是界面性质 及界面能量的变化
（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
第四章 表面活性剂的润湿功能
1. 润湿过程 2. 接触角与润湿方程 3. 接触角的测量及影响因素 4. 固体的润湿性质 5. 表面活性剂对润湿的影响 6. 固体粒子在界面上的位置与浮选 7. 润湿热
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1 润湿作用
润湿（wetting）是指在固体表面上一种液体取代另一 种与之不相混溶的流体的过程。
（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Leabharlann Baidu湿过程能否自动进行的依据
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（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。
（1）小滴法
测量在固体平面上小液滴的高度(h)和宽度(2r), 根据tan(/2)=h/r计算 出接触角。
（2）大滴法（液饼法）
将液体加于平固体表面上，若不铺展则形成一液滴。不断增加液量， 液滴面积与高度皆随之增加。至一定高度，液高达到最大值，再加入液 体则只增加液滴直径而不再增加高度。
设平衡液滴是半径为r、体积为V的圆形液饼。若发生微扰，其半径 扩大∆r，高度下降∆h， 则有
f = γlgcosθ·P
P：代表吊片的周长
在已知液体表面张力(及吊片周长)的情况下，应用适当测力 装置测出吊片所受之力f，即可算出接触角θ 。
cosθ = fγ0/f0γ
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（四）透过测量法：（粉末的θ ） （1）透过高度法 （2）透过速度法
测定液体对粉末的接触角。 基本原理： 固体粒子间的空隙相当于一束毛细管，毛细作用可使润湿固 体表面的液体透入粉末柱中。 由于毛细作用取决于液体的表面张力和对固体的接触角，故 测定已知表面张力液体在粉末柱中的透过性可以提供该液体对粉末 的接触角信息。