Способ определения смачиваемости поверхности твердых тел — SU 935750 (original) (raw)
ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик р 1935750(22) Заявлено 02,1080 (21) 2987606/18-25 Р 1 М К з лс присоединением заявки Мо(23) Приоритет С 01 И 1 З/00 Государствеииый комитет СССР ио делам изобретений и открытийОпубликовано 150682, Бюллетень Мо 22 Дата опубликования описания 15. 06. 82 Рз УДК 543542(71) Заявитель Всесоюзный научно-исследовательский институт комплексных проблем полиграфии(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СМАЧИВАЕМОСТИ ПОВЕРХНОСТИ ТВЕРДЫХ ТЕЛИзобретение относится к измерению физико-химических параметров материалов на основе оценки смачиваемос-( ти поверхности твердых тел жидкос,тямиДля оценки смачиваемости поверхности твердых тел могут быть использованы различные характеристики.Известен способ огределения смачиваемости на основании измерения теплоты смачивания 1).Однако известный способ не обеспечивает необходимой точности измерений.Наиболее близким к предлагаемому является способ определения смачиваемости по значению краевого угла смачивания, согласно которому каплю жидкости помещают между плоскопаралЛйльньваи поверхностями двух разных по составу образцов и измеряют функ" циональную зависимость силы, действующей со стороны капли жидкости на подложке, от расстояния и по по" лученньм результатам судят о величине краевого угла смачивания 2,Однако этот способ неточен, поскольку краевой угол смачивания определяется косвенным образом, так как сила, препятствующая раэдвижению подложек, зависит наряду с крае"вым углом смачивания от ряда другихфакторов (объем капли, поверхностное натяжение и плотность жидкости,вес подложек и т.д.). Кроме того,способ требует сложной и дорогостоящей аппаратуры, а определение краевого угла смачивания сопряжено сгромоздкими вычислениями.Целью изобретения является повышение точности и чувствительностиопределения,Поставленная цель достигается 15 тем, что согласно способу определения смачиваемости поверхности твердых тел путем размещения капли жид"кости между плоско-параллельнымиповерхностями двух разных по соста ву образцов, раздвигают образцы соскоростью, не превышающей 6 Я10гдеи- поверхностное натяжение и вязкость жидкости соответственно, до разрыва жидкого мостика с 25 образованием двух отдельных капельи рассчитывают отношение указанныхмасс, по которому судят о смачиваемостиПроведенные теоретические и экспе риментальные исследования покаэыва935750 ют, что существует критическая скорость раздвижения подложек Ч6/"1- -у - , где 0", "1 - поверх 2 Ьностное натяжение и вязкость жидкости 1 Ь - минимальное расстояние между подложками) а С 3- максимальный радиус жидкой прослойки, ниже которой коэФФициент распределения жидкости. между этими подложками однозначно определяется смачиваемостью исследуемых поверхностей и не зависит от скорости их раздвижения и других свойств жидкости и твердых поверхностей (вязкость жидкости, ее плот ность и т,д.). Так как объем капель прн измерениях обычно составляет м 10- сьев (что необходимо для исключения влияния веса на результат (см, ниже), а толщина расплющенной 20 капли м 10 см (что необходимо для обеспечения смачиваемости обеих подложек), то 2 й/а Ф 10 - 10 . Поэтому скорость раздвижения пластин не должна превьыать величины 25 Д/)1 10Важно проводить измерения с небольшими каплями, чтобы исключить влияние их веса на результат. Известно, что влиянием гравитации при 3 О описании капиллярных явлениИ можно пренебречь при условии, когда радиус капли меньше капиллярной постоянной 42 р 7 е, и, где- плотность жндкостия - ускорение силы тяжести. 35 Поэтому эксперимент следует прово" Таблица 1 Вода Образцы О, град Кр Кр 2,3 65 68 1,7 ПЭТФ 70 3,0 2,6 69 ПВХ 4,0 92 4,9 ПЭ 98 46 СКТ 101 Цинк(эталон) 60Фторированный силаксановый каучуклестосиЛ, а.также сополимер, 60 состоящий на 30 из силаксановогокаучука и на 70 из винилсилаксанового каучука (СКТ - 30, СКТВ - 70) и сополимер, состоящий на 99 из силаксанового каучука и на 1 из 65 винилсилаксанового каучука (СКТ 99 П р и м е р,2. Исследовалось смачинание поверхности силаксановых каучуков 85-ным водньм раствором глицерина. Использовали следующие каучуки: силаксановый каучук (СКТ) винилсилаксановый каучук (СКТВ);Фенилвинилсилаксановый каучук (СКТФВ) Фторсилаксановый каучук СКТФ); дить с каплями радиус которых меньше 2 К/р д,Измерение смачиваемости подложек проводится следующим образом.На предварительно взвешенную исследуемую подложку наносят каплю жидкости, например 85-ный водный раствор глицерина, что удобно ввиду малой скорости испарения такого раствора. К образцу с нанесенной на него каплей жидкости приближают эталонную подложку так, что капля расплющивается в тонкий слой толщиной 10 см. Затем с помощью устройства, обеспечивающего медленное раздвижение подложек, их раздвигают до разрыва жидкого мостика, После этого обе подложки взвешивают, определяют вес соответствующих капель и рассчитывают коэФФициент распределения К- отношения масс капель жидкости. П р и м е р 1. Исследовалась сма" чиваемость.поверхностей полимеров различных классов водой и глицерином. Использовали следующие полиме" ры полиэтилентерефталат (ПЭТФ)1 поливинилхлорид (ПВХ) 1 полиэтилен (ПЭ) и силаксановый каучук (СКТ) 7 эталонной поверхностью служил цинк. Скорость раздвижения подложек составляла 10 и см/с (для глицерина) и 10 см/с (для воды); объем капель составлял 5 .10смж. Значения коэфФициентов распределения К и соответствующих краевых углов смачиваР ния представлены в табл.1.935750 характеризуют данные табл.2. Увели-чение краевого угла на 7 О приводитк увеличению Кр на 3 порядка. Такимобразом, предлагаемый способ определения смачиваемости имеет большуючувствительность по сравнению с известными способами, основанными наизмерении краевого угла.Использование предлагаемого способа обеспечивает по сравнению с (О известными следующие преимущества:повышение точности при определениисмачиваемости твердых поверхностейиспользование простоЯ и дешевой аппаратуры высокую чувствительность 15 при сравнительной оценке смачиваемости низкоэнергетических поверхностеЯ. 1 аблица 2 Образцы Кр О, град 0,04 СКТВ 95 СКТФТ СКТ 30, СКТВ 70 СКТ 99, СКТВ 1 98 20 формула изобретения 100 20 32 Лестосилф 99 102 СКТфВ(эталон) Из приведенных данных следует, что значения краевых углов смачиванияи коэффициентов распределе ния Кв коррелируют друг с другом (с увеличением краевого угла смачивания жидкости на образце уменьшается остающаяся на нем доля жидкости, т,е, возрастает коэффициент перено- З 5 са распределения Кр. Это доказывает; что значения коэффициентов распределения объективно характеризуют смачиваемость жидкостью данной твердой поверхности. Чувствительность мето да резко возрастает при исследовании плохо смачивающихся низкоэнергетических поверхностей. что наглядно Составитель С.Беловодченко Редактор М.Петрова Техред А, Бабинец Корректор А.ференцЗаказ 4196/42 Тираж 887 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП фПатент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 СКТВ 1). В качестве эталонной поверхности использовался фенилвинилсилаксановый каучук СКТФВ. Значениякоэффициентов распределения К икраевых углов смачивания приведены в табл.2,Ю Способ определения смачиваемости. поверхности твердых тел путем размещения капли жидкости между плоско- параллельными поверхностями двух разных по составу образцов, о т л и ч а ю щ и й с я тем., что, с целью повышения точности и чувствительности определения, раздвигают образцы со скоростью, не превышающей О /) 10 , где б и ) - поверхностное натяжение и вязкость жидкости соответственно, до разрыва жидкого мостика с образованием двух отдельных капель и рассчитывают отношение указанных масс, по которому судят о смачиваемости.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Цеттлемойер А., Нарайан К. Межфаэная .граница газ - твердое тело. М Мирф, 1970, с. 129-1502. Авторское свидетельство СССР М 494661,кл. 6 01 0 13/02,1971 (прототип).