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1、2 界界面面景景象象上讲要点界(表)面、相、界面类型外表张力：原因、分子作用力、 测定毛细景象：弯曲液面的附加压力 拉普拉斯方程物理吸附和化学吸附 兰缪尔单分子层吸附 BET 多分子层吸附铺展景象润湿作用滴在固体外表上的少许液体，取代了部分固气界面，产生了新的液固界面。这一过程称之为润湿过程 润湿过程可以分为三类， 即：粘湿、浸湿和铺展2.1.1粘湿过程液体与固体从不接触到接触，使部分液-气界面和固-气界面转变成新的固-液界面的过程2.1 铺展景象展景象铺展景象液固粘湿过程粘湿过程铺展景象设各相界面都是单位面积，该过程的Gibbs自在能变化值为： 称为粘湿功粘湿功的绝对值愈大，液体愈容易粘湿固
2、体，界面粘得愈牢铺展景象在恒温恒压可逆情况下，将具有单位外表积的固体浸入液体中，气固界面转变为液固界面的过程称为浸湿过程该过程的Gibbs自在能的变化值为： 2.1.2浸湿过程 液体能浸湿固体 称为浸湿功，它是液体在固体外表上取代气体才干的一种量度，有时也被用来表示对抗液体外表收缩而产生的浸湿能力，故又称为粘附张力 铺展景象固体浸湿过程表示图气液纳米碳酸钙等微小粒子难分散于水，为什么？纳米碳酸钙等微小粒子难分散于水，为什么？内聚黏合能？内聚黏合能？2.1.3 铺展过程铺展过程等温、等压条件下，单位面积的液固界面取代了单位面积的气固界面并产生了单位面积的气液界面，这种过程称为铺展过程等温、等压条
3、件下，可逆铺展单位面积时，Gibbs自在能的变化值为S 称为铺展系数，假设S0，阐明液体可以在固体外表自动铺展。铺展景象固液气液体在固体外表上的铺展铺展景象2.1.4 接触角与润湿方程接触角与润湿方程假假设接触角大于接触角大于9090，阐明液体不能明液体不能润湿固体，湿固体，如汞在玻璃外表；如汞在玻璃外表；假假设接触角小于接触角小于9090，液体能，液体能润湿固体，如水湿固体，如水在干在干净的玻璃外表。的玻璃外表。接触角的大小可以用实验丈量，也可以用接触角的大小可以用实验丈量，也可以用公式计算公式计算铺展景象本质是两相分子构造的差别，根据选择不同分子本质是两相分子构造的差别，根据选择不同分子构
4、造的界面构造的界面(造纸施胶、胶带亲水造纸施胶、胶带亲水可以利用实验测定的接触角和气-液界面张力，计算润湿过程的一些参数能被液体所润湿的固体，称为亲液性的固体，常见的液体是水，所以极性固体皆为亲水性固体。不被液体所润湿者，称为憎液性的固体。非极性固体大多为憎水性固体。 铺展景象2.1.5 高分子溶液在液体外表的铺展高分子溶液在液体外表的铺展铺展景象P38-39相关成熟的知识还很少2.1.6 高分子溶液在固体外表的铺展高分子溶液在固体外表的铺展有关实际研讨很少有关实际研讨很少实际中很多，如高分子外表活性剂对实际中很多，如高分子外表活性剂对碳酸钙外表的改性碳酸钙外表的改性聚合物的界面张力2.2.1
5、 液体聚合物和聚合物熔体的外表液体聚合物和聚合物熔体的外表张力力测定方法测定方法: : 可用普通的低分子液体测定外表张力的方法。可用普通的低分子液体测定外表张力的方法。由于高分子液体和熔体都具有很大的粘度，需由于高分子液体和熔体都具有很大的粘度，需长时间才干平衡。长时间才干平衡。2.2聚合物的界面张力聚合物的界面张力 温度：温度升高，外表温度：温度升高，外表张力减小力减小 分子量：分子量增大，外表分子量：分子量增大，外表张力增大力增大 化学化学组成：分子成：分子间相互作用力相互作用力 相相转变点：点：玻璃化玻璃化转变点：点：2.2.2 影响聚合物液体和熔体外表张力的要素影响聚合物液体和熔体外表
6、张力的要素聚合物的界面张力2.2.3 固体的固体的临界外表界外表张力力固体的外表固体的外表张力力难以以测定；定；固体的固体的临界外表界外表张力力C所所谓C是用不同是用不同的液体来的液体来测定在某一固体上的定在某一固体上的接触角，接触角，经过外延法求得接角外延法求得接角恰好恰好为00时的液的液体的外表体的外表张力即力即为固体的固体的临界外表界外表张力。力。 聚合物的界面张力 聚合物的界面张力 分子相互作用实际P52-53极限实际聚合物/聚合物的界面张力的推算2.2.4 聚合物聚合物/聚合物的界面张力自学聚合物的界面张力自学2.3 自高分子溶液中的吸附自高分子溶液中的吸附 高分子吸附高分子化合物在
7、固液界面的吸附在分散体系高分子化合物在固液界面的吸附在分散体系的的稳定和聚凝作用中有广泛的运用。定和聚凝作用中有广泛的运用。特点：特点：大分子在固液界面上可有多种构型，大分子在固液界面上可有多种构型， 故吸附平衡慢。故吸附平衡慢。 分子量大，外形可分子量大，外形可变，可，可发生多点吸生多点吸 附，且脱附慢。附，且脱附慢。 吸附等温式吸附等温式为大分子化合物的大分子化合物的链节数，数，C C为平衡平衡浓度，度，为覆盖度覆盖度高分子吸附吸附态高分子表示图吸附态高分子表示图可有多个吸附点可有多个吸附点形状多样形状多样( (链圈、链尾等链圈、链尾等吸附过程中形状变化吸附过程中形状变化高分子吸附 絮凝剂
8、与分散剂絮凝剂与分散剂高分子吸附吸附速度吸附速度由于大分子分子量大，分散慢，且由于大分子分子量大，分散慢，且吸附吸附时常伴随着分子构型的常伴随着分子构型的变化，化，故其吸附速度慢，故其吸附速度慢，这就就给讨论大大分子吸附分子吸附带来困来困难。分子量的影响分子量的影响 对孔性固体，孔性固体， 分子量添加，吸分子量添加，吸附量减少。附量减少。 2.3.1 影响吸附的要素影响吸附的要素高分子吸附溶溶剂的影响的影响 在在良良溶溶剂中中，大大分分子子较伸伸展展，吸吸附附量量减减少少。假假设溶溶剂产生生竞争争吸吸附附，吸吸附附量量减少。减少。温度的影响温度的影响 存存在在着着温温度度升升高高使使吸吸附附量
9、量下下降降和和温温度度升升高高使使吸吸附附量量升升高高两两种种情情况况。第第二二种种情情况况 可可以以为吸吸附附是是吸吸热过程程HoHo，但但G0G0，故故SS必必大大于于零零，这可可以以为大大分分子子的的吸吸附附顶替替了了固固体体外外表表上上的的溶溶剂分分子子第一种情况第一种情况 可以可以为是是焓控制。控制。 高分子吸附吸附吸附剂性性质的影响的影响主主要要是是外外表表的的化化学学性性质、比比外外表表和和孔孔性的性的影响。影响。如如弱弱氧氧化化的的炭炭黑黑比比强氧氧化化的的炭炭黑黑可可易易吸附吸附非非极极性性大大分分子子，当当外外表表化化学学性性质一一样时，外表外表积添加，吸附量添加。添加，吸
10、附量添加。同同样的的孔孔径径，低低分分子子量量大大分分子子易易被被吸吸附，附，而高分子量大分子那么而高分子量大分子那么较难。粘合景象2.4 粘合粘合 摩擦、磨损与光滑 摩擦与磨摩擦与磨损是研是研讨具有相具有相对运运动、相互作用的、相互作用的两外表两外表间有关有关实际与与实际的一的一门科学。科学。摩擦是两个相互接触的物体在外力作用下发生相摩擦是两个相互接触的物体在外力作用下发生相对运动时，在接触外表上产生切向运动阻力的一对运动时，在接触外表上产生切向运动阻力的一种物理景象；种物理景象；磨损是摩擦的结果；磨损是摩擦的结果；光滑是降低摩擦、减少磨损的重要措施。光滑是降低摩擦、减少磨损的重要措施。研讨
11、摩擦、磨损和光滑的科学与技术称为摩擦学。研讨摩擦、磨损和光滑的科学与技术称为摩擦学。运用摩擦学知识进展的设计称为摩擦学设计。运用摩擦学知识进展的设计称为摩擦学设计。2.5 摩擦、磨摩擦、磨损与光滑与光滑摩擦、磨损与光滑内摩擦外摩擦静摩擦动摩擦干摩擦边境摩擦流体摩擦混合摩擦摩擦2.5.1 分类分类摩擦、磨损与光滑 2.5.2 磨损磨损摩擦外表资料逐渐丧失或迁移的景象摩擦外表资料逐渐丧失或迁移的景象磨磨损过程程摩擦、磨损与光滑 根据磨损结果分根据磨损结果分1点蚀磨损点蚀磨损2胶合磨损胶合磨损3擦伤磨损擦伤磨损根据磨损机理分根据磨损机理分1 1研磨磨损研磨磨损2 2粘附磨损粘附磨损3 3疲劳磨损疲劳
12、磨损4 4转移磨损转移磨损5 5化学磨损化学磨损摩擦、磨损与光滑2.5.3 光滑光滑光滑剂光滑剂光滑油光滑脂固体光滑剂压力高、滑动速度低时，压力高、滑动速度低时，选择选择 针入度小的脂；针入度小的脂；反之，选择反之，选择 针入度大的脂；针入度大的脂；光滑脂的滴点普通应高于光滑脂的滴点普通应高于轴承任务温度约轴承任务温度约20302030。转速高、压力小时转速高、压力小时选粘度低的油；选粘度低的油；转速低、压力大时转速低、压力大时选粘度高的油；选粘度高的油；较高温度下任务时较高温度下任务时用粘度高些的油。用粘度高些的油。神神7 7飞船开展的飞船开展的少数实验之一少数实验之一高分子资料在长期储存和
13、运用过程中，由于受高分子资料在长期储存和运用过程中，由于受氧、光、热、机械力、水蒸气及微生物等外因氧、光、热、机械力、水蒸气及微生物等外因的作用，使性能逐渐退化，直至丧失运用价值的作用，使性能逐渐退化，直至丧失运用价值的景象称为老化。的景象称为老化。2.6 高分子资料的老化及防止高分子资料的老化及防止2.6.1 目前采用的防止老化措施有三种：目前采用的防止老化措施有三种： 改改动高聚物的构造。高聚物的构造。 添加防老添加防老剂 高聚物中参与水高聚物中参与水杨酸脂，二甲苯酸脂，二甲苯 酮类有机物和碳黑，可防止光氧化。有机物和碳黑，可防止光氧化。 外表外表处置置 在高分子在高分子资料外表料外表镀金
14、属如金属如镍 和和喷涂耐老化涂料如漆作涂耐老化涂料如漆作为维护层。 聚聚合合物物界界面面的的变化化聚聚合合物物界界面面的的变化化2.6.2 高分子资料外表改性高分子资料外表改性|外表能低外表能低|化学惰性化学惰性|外表污染外表污染|弱的边境层弱的边境层2.6.2.1 聚合物外表特点聚合物外表特点2.6.2.2 几种常见的外表处置方法几种常见的外表处置方法|电晕放电处置电晕放电处置|火焰处置和热处置火焰处置和热处置|化学改性化学改性|光化学改性光化学改性|偶联剂处置偶联剂处置|等离子体外表改性等离子体外表改性2.7 聚合物的静电特性聚合物的静电特性 摩擦起摩擦起电和接触起和接触起电是人是人们熟知
15、的静熟知的静电景象，景象，对于高分子于高分子资料尤其常料尤其常见。在高分子。在高分子资料加工料加工和运用和运用过程中，一程中，一样或不同或不同资料的接触和摩擦料的接触和摩擦是非常普遍的。是非常普遍的。 根据目前根据目前认识，任何两个物理形状不同的固，任何两个物理形状不同的固体，只需其内部构造中体，只需其内部构造中电荷荷载体能量分布不同，体能量分布不同，接触或摩擦接触或摩擦时就会在固固外表就会在固固外表发生生电荷再荷再分配，使再分分配，使再分别后每一个固体都后每一个固体都带有有过量的正量的正或或负电荷，荷，这种景象称静种景象称静电景象。景象。 2.7.1 静静电的的产生生聚聚合合物物界界面面带电
16、景景象象2.7.2 2.7.2 静电的危害静电的危害静电的危害静电的危害|静电妨碍正常的加工工艺；静电妨碍正常的加工工艺；|静电作用损坏产质量量；静电作用损坏产质量量；|能够危及人身及设备平安能够危及人身及设备平安例如，在聚丙例如，在聚丙烯腈纺丝过程中，程中，纤维与与导辊摩擦摩擦产生的静生的静电压可高达可高达15kV15kV以上，从而使以上，从而使纤维的梳的梳理、理、纺纱、牵伸、加捻、伸、加捻、织布和打包等工序布和打包等工序难以以进展；展；在在绝缘资料消料消费中，由于静中，由于静电吸附吸附尘粒和其他粒和其他有害有害杂质，会使，会使产品的的品的的电性能大幅度下降；性能大幅度下降；保送易燃液体的塑
17、料管道、保送易燃液体的塑料管道、矿井用橡胶运井用橡胶运输带都能都能够因摩擦而因摩擦而产生火花放生火花放电，导致事故致事故发生。生。 聚聚合合物物界界面面带电景景象象|绝缘体外表的静电可以经过三条途径消逝：绝缘体外表的静电可以经过三条途径消逝：| 1 1经过空气雾气消逝经过空气雾气消逝| 2 2沿着外表消逝沿着外表消逝| 3 3经过绝缘体体内消逝经过绝缘体体内消逝| 2.7.3 2.7.3 消除静电的措施消除静电的措施消除静电的措施消除静电的措施聚聚合合物物界界面面带电景景象象 将抗静电剂加到高分子资料中或涂布在外表。 抗静电剂是一些外表活化剂，如阴离子型烷基 磺酸钠等、阳离子型季胺盐、胺盐等以
18、及 非离子型聚乙二醇等。纤维纺丝工序中采取 “上油的方法，给纤维外表涂上一层吸湿性的油 剂，添加导电性。 提高高聚物的体积电导率提高高聚物的体积电导率最方便的方法是添加炭黑、金属细粉或导电纤维，最方便的方法是添加炭黑、金属细粉或导电纤维，制成防静电橡皮或防静电塑料。制成防静电橡皮或防静电塑料。 聚聚合合物物界界面面带电景景象象静电景象有时也能加以利用。静电景象有时也能加以利用。如静电复印、静电记录、静电印刷、静电涂敷、如静电复印、静电记录、静电印刷、静电涂敷、静电分别与混合、静电医疗等，都胜利地利用了静电分别与混合、静电医疗等，都胜利地利用了高分子资料的静电作用。高分子资料的静电作用。 2.7.4 2.7.4 静电的运用静电的运用静电的运用静电的运用聚聚合合物物界界面面带电景景象象
