表面接触角张力仪

表面接触角张力仪

接触角的测量：

表面润湿性的分类：

界面现象和吸附：

根据界面张力的;念，在平衡时，3个界面张力在交汇处相互作用的合力为零，此时液滴保持一定的形状，且界面张力与润湿角之间可以通过测试仪测定出来。

辅展过程表示在液-固界面取代了气-固界面的同时，气-液界面也扩大了同样的面积。

润湿热：液体的固休接触时能否润湿，这要由接触角的大小来决定，粉末固体虽可压片后再测定与液体的接触角，但压缩程度及表面粗糙度不同会直接影响接触角测定结果的准确性。用动态法虽然可以求得粉末的接触角，但误差较大。当固体和液体接触时，特别是粉末固体，实际上看到气-固界面转变为液-固界面的过程，而液体表面并没有变化 ，因此这个过程也可以称为润湿过程。

接触角是指在气、液、固三相交点处所作的气-液界面的切线与固-液交界线之间的夹角θ，是润湿程度的量度。

若θ<90°，则固体是亲液的，即液体可润湿固体，其角越小，润湿性越好；若θ>90°，则固体是憎液的，即液体不润湿固体，容易在表面上移动，不能进入毛细孔。

润湿过程与体系的界面张力有关。一滴液体落在水平固体表面上，当达到平衡时，形成的接触角与各界面张力之间符合下面的杨氏公式(Young Equation):

γs,g = γs,l + γg,l×cosθ

由它可以预测如下几种润湿情况：

1)当θ=0，完全润湿；

2)当θ﹤90°，部分润湿或润湿；

3)当θ=90°，是润湿与否的分界线；

4)当θ﹥90°，不润湿；

5)当θ=180°，完全不润湿。 

毛细现象中液体上升、下降高度h。h的正负表示上升或下降。

浸润液体上升，接触角为锐角；不浸润液体下降，接触角为钝角。

上升高度h = 2×表面张力系数/(液体密度×重力加速度g×液面半径R)。

上升高度h = 2×表面张力系数×cos接触角/(液体密度×重力加速度g×毛细管半径r)。

润湿性问题与采矿浮选、石油开采、纺织印染、农药加工、感光胶片生产、油漆配方以及防水、洗涤等都有密切关系。

接触角现有测试方法通常有两种：其一为外形图像分析方法；其二为称重法。后者通常称为润湿天平或渗透法接触角仪。但目前应用最广泛，测值最直接与准确的还是外形图像分析方法。

外形图像分析法的原理为，将液滴滴于固体样品表面，通过显微镜头与相机获得液滴的外形图像, 再运用数字图像处理和一些算法将图像中的液滴的接触角计算出来。

计算接触角的方法通常基于一特定的数学模型如液滴可被视为球或圆椎的一部分，然后通过测量特定的参数如宽/高或通过直接拟合来计算得出接触角值。Young-Laplace方程描述了一封闭界面的内、外压力差与界面的曲率和界面张力的关系，可用来准确地描述一轴对称的液滴的外形轮廓，从而计算出其接触角。

固体表面的性质和液体性质同性则相吸（接触角小），异性相斥（接触角大）

若θ<90°，则固体表面是亲水性的，即液体较易润湿固体，其角越小，表示润湿性越好；若θ>90°，则固体表面是疏水性的，即液体不容易润湿固体，容易在表面上移动。至于是否液体能进入毛细管，这个还与具体液体有关，并非所有液体在较大夹角下完全不进入毛细管。

接触角是指在气、液、固三相交点处所作的气-液界面的切线穿过液体与固-液交界线之间的夹角θ，是润湿程度的量度。

液体表面的活性剂已经达到了平衡状态，不再发生变化，此时表面张力是一个稳定的值，这便是静态表面张力。当对液体进行搅拌，表面活性剂分子平衡的状态就被破坏了。

由于表面张力有趋向平衡的能力，表面活性剂分子自发移动到表面逐步形成稳定表面平衡状态。在这个平衡的过程中，表面张力时刻都在发生变化，我们称表面张力变化的过程为动态表面张力。对于某个时刻（surface age）会有一个相应的表面张力值。

扩展资料

泡压法是一种测动态表面张力的方法。

泡压法的原理是通过一个毛细管插入液体一定深度以不同的速率鼓出气泡，测得压力变化值。这个气泡从挤出到生成到离开毛细管，毛细管内的气压也会有所变化。

而气压的值产生于气泡成半球状的时候。此时的压力与表面张力接近比例的关系。当然也与毛细管的内径有关系。表面张力与气泡产生的周期（surface age）能产生一对一的曲线图。理论上，当气泡鼓得足够慢，可以获得静态表面张力。

泡压法测动态表面张力的优点是，这个方法不需用到接触角。出数迅速。

影响准确性的因素也很明显，就是如何确保气泡直径与毛细管出口处内径相等。