На главную

Статья по теме: Измерения поверхностной

Предметная область: полимеры, синтетические волокна, каучук, резина

Скачать полный текст

Интересная попытка измерения поверхностной энергии полимеров по результатам изучения смачивания описана в работе [118]. Для расчета YT применялось уравнение Фаукса (11.18), однако эксперимент проводился с двумя жидкостями, что давало возможность определить компоненты ут и YT- Полученные таким путем значения ут приведены в табл. 11,2. Как следует из анализа приведенных данных, значения ут, вычисленные этим способом, оказались близкими к значениям, рассчитанным по формуле (11.22). Исключение составляет ут для политетрафторэтилена. Более достоверной следует считать YT s=a* 20 — 22 эрг/см2, что ближе к значениям, полученным другими методами.[2, С.65]

Несмотря на большое разнообразие методов измерения поверхностной энергии твердых тел, до сих пор нет достаточно надежного, теоретически строгого способа характеристики этой величины. Правда, в последние годы в решении этой проблемы наметился определенный сдвиг. Для измерения поверхностной энергии металлов нашел применение метод [22, 23, 26 — 35] «нулевой ползучести», предложенный Тамманом [21]. Сущность метода заключается в следующем. При высокой температуре под влиянием сил поверхностного натяжения форма твердого тела должна изменяться в направлении уменьшения поверхностной энергии. Например, образец в виде фольги или проволоки стремится сократиться по длине. Этот же образец под действием внешней растягивающей нагрузки удлиняется вследствие вязкого течения. При определенном соотношении поверхностной энергии и внешней нагрузки образец сохраняет свою первоначальную длину — ползучесть устраняется. Образцы для измерения поверхностной энергии этим методом имеют, как правило, форму фольги или проволоки. Аналогичный способ применяли для измерения поверхностной энергии стекла [36, 37]. При нагревании свободно висящей стеклянной нити под действием силы поверхностного натяжения происходит ее стягивание. Определение значения стягивания дает возможность оценить поверхностную энергию. Поверхностная энергия металлов и некоторых других тел имеет отрицательный температурный коэффициент, т. е. с понижением температуры их поверхностная энергия возрастает. В определенном интервале температур зависимость у = f (Т) аппроксимируется прямой линией [1], что дает возможность экстраполяцией определять поверхностную энергию при более низкой температуре.[2, С.54]

Большая группа методов измерения поверхностной энергии твердых тел основана на измерении некоторых механических характеристик. Этими методами широко пользуются для оценки поверхностной энергии минералов, галогенидов щелочных металлов и других хрупких образцов [4, 41]. Из этой группы наиболее распространены методы шлифования, сверления, царапания, метод затухающих колебаний.[2, С.55]

Известно несколько методов измерения поверхностной энергии, связанных с кристаллизацией и зародышеобразованием при кристаллизации [14, 49—51]. Рост кристаллов из газовой фазы в ряде случаев имеет слоисто-спиральный характер, и при этом скорость перемещения изолированной ступени определяется кривизной ступени и поверхностной энергией. Измерив равновесный радиус «критического зародыша» при фиксированном значении давления паров, можно рассчитать поверхностную энергию [14]. На этом же принципе основано измерение поверхностной энергии твердых тел по релаксационным явлениям, например по кинетике залечивания царапин [14, 52, 53].[2, С.56]

Из эксперимениалышх методов измерения поверхностной энергии твердых тел по данным смачивания „следует обратить внимание на предложенный в работе [121]. Жидкость помещают в резервуар, представляющий собой трехгранную пирамиду из пластин исследуемого вещества. Анализ условий равновесия позволяет написать систему уравнений, решение которых дает искомую величину YT- К сожалению, практического применения этот остроумный метод, очевидно, не нашел.[2, С.65]

Автором [119] проведена экспериментальная проверка этого механизма стабилизации капель эмульсии путем измерения поверхностной вязкости Лп на границе жидкий ВХ - вода в присутствии применяемых при суспензионной полимеризации высокомолекулярных СЭ: МЦ, ПВС с содержанием ацетатных групп 24,76% и стиромалеината натрия (СМИ). Опыты проводили в стеклянном цилиндрическом сосуде, способном выдерживать высокое давление (до 1,0 МПа). В сосуд заливали водную фазу и после вакуумирования осторожно подавали жидкий ВХ. На границе раздела ВХ - водная фаза устанавливали металлическое кольцо, подвешенное на стальной упругой нити, верхний конец которой приводился в медленное вращение от электропривода. В каждом опыте с помощью транспортира измеряли максимальное значение угла закручивания верхнего конца нити относительно нижнего до начала вращения металлического кольца. Для одинаковых в каждом опыте условий измерения поверхностная вязкость[1, С.31]

К методам оценки поверхностной энергии твердых тел относятся и методы, основанные на измерении энергии разрушения: методы раскалывания, трещин, расщепления [4, с. 9]. Методом раскалывания оказалось возможным оценить значение поверхностной энергии кристаллов хлорида натрия и некоторых других галогенидов щелочных металлов, причем экспериментальное значение оказалось близким к теоретическому. Несмотря на то что в этих методах практически невозможно контролировать долю энергии, которая затрачивается на пластическую деформацию кристаллов и выделяется в форме тепла, методами разрушения, особенно при низких температурах, можно получить вполне надежные результаты [42, 43]. Известны опыты по расщеплению слюды [4, 44—46]. Оказалось, что в вакууме расщепление слюды по плоскости спайности происходит практически обратимо: если под отщепленный листочек слюды ввести клин, а затем удалить его, при повторном эксперименте на отщепление затрачивается такая же работа, как и в первом случае. По значению этой работы можно рассчитать поверхностную энергию слюды. Этим методом измеряли поверхностную энергию и некоторых других тел [47]. j Поверхностную энергию стекла также измеряют методом трещин. Этот метод заключается в том, что на образце делают сквозную, но не доходящую до краев трещину. Затем образец растягивают перпендикулярно трещине и определяют то критическое напряжение, при котором начинается рост трещины. Из значения этого напряжения вычисляют поверхностную энергию [4, 48]. Следует еще раз подчеркнуть, что при всех механических методах измерения поверхностной энергии твердых тел часть энергии расходуется на неупругие деформации, трение и другие побочные явления, необратимо переходя в теплоту. Это необходимо иметь в виду при анализе экспериментальных данных.[2, С.55]

Существует несколько методов измерения поверхностной энергии при помощи растворения. Один из методов основан на предположении Оствальда о том, что растворимость твердых[2, С.55]

Выполненные в последнее время измерения поверхностной энергии на границе раздела двух расплавов полимеров показывают, что это значение составляет 0,5 — 7 эрг/см2. На основании этих данных можно сделать вывод о том, что в системе полимер — смачивающая жидкость при условии cos ф — >• 0 межфазная поверхностная энергия невелика и в ряде случаев может быть принята равной нулю. Но это упрощение чревато определенной опасностью. При меньших значениях ут пренебрежение величиной утж, составляющей несколько эрг/см2, может привести к ошибке в оценке поверхностной энергии твердого тела на несколько десятков процентов, так что критика принимаемого Цисманом[2, С.68]

В пористом твердом теле при высокой температуре происходит коалесценция пор, что дает возможность по временной зависимости среднего размера пор рассчитать поверхностную энергию [14]. Известен способ измерения поверхностной энергии по результатам наблюдения равновесия между твердой и жидкой фазами одного и того же материала. В данном случае экспериментально измеряют межфазную поверхностную энергию утж, а затем, зная у», рассчитывают ут. Принцип измерения утж основан на зависимости температуры равновесия в системе твердое тело — расплав от радиуса кривизны поверхности раздела в коническом зазоре между двумя пластинами [14, 31, 54, 55].[2, С.56]

При ф = 90° это уравнение совпадает с условием Антонова. Однако практического применения эта простая зависимость, по-видимому, не нашла. Так называемый метод «нейтральной капли» — еще один из вариантов решения проблемы измерения поверхностной энергии по результатам смачивания. Этот метод заключается в изучении формы капли (например, капли расплава металла) на поверхности твердого тела [14, 40, 61, 62]. Предполагается, что расплав не взаимодействует с подложкой (капля «нейтральна»). Установление равновесия в этой системе сопровождается появлением на подложке под каплей жидкости прогиба — ямки. Необходимые для определения фт значения углов а и р рассчитывают по высоте hi и углублению hz капли и по диаметру лунки L (рис. II. 1). Сравнение значения поверхностной энергии кристаллов хлорида натрия, полученного этим методом [40] (266 эрг/см2), со значениями, полученными другими методами [4] (150 — 300 эрг/см2), свидетельствует о перспективности метода «нейтральной капли».[2, С.57]

... отрезано, скачайте архив с полным текстом ! Полный текст статьи здесь



ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА СТУДЕНТАМ!!!
Задачи по теоретической механике из сборника курсовых работ под редакцией А.А. Яблонского, Кепе, Диевского. Быстро, качественно, все виды оплат, СМС-оплата.
А также: Готовые решения задач по теормеху из методичек Тарга С.М. 1988 и 1989 г. и задачника Мещерского. Решение любых задач по термеху на заказ.
Если Вам нужны решения задач по Физике из методички Чертова А.Г. для заочников, а также решебнки: Прокофьева, Чертова, Воробьёва и Волькинштейна. Решение любых задач по физике и гидравлике на сайте fiziks.ru
Что самое приятное на любом из этих сайтов Вы можете заказать решение задач по другим предметам: химия, высшая математика, строймех, сопромат, электротехника, материаловедение, ТКМ и другие.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ульянов В.М. Поливинилхлорид, 1992, 281 с.
2. Берлин А.А. Основы адгезии полимеров, 1974, 408 с.

На главную