《高分子界面现象》PPT课件

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1、2界面现象上讲要点界(表)面、相、界面类型表面张力：起因、分子作用力、测定毛细现象：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多分子层吸附铺展现象润湿作用滴在固体表面上的少许液体，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铺展现象铺展现象液固粘湿过程铺展现象设各相界面都是单位面积，该过程的Gibbs自由能变化值为：称为粘湿功粘湿功的绝对值愈大

2、，液体愈容易粘湿固体，界面粘得愈牢铺展现象在恒温恒压可逆情况下，将具有单位表面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自由能的变化值为：2.1.2浸湿过程液体能浸湿固体称为浸湿功，它是液体在固体表面上取代气体能力的一种量度，有时也被用来表示对抗液体表面收缩而产生的浸湿能力，故又称为粘附张力铺展现象固体浸湿过程示意图气液纳米碳酸钙等微小粒子难分散于水，为什么？内聚（黏合）能？2.1.3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

3、等温、等压条件下，可逆铺展单位面积时，Gibbs自由能的变化值为S称为铺展系数，若S≥0，说明液体可以在固体表面自动铺展。铺展现象固液气液体在固体表面上的铺展铺展现象2.1.4接触角与润湿方程若接触角大于90°，说明液体不能润湿固体，如汞在玻璃表面；若接触角小于90°，液体能润湿固体，如水在洁净的玻璃表面。接触角的大小可以用实验测量，也可以用公式计算铺展现象本质是两相分子结构的差异，根据选择不同分子结构的界面(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

4、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。铺展现象2.1.5高分子溶液在液体表面的铺展铺展现象P38-39相关成熟的知识还很少2.1.6高分子溶液在固体表面的铺展有关理论研究很少实践中很多，如高分子表面活性剂对碳酸钙表面的改性聚合物的界面张力2.2.1液体聚合物和聚合物熔体的表面张力测定方法:可用一般的低分子液体测定表面张力的方法。由于高分子液体和熔体都具有很大的粘度，需长时间才能平衡。2.2聚合物的界面张力聚合物的界面张力温度：温度升高，表面张力减小分子量：分子量增大，表面张力

5、增大化学组成：分子间相互作用力相转变点：玻璃化转变点：2.2.2影响聚合物液体和熔体表面张力的因素聚合物的界面张力2.2.3固体的临界表面张力（γｃ）固体的表面张力难以测定；固体的临界表面张力γC所谓γC是用不同γ的液体来测定在某一固体上的接触角，通过外延法求得接角θ恰好为00时的液体的表面张力即为固体的临界表面张力。聚合物的界面张力聚合物的界面张力分子相互作用理论P52-53极限理论聚合物/聚合物的界面张力的推算2.2.4聚合物/聚合物的界面张力（自学）2.3自高分子溶液中的吸附高分子吸附高分子化合物在固液界面的吸附在分散体系的稳定和聚

6、凝作用中有广泛的应用。特点：①大分子在固液界面上可有多种构型，故吸附平衡慢。②分子量大，形状可变，可发生多点吸附，且脱附慢。吸附等温式ν为大分子化合物的链节数，C为平衡浓度，θ为覆盖度高分子吸附吸附态高分子示意图可有多个吸附点形态多样(链圈、链尾等）吸附过程中形态变化高分子吸附絮凝剂与分散剂高分子吸附吸附速度由于大分子分子量大，扩散慢，且吸附时常伴随着分子构型的变化，故其吸附速度慢，这就给讨论大分子吸附带来困难。分子量的影响对孔性固体，分子量增加，吸附量减少。2.3.1影响吸附的因素高分子吸附溶剂的影响在良溶剂中，大分子较伸展，吸附量减少

7、。若溶剂产生竞争吸附，吸附量减少。温度的影响存在着温度升高使吸附量下降和温度升高使吸附量升高两种情况。第二种情况可认为吸附是吸热过程△H>o，但△G<0，故△S必大于零，这可认为大分子的吸附顶替了固体表面上的溶剂分子（第一种情况可认为是焓控制）。高分子吸附吸附剂性质的影响主要是表面的化学性质、比表面和孔性的影响。如弱氧化的炭黑比强氧化的炭黑可易吸附非极性大分子，当表面化学性质相同时，表面积增加，吸附量增加。同样的孔径，低分子量大分子易被吸附，而高分子量大分子则较难。粘合现象2.4粘合摩擦、磨损与润滑摩擦与磨损是研究具有相对运动、相互作用的

8、两表面间有关理论与实践的一门科学。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，在接触表面上产生切向运动阻力的一种物理现象；磨损是摩擦的结果；润滑是降低摩擦、减少磨损的重要措施。研究摩擦