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什么是表面张力?

  • 2012/3/12
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什么是表面张力?

  我们生活中经常会跟表面张力打交道,却清楚认知它。它在清洁洗涤中扮演者象汽车、化妆品中的润滑剂那样的角色。水甲虫之所以不被淹死只不过是因为表面张力在作怪。

  液体中分子之间的吸引力是产生表面张力的原因。如果我们观察某种介质的内部分子结构的时候,会发现分子间的吸引力是相同的。因此,分子所受到的各个方向的力是相同的,合力为零。

  另一方面,如果分子处于液体表面,液体内部的吸引力作用在一边,另外一边却没有分子作用力的存在。因此,合力的方向是指向液体内部的。从宏观来看,液体表面积会趋向最小华,液滴将因此趋向变圆。

表面张力

使得水滴保持水滴状的就是表面张力

表面张力对哪些产物性能有影响

  表面张力对湿膜流平的影响

  含有表面活性物质的涂料,在湿膜刚形成时,由于表面积突然成倍扩大,所以表面张力高于平衡态。如果达到平衡态所需时间,就会延长流平时间,因为流平是要在有足够流动性前提下才能达到的。在溶剂挥发过程中,湿膜较厚处会有较高的溶剂含量,因而比较薄处容易产生上下的对流,以均化其所含物质。区间的上下对流,引起了表层区间的浓度差,即表面张力差,从而引起了湿膜的表层流动。如湿膜因溶剂的不断挥发而失去了有效的流动性时,而表层尚未能使表面张力均化,即尚在继续流动中,那么这表层流动和上下对流就被“冻结”而成为表面缺陷。

  表面张力对涂膜附着力的影响

  涂膜对底材的附着力主要的、普遍存在的是范德华力。可明显察觉的范德力是在极小的间距内(&濒迟;0.5尘尘),所以乳胶漆对底材没有良好的润湿是不可能进入有效距离的,也就不可能有良好的附着力。因而涂膜对底材的附着必须先润湿底材,使二者建立一个界面,相互接近。在接近后,聚合物分子在运动中又会以合适的构象使之更接近,甚至穿过界面而相互作用。高分子底材上还可能扩散到底材中而形成扩散界面区,在界面区中,乳胶漆与底材二者的聚合物链相互混杂而达到更好的附着。

  同时固体表面与所处环境中的物质相互作用而改变了底材的性质。所以为得到良好的附着必须先进行表面预处理,使表面性质达到相对的“一致”。

  表面张力对颜料分散的影响

  在颜料分散中,首先是漆料浸透了颜料并渗入颜料颗粒聚集体的孔隙中,渗入的程度与速度与漆料对颜料表面的展布程度和速度有关。渗入程度越大、速度越快,即润湿充分而快速,则聚集体的分离越容易,分散速度越快。所以在研磨之前往往先搅拌,使之润湿充分。

  漆料渗入颜料聚集体的能力可用漆料对颜料表面湿润前后的表面能差来估计。

气泡压力法测表面张力

  通过液体分子间的吸引力,液体里面的空气气泡同样会受到这些吸引力的作用,譬如气泡在液体中形成会受到表面张力的挤压。气泡的半径越小,它所有的压力就越大。通过与外部气泡相比,增加的压力可用于测量表面张力。空气经由毛细管进入液体,随着气泡形成外凸,气泡的半径也随之连续不断的减小。

  这个过程压力会上升到最大值,气泡半径最小。此时气泡的半径等于毛细管半径,气泡成半球状。此后,气泡破裂并脱离毛细管,新气泡继续形成。把过程中的气泡压力特征曲线描绘出来,我们就可以用它来计算出表面张力。

泡压法表面张力仪的测量过程
最大气泡压力法表面张力仪可以通过实时测量表面张力变化情况绘制出表面张力变化曲线图

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