авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 |

«К омпания KRUSS (Германия) является пионером в области исследования поверхностных явлений. История компании началась в 1796 году с оптических приборов для астрономии. Первый тензиометр был ...»

-- [ Страница 2 ] --

DS3200 Система дозирования для одноразового шприца SY DS3201 Система дозирования для стеклянного шприца с пружиной SY DS3202 Система дозирования впрыскиванием заданного объёма (1 … 20 мкл) для шприцов SY DS3203 Система дозирования для одноразового шприца SY3040 с микрометрическим винтом DS3265/DS4265 Модуль для изучения поверхностной реологии UGR3260 Надстройка для DS3265 для изучения сферических капель с измерением давления Системы автоматического дозирования блочного типа («карусель») имеют очень тонкие шланги из PTFE и клапаны из мате риалов, которые могут быть нестойкими к некоторым жидкостям, например, PMP (полиметилпентен) или PPS (сульфид поли фенилена). Эту особенность следует учитывать при выборе системы дозирования. DS3xxx – для DSA100, DS4xxx – для DSA DS3210/DS4210 Система дозирования на 1 жидкость для агрессивных и трудно очищаемых жидкостей DS3222/DS4222 Система блочного дозирования: 2 жидкости + ручной шприц SY DS3223/- Система блочного дозирования: 3 жидкости + ручной шприц SY DS3224/DS4224 Система блочного дозирования: 4 жидкости + ручной шприц SY DS3225/- Система блочного дозирования: 5 жидкостей + ручной шприц SY DS3226/- Система блочного дозирования: 6 жидкостей + ручной шприц SY DS3227/- Система блочного дозирования: 7 жидкостей + ручной шприц SY DS3228/- Система блочного дозирования: 8 жидкостей + ручной шприц SY DO3204 Система для удаления капель с поверхности при работе с DS322x При использовании данной системы количество тестовых жидкостей уменьшается на 1, но каждая капля после измерения будет удалена, что позволяет проводить измерение в автоматическом режиме. Необходим вакуумный насос (опция) Системы микродозирования применяются для работы с очень малыми каплями порядка нескольких пиколитров. Вяз кость дозируемой жидкости не должна превышать 5 мПа*с.

DS3230* Система микродозирования (до 100 пкл), вкл. ручной микро-столик для образцов 20х20 мм DS3231* Система микродозирования (до 800 пкл), вкл. ручной микро-столик для образцов 20х20 мм DS3235* Система микродозирования (до 100 пкл) DS3236* Система микродозирования (до 800 пкл) DS3232* Система микродозирования с пьезо-приводом (до 20 пкл) PS3240* Столик 50x50 мм, с осями Х и Y, контролируемыми программой PS3241* Столик 95х30 мм, с осями Х и Y, управляемыми вручную для образцов до 2 мм толщиной Оси и столики Модели DSA14, DSA15, DSA20 имеют только простые столики для образца – с ручным управлением.

PS4000 Столик стандартный (100 х 100 мм), съёмный PS4010 Столик (100 х 100 мм) с механизмом для снятия капли с кончика иглы, съёмный PS3244 Столик (95 х 30 мм) для микро-позиционирования малых образов весом до 0,5 кг DSA30 и DSA100 имеют столики с ручным перемещением по горизонтали и/или вертикали при помощи рукоятки.

PS3201 Z-ось с простым лифтом и фиксирующим винтом, Н=40 мм, макс.нагрузка до 5 кг PS3202 Z-ось с точной системой перемещения, Н=40 мм, макс.нагрузка до 5 кг PS3203 Z-ось для тяжелых образцов, Н=38 мм, макс.нагрузка до 10 кг PS3210 Оси Х и Y с ручным управлением, макс.длина перемещения 100 мм PS3211 Оси Х и Y с ручным управлением, макс.длина перемещения 170 мм PS3212* Оси Х и Y с ручным управлением, макс.длина перемещения 350 мм Оси координат, управляемые программой, позволяют проводить измерения в автоматическом режиме без участия опе ратора. Траектория перемещения задается с помощью программы DSA3.

ЕМ3210/EM4210 Модуль для контроля осей, управляемых программой PS3250 Z-ось для тяжелых образцов, Н=38 мм, макс.нагрузка до 10 кг PS3260 Оси Х и Y с управлением программой, макс.длина перемещения 100 мм PS3261 Оси Х и Y с управлением программой, макс.длина перемещения 170 мм PS3262* Оси Х и Y с управлением программой, макс.длина перемещения 350 мм В зависимости от размера исследуемого образца можно заказать специальные столики.

ST3200 Столик стандартный (105х105 мм) со встроенным уровнемером и зажимами ST3230* Столик большой (500х500 мм) с ручным вращением ST3280* Столик большой (500х500 мм) с вращением программой ST3220 Столик круглый пластинчатый (D=300 мм) с ручным позиционированием ST3225 Столик круглый пластинчатый (D=300 мм) с ручным позиционированием ST3270 Столик круглый пластинчатый (D=300 мм) с программным управлением * - данные позиции применяются только с системами DSA Камеры создания атмосферы для приборов серии DSA Данные камеры необходимы для проведения исследований в условиях, отличных от комнатных по температуре (и влажности).

ТС3010 Камера малая Верхняя и нижняя стенки камеры имеют полость, в которой циркулирует теплоноситель заданной температуры.

Температура в камере поддерживается за счет внешнего термостата (опция). Температура воздуха в камере определяется с помощью встроенного датчика температуры, для ее отображения необходим внешний дисплей ТС3213.

Образец загружается за счет откидывания верхней части. На крышке имеется продолговатое отверстие, через которое опускают иглу. Отверстие может закрываться пластинами при работе в среде инертного газа.

- Внутренние размеры: 90 х 90 х 30 мм - Рабочие температуры:

-10 … +120°С ТС11 Камера большая Верхняя и нижняя стенки камеры имеют полость, в которой циркулирует теплоноситель заданной температуры.

Температура в камере поддерживается за счет внешнего термостата (опция). Температура воздуха в камере определяется с помощью встроенного датчика температуры, для ее отображения необходим внешний дисплей ТС3213.

Образец загружается через боковую дверцу. Подложка с образцом может двигаться перпендикулярно оптической оси, для смены места дозирования капли без вынимания образца. Имеется система для размещения малых образцов. Игла опускается через верхнее круглое отверстие.

- Внутренние размеры: 132 х 132 х 27 мм - Рабочие температуры:

-10 … +120°С ТС21 Камера высокотемпературная Температурная камера с электрическим нагревом, позволяет поддерживать температуры до 400°С (шаг установки 0,1°С). Камера имеет PID-контроллер для регулирования температуры с цифровым дисплеем с внешним датчиком температуры РТ100.

- Внутренние размеры: 100 х 100 х 25 мм - Рабочие температуры: +50 … +400°С ТС30 Камера создания атмосферы Температура в камере поддерживается с помощью внешнего циркуляционного термостата (опция).

Температура воздуха в камере определяется с помощью встроенного датчика температуры, для ее отображения необходим внешний дисплей ТС3213.

Образец загружается за счет выдвижения подложки. Подложка, на которой размещается образец, может двигаться перпендикулярно оптической оси, с помощью рукоятки на передней панели. Это позволяет легко передвинуть образец, не вынимая его из камеры. Отверстие может закрываться пластинами при работе в среде инертного газа.

Может подсоединяться внешний датчик температуры, который может определить температуру образца или жидкости в камере.

При работе с системой DSA30 или DSA100 камера может быть оснащена прибором для контроля влажности НС10.

- Внутренние размеры: 100 х 100 х 25 мм - Рабочие температуры: +5 … +90°С ТС40MK2 Камера быстрой смены температуры Камера с элементами Пельтье позволяет быстро реагировать на смену температуры. Для охлаждения необходимо подключить к внешнему охлаждающему термостату (н-р, Minichiller). Без контура охлаждения камера работать не будет.

Образец загружается за счет выдвижения подложки. Подложка, на которой размещается образец, может двигаться перпендикулярно оптической оси, с помощью рукоятки на передней панели. Это позволяет легко передвинуть образец, не вынимая его из камеры. Отверстие может закрываться пластинами при работе в среде инертного газа.

Возможно подсоединение внешнего датчика температуры для определения температуры образца или жидкости в камере. Температура будет отображаться на блоке управления камеры.

При работе с системой DSA30 или DSA100 камера может быть оснащена прибором для контроля влажности НС10.

- Внутренние размеры: 100 х 100 х 25 мм - Рабочие температуры:

-30 … +160°С HC10 Система контроля влажности (только для систем DSA30, DSA100) Позволяет контролировать влажность в камерах ТС30 и TC40MK2. Для работы необходим источник очень сухого сжатого воздуха 3-6 бар. Рекомендуется для стабильной работы использовать также изоляционный кожух ТС3200.

Диапазон влажности:

- ниже 5% при 70-90°С - 15 … 85% при 22°С - выше 89% при 10-15°С Термостаты для поддержания температуры в камерах Немецкие циркуляционные термостаты Huber позволяют поддерживать заданную температуру в камере за счет циркуляции теплоносителя. Термостаты могут иметь простой блок управления (МРС) для контроля по одной точке или программируемый блок управления (СС) для создания режимов термостатирования.

K6-cc Охлаждающий и нагревающий термостат, -25 … +200°С (программируемый) K6-mpc Охлаждающий и нагревающий термостат, -25 … +200°С Minichiller Охлаждающий термостат, -20 … +40°С (не имеет нагрева, работает только на охлаждение) mpc-106A Нагревающий термостат с ванной из поликарбоната, комн. … +100°С mpc-202C Нагревающий термостат с ванной из нерж.стали, комн. … 200°С Теоретические основы Поверхностное и межфазное натяжение Взаимодействие между молекулами жидкости и нерастворимой в ней другой жидкости или газа приводит к образованию поверхности раздела фаз. Для изменения формы межфазного слоя необходимо затратить определенную энергию: усилие, которое необходимо приложить к межфаз ной поверхности для ее изменения, называется поверхностным натяжением (для системы жидкость-газ) или межфазным натяжением (для системы жидкость-жидкость).

Поверхностное и межфазное натяжение измеряют с помощью тензиометров. Если исследуемая система находится в термодинамическом равновесии (параметры системы не изменяются во времени), то определяют статическое поверхностное/межфазное натяжение с помощью метода кольца дью Нуи или пластины Вильгельми (тензиометры серии К), метода вращающейся капли (тен зиометр SIT100) или метода висящей капли (приборы для измерения краевого угла серии DSA).

Динамические методы анализа позволяют измерять изменение поверхностного / межфазного натяжения во времени, что особенно важно для систем, содержащих поверхностно-активные вещества (ПАВ). Динамическое поверхностное натяжение можно измерить с помощью метода максимального давления в пузырьке (тензиометры серии ВР) или с помощью метода падающей капли (тензиометр DVT50), динамическое межфазное натяжение измеряется с помощью метода падающей капли (тензиометр DVT50).

При подборе тензиометра необходимо учитывать не только статический или динамический метод измерения, но и рабочий диапазон, который есть у каждого метода.

Наиболее часто используют метод кольца/пластины, а также метод максимального давления в пу зырьке. Для определения сверхнизких поверхностных натяжений применяют метод вращающейся капли. Метод висящей капли был разработан в дополнение к приборам для измерения краевого угла смачивания (серия DSA).

Метод кольца (Метод дью Нуи) Это классический метод для определения поверхностного/межфазного натяжения, который основан на измерении максимального усилия (F) для отрыва кольца с известной геометрией (длиной смачивания, L), сделанного из хорошо смачиваемого материала (угол смачивания = 0°). При подъёме кольца жидкость стремится стечь с него, что приводит к постепенному утончению плёнки жидкости и отрыву кольца.

Основной недостаток данного метода – необходимость вводить поправки на прикладываемую силу из-за того, что жидкость под кольцом мешает его отрыву. Сила, необходимая для отрыва кольца, определяется с помощью встроенных весов (цифровые тензиометры), поэтому вес жидкости под кольцом необходимо вычесть из максимально измеренной силы.

Кроме веса жидкости под кольцом необходимо учитывать разницу внешнего и внутреннего диаметра кольца. Максимальная нагрузка, при которой угол смачивания равен 0°, достигается по-разному для вну тренней и внешней стороны кольца. Выделяют три специализированных метода расчета поправок.

Метод Харкинса-Джордана. Харкинс и Джордан составили таблицу поправок для определения поверх ностного натяжения разных материалов при разном диаметре кольца. Эти поправки вносят большую точ ность, но может встретиться жидкость, не вошедшая в таблицу, хотя на практике такие случаи редки.

Метод Зайдема-Уотерса. Поправки Зайдема-Уотерса необходимы для корректировки небольшого по верхностного натяжения. Для этой цели они провели интерполяцию данных Харкинса и Джордана, чтобы более точно рассчитать диапазон малых величин. Однако поправки Зайдема-Джордана имеют больший диапазон отклонения и должны использоваться только для сравнения с литературными данными.

Метод Хаша-Масона. Хаш и Масон использовали математические методы для увеличения диапазона применения поправок. Этот метод имеет самый большой диапазон охвата, обладающий значительной точностью. Многие выбирают его за стандарт, в том числе компания KRUSS.

Сила межфазного натяжения рассчитывается на основе разницы между максимальным усилием (Fmax), приложенным для отрыва кольца, и силой гидростатического столба жидкости под кольцом (FV). Данные для последней величины могут быть взяты из специальных таблиц (Харкинса-Джордана) или рассчитаны на основе разности плотностей фаз, геометрических данных кольца и высоты поднятия тонкого слоя жид кости. Краевой угол между жидкостью и стандартным кольцом равен нулю для большинства общеизвест ных жидкостей (за исключением ртути).

В настоящее время разделяют два метода кольца: метод отрыва кольца и метод тонкой плёнки. Со временные методы анализа показали, что максимальная нагрузка на весы (максимальное натяжение) фиксируется в момент, когда краевой угол смачивания = 0°, при этом под кольцом образуется тонкая плёнка жидкости. В момент отрыва кольца плёнка жидкости истончается, и поверхностное/ межфазное натяжение уже не максимально.

Современные тензиометры по методу кольца позволяют несколько раз растянуть/сжать тонкий слой плён ки без обрыва и, на основе нескольких измерений, рассчитать среднее значение. В этом случае может быть зафиксировано изменение поверхностного натяжения во времени. Так как во время измерения про исходят небольшие изменения площади поверхности, то метод также называют «псевдостатическим»

(частично статическим).

Метод кольца дью Нуи подходит для измерения поверхностного/межфазного натяжения в диапазоне 2…100 мН/м.

Метод пластины (Метод Вильгельми) Пластина (известных размеров) взаимодействует с поверхностью жидкости. При этом жидкость смачи вает пластину вдоль вертикального контура. Стандартная пластина остается своим нижним краем на нулевом уровне (на уровне поверхности жидкости) на протяжении всего измерения. В этом случае нет необходимости вводить поправку на силу веса жидкости под пластиной, как в методе кольца. Дополни тельным преимуществом метода пластины является то, что не надо знать плотности жидкости. В дополне ние ко всему, при этом методе не происходит перемешивания фаз (пластина только касается жидкости).

Несмотря на эти преимущества, метод кольца более точен, т.к. выше прикладываемые силы, и имеет мно го справочных данных по разным жидкостям.

Поверхностное натяжение рассчитывается на основании измеряемой силы (F), длины смачиваемой по верхности (L) и краевого угла смачивания (). Стандартные пластины выполняются из материалов, кото рые очень хорошо смачиваются, т.е. = 0°.

Метод Вильгельми используется для определения краевого угла смачивания плоских (квадратных) об разцов, а также лежит в основе метода для определения смачиваемости порошков (метода Вашбурна).

Оба обратных метода реализованы в тензиометре K100.

Метод пластины Вильгельми подходит для измерения поверхностного/межфазного натяжения в диапазо не 5…100 мН/м.

Критическая концентрация мицеллообразования Поверхностное натяжение зависит от химической структуры жидкости, особенно это характерно для поверхностно-активных веществ (ПАВ), имею щих двойственную природу: гидрофильную головку и гидрофобный «хвостик». Ориентируясь определенным образом на поверхности жидкости, они снижают ее поверхностное натяжение.

Не только структура молекул ПАВ, но и их количество, влияет на поверхностное на тяжение. Равновесное значение поверхностного натяжения снижается при увеличе нии молекул ПАВ. Когда поверхность жидкости полностью закрыта молекулами ПАВ, поверхностное натяжение минимально. Дальнейшее добавление ПАВ приведет к образованию мицелл. Концентрация ПАВ, при которой начинается формирование мицелл, называется «критическая концентрация мицеллообразования» (ККМ). ККМ является важной характеристикой ПАВ.

Для определения ККМ проводят серию измерений поверхностного натяжения при различных концентрациях ПАВ. Поверхностно-активные вещества имеют особый тип кривой зависимости поверхностного натяжения от концентрации. Для того чтобы определить критическую концентрацию мицелл, необходимо построить две линей ные зависимости, полученные на основе серии экспериментов с различными кон центрациями ПАВ. Точка пересечения двух линий дает ККМ.

Прямой метод (увеличение концентрации ПАВ). При прямом методе в чистый растворитель (воду) вводят ПАВ. В самом начале увеличение концентра ции активных молекул в растворе приводит к снижению поверхностного натяжения;

график в координатах – ln C представляет собой прямую линию.

Когда достигается критическая концентрация, т.е. раствор полностью насыщается поверхностно-активными молекулами, дальнейшее увеличение ПАВ никак не влияет на поверхностное натяжение.

В тензиометрах K100 ККМ рассчитывается автоматически с помощью программного обеспечения LabDesk. Изменение концентрации происходит автоматически с помощью системы дозирования Dosimat, которая управляется с компьютера. Весь процесс определения ККМ полностью автома тизирован.

Обратный метод (метод разведения). Обратный метод определения ККМ основан не на добавлении ПАВ, а на разбавлении исходного раствора.

Исходный раствор определенной концентрации (концентрация должна быть выше искомой) помещают в сосуд, а затем в него доливают разбавитель (воду). К данному способу измерения прибегают в случаях, когда ожидают очень низкую ККМ.

При прямом методе измерения возможность ошибки очень велика: точность дозирования должна быть очень высокой, чтобы не пропустить иско мую концентрацию. В обратном же методе низкая концентрация ПАВ определяется, когда в раствор добавлено много разбавителя, следовательно, ошибка минимальна.

Метод максимального давления в пузырьке При увеличении количества газа, проходящего через капилляр, возраст поверхности снижается, а, сле довательно, снижается время, необходимое молекулам для диффузии или адсорбции на межфазной по верхности. Это приводит к неполному покрытию вновь образованной поверхности активными молекулами, в результате поверхностное натяжение увеличивается. Продолжительное наблюдение за каждым пузырь ком (за временем и давлением) позволяет построить кривую зависимости поверхностного натяжения от возраста поверхности.

Согласно уравнению Лапласа давление внутри газового пузырька увеличивается при уменьшении его диаметра. При формировании газового пузырька на кончике капилляра, опущенного в жидкость, форма пузырька меняется в зависимости от приложенного давления.

Давление достигает максимума (Рmax), когда пузырек принимает форму сферы. Это максимальное дав ление прямо пропорционально поверхностному натяжению жидкости (P0 – гидростатическое давление в капилляре за счет погружения, r – радиус сферы = радиус капилляра).

С помощью метода максимального давления в пузырьке можно измерять поверхностное натяжение до 100 мН/м. Диапазон возраста поверхности, измеряемого с помощью современных тензиометров, от мсек до 50 сек.

Метод вращающейся капли (оптический метод) Для очень малого межфазного натяжения методы кольца и пластины не подходят, т.к. силы взаимо действия очень малы, а сама поверхность очень нестабильна. Поэтому межфазную поверхность разрушают до такой степени, чтобы можно было легко определить результирующие силы. Для ме тода вращающейся капли против сил поверхностного натяжения используют центробежные силы.

Капля легкой фазы (обычно, масло) вводится с помощью капилляра в толщу тяжелой фазы. Капилляр вращается вдоль своей оси с определенной частотой. При частоте 0 Гц капля будет иметь форму шара. При увеличении частоты молекулы межфазного слоя будут подвергаться воздействию цен тробежных сил, направленных перпендикулярно оси вращения капилляра. Силы межфазного натя жения равны (но точки приложения отличаются) центробежной силе, а молекулы в межфазном слое двигаются по определенной траектории с радиусом r. Благодаря этому факту капля вытягивается вдоль оси вращения до достижения равновесия.

Зная разницу между плотностью тяжелой фазы (H) и плотностью легкой фазы (L), радиус вращения капли (r), частоту вращения () можно определить межфазное натяжение (k – постоянная прибора, зависящая от приближения оптики).

Диапазон измерения межфазного натяжения с помощью метода вращающейся капли: 10-6 … 50 мН/м.

Метод объёма капли (Метод счёта капель) Этот метод применяет для измерения динамического межфазного натяжения. Капля формируется на кончике капилля ра. Если капля является более легкой жидкостью, чем окружающая среда, она будет всплывать. Перед тем как капля оторвётся от кончика капилляра, наступит равновесие между силами плавучести, направленными вверх, и силами сцепления, которые удерживают каплю на кончике капилляра за счет поверхностного натяжения.

Если плотность капли больше, чем плотность окружающей среды, то имеет место отрицательная плавучесть (силы направлены вниз).

Зная объём капли в момент отрыва (Vкапля), который задается системой дозирования тензиометра, плотность тяжёлой фазы (т) и лёгкой фазы (л), а также диаметр капилляра можно рассчитать динамическое межфазное натяжение (g – гравитационная постоянная).

Изменяя скорость дозирования жидкости, можно получить кривую зависимости межфазного натяжения от возраста поверхности. Диапазон измерения времени образования поверхности по данному методу зависит, в основном, от вяз кости дозируемой жидкости и варьируется от одной секунды до нескольких часов. Диапазон межфазного натяжения от 0,1 до 55 мН/м.

Метод висящей капли (оптический метод) Так как поверхностное натяжение стремится минимизировать площадь поверхности жидкости, то геометрия кап ли в отсутствие гравитации будет идеальной сферой. Если на каплю действуют силы гравитации и что-то фиксиру ет верх капли, последняя вытягивается вдоль оси действия сил гравитации. Согласно уравнению Лапласа давле ние, действующее на каплю, зависит от радиуса кривизны контура. По разнице давлений (Р), действующих на кончик капли и другие её точки, можно рассчитать поверхностное натяжение. Для этой цели фотографируется форма капли и, с помощью уравнения Лапласа, рассчитывается межфазное натяжение (r1 и r2 – основные радиу сы кривизны контура).

Со стандартным оптическим оборудованием допустимый диапазон измерения приблизительно от 0,1 мН/м до нескольких сотен мН/м.

Краевой угол смачивания С технической точки зрения коэффициент поверхностного натяжения является одной из важнейших характеристик системы веществ, имеющих общую поверхность раздела, так как он отражает энергетическое состояние этой поверхности, а следовательно, и ее физико-химические свойства. С дру гой стороны, важной характеристикой систем “конденсированное вещество – газ” является работа адгезии.

Знание коэффициента поверхностного натяжения и работы адгезии позволяет получить информацию об энергетическом состоянии отдельных припо верхностных молекул, что особенно важно учитывать при разработке новых методов диагностики межфазных границ, а также методов исследования взаимодействия молекул на этих границах.

Краевой угол смачивания позволяет описать смачиваемость твёрдых поверхностей жидкостями. Эта характеристика позволяет определить поверх ностное натяжение твёрдых тел, точнее «свободную энергию поверхности» (СЭП).

Существуют три метода измерения краевого угла смачивания:

• метод лежащей капли • метод пластины Вильгельми • метод поднятия по капилляру Во многих процессах, таких как покраска, печать и т.п., необходима хорошая смачиваемость твёрдой поверхности жидкостью, которая зависит как от поверхностного натяжения жидкости Ж, межфазного натяжения жидкость/твердая поверхность Ж/ТВ, так и от свободной энергии твёрдой поверхности ТВ. Соотношение сил межфазного и поверхностного натяжения в точке контакта трех фаз может описываться уравнением Юнга:

Для хорошего смачивания необходимо контролировать поверхностное натяжение фаз: энергия твёрдой поверхности должна быть выше, чем по верхностное натяжение жидкости, а разница полярных частей обоих показателей должна быть минимальна. Для твердых поверхностей с низкой энергией, например, для полимеров, можно повысить СЭП, в частности полярную часть, за счет обработки ее плазмой, коронным разрядом или химически.

Метод лежащей капли В данном методе капля жидкости с известным поверхностным натяжением помещается на твер дую поверхность с помощью шприца. Диаметр капли должен быть от 2 до 5 мм, что гарантирует, что краевой угол не будет зависеть от диаметра. В случае очень малых капелек будет велико влия ние поверхностного натяжения самой жидкости (будут формироваться сферические капли), а в случае больших капель начинают доминировать силы гравитации.

Изначально измерения проводились с помощью гониометра (ручного прибора для измерения контактного угла) или микроскопа. Современные технологии позволяют записать изображение капли и получить все необходимые данные с помощью программ.

В методе лежащей капли измеряется угол между твердой поверхностью и жидкостью в точке кон такта трех фаз. Частным случаем является метод «плененного пузырька»: краевой угол измеряется под поверхностью в жидкости.

Статический краевой угол При статическом методе размер капли не меняется в течении всего измерения, но это не означает, что угол контакта всегда остается постоянным, воздействие внешних факторов может привести к его изменению. Из-за седиментации, испарения и аналогичных химических или физических взаимо действий краевой угол будет самопроизвольно изменяться со временем.

С одной стороны, статический краевой угол не может абсолютно оценить свободную энергию твердой поверхности, а с другой, он позволяет оха рактеризовать временную зависимость таких процессов как высыхание чернил, нанесение клея, абсорбцию и адсорбцию жидкостей на бумаге.

Изменение свойств во времени (растекание капли) зачастую мешают исследованиям. В качестве источника ошибки также может выступить пятныш ко, царапина на образце, любая неоднородная поверхность будет иметь отрицательный эффект в точности измерения, что может быть сведено к минимуму в динамических методах.

Динамический краевой угол При измерении динамического контактного угла игла шприца остается в капле, и ее объем изменяется с постоянной скоростью. Динамический угол контакта описывает процессы на границе твердое тело/жидкость во время увеличения объема капли (наступающий угол) или при уменьшении капли (отступающий угол), т.е. во время смачивания и осушения. Граница не образуется мгновенно, для достижения динамического равновесия требуется время. Из практики рекомендуется устанавливать поток жидкости 5 – 15 мл/мин, более высокая скорость потока будет только имитировать динамиче ские методы. Для высоковязких жидкостей (например, глицерина), скорость формирования капли будет иметь другие пределы.

Нарастающий угол Во время измерения нарастающего угла игла шприца остается в капле на протяжении всего опыта. Сначала на поверхности образуется капелька диаметром 3-5 мм (при диаметре иглы 0,5 мм, которая используется фир мой KRUSS), а потом она расплывается по поверхности.

В начальный момент угол контакта не зависит от размера капли, т.к. сильны силы сцепления с иглой. При опре деленном размере капли угол контакта становится постоянным, и именно в этот момент надо проводить из мерения.

Этот тип измерения имеет наибольшую воспроизводимость. В результате, нарастающие углы обычно измеря ют для определения свободной энергии поверхности.

Отступающий угол Во время измерения отступающего угла размер капли уменьшается, т.к. поверхность осушается: большая ка пля (приблизительно 6 мм в диаметре) помещается на поверхность и затем медленно уменьшается за счет всасывания через иглу.

По разнице между нарастающим углом и отступающим углом можно сделать заключение о неровностях по верхности или ее химической неоднородности. Отступающий угол НЕ подходит для расчета СЭП.

Методы оценки формы лежащей капли Метод Юнга-Лапласа Наиболее трудоемкий, но и наиболее точный метод расчета краевого угла. В этом методе при построении контура капли учитываются поправки на то, что не только межфазные взаимодействия разрушают форму капли, но и собственный вес жидкости. Эта модель предполагает, что форма кап ли симметрична, поэтому она не может использоваться для динамических краевых углов. Для нарастающей капли краевой угол также может быть определен только до 30°.

Метод длины-ширины В этом методе оценивается длина растекания капли и ее высота. Контур, являющийся частью окружности, вписывают в прямоугольник и рассчиты вают краевой угол из соотношения ширины и высоты. Данный метод более точен для мелких капель, формы которых ближе к сфере. Не подходит для динамического краевого угла, т.к. игла остается в капле и нельзя точно определить высоту капли.

Метод круга В этом методе капля представляется как часть круга, как и в методе длины-ширины, однако краевой угол рассчитывается не с помощью прямоуголь ника, а с помощью сегмента окружности. Но в отличии от метода длины-ширины игла, оставшаяся в капле, меньше влияет на результаты измерения.

Тангенциальный метод Полный контур лежащей капли подгоняется к уравнению конического сегмента. Производная этого уравнения в точке пересечения контура и базо вой линии дает угол наклона в точке контакта, т.е. краевой угол. Этот метод может использоваться с динамическими методами оценки в том случае, если капля не сильно разрушается иглой.

Тангенциальный метод Часть контура лежащей капли, расположенной рядом с базовой линией, адаптирована к функции полинома типа y=a + bx + cx0,5 + d/lnx + e/x2. Эта функция получилась в результате многочисленных математических моделирований. Метод считается точным, но чувствительным к загрязнениям и посторонним веществам в жидкости. Подходит для определения динамических краевых углов, но он требует четкого построения изображений, осо бенно в точке контакта фаз.

Метод пластины Вильгельми Метод пластины изначально был разработан для измерения поверхностного натяжения жидкостей за счет смачивания платиновой пластины известной геометрии. Благодаря высокой поверхностной энергии платина смачивается почти всеми жидкостями, поэтому краевой угол обычно равен нулю (cos 0° = 1). Заменив платину на исследуемый образец и взяв жидкость с известным поверхностным натяжением (), можно определить краевой угол. Образец должен иметь прямоугольную форму, с из вестной длиной сторон, чтобы можно было рассчитать длину смачивания L.

Для измерения динамического краевого угла методом пластины образец поверхности погружают в жидкость (с известным поверхностным натяжением) и вынимают из нее. Результирующая сила – сумма сил смачивания (Fсм) и выталкивания (Fпл) – зависит от глубины погружения пластины.

Измерения краевого угла на основе сил, действующих на пластину, часто являются более точными, чем измерения на основе оптического наблюдения краевого угла. Но данный метод позволяет рабо тать только со смачиваемыми образцами, т.е. определять краевые углы до 90°.

Метод пластины Вильгельми реализован в тензиометрах серии К100.

Метод одиночного волокна При увеличении чувствительности прибора к действующим силам и расположению образца можно измерять краевой угол очень легких образцов, например, одиночных волокон или нитей (диаметром до 5 µм). Метод одиночного волокна – частный случай метода пластины Вильгельми – применяется для исследования смачивания волос.

Данный метод позволяет измерять только краевой угол до 90°, т.е. смачиваемые образцы. Кроме того, если волокно представляет собой полый капилляр, то результаты могут быть недостоверны из-за влия ния капиллярных сил. В таких случаях измерение необходимо проводить с помощью лежащей капли (и микродозирования).

Метод одиночного волокна реализован в тензиометрах серии K100. Для очень тонких волокон имеется специальная модель K100SF, а также специальный автозагрузчик волос.

Метод поднятия по капилляру (Метод Вашбурна) Метод поднятия по капилляру – частный случай метода пластины – также реализован в тензиометрах K100. Этот метод был разработан для характеристики смачиваемости порошков и пучков волокон по степени проникновения жидкости (адсорбции).

Метод основан на измерении прироста массы образца во времени (m2/t). Порошок или волокнистый материал (трава) помещается в стеклянную трубку с фильтром на одном конце. Эта трубка опускает ся в жидкость (с известным поверхностным натяжением), которая проникает через фильтр и смачивает порошок/волокна.

В данном методе высок человеческий фактор при подготовке образца. Разные порошки имеют разную насыпную плотность, чтобы получить достоверные результаты, эксперимент надо провести несколько раз на каждом образце. Кроме того, необходимо определять постоянную (С) капилляров, которая зависит от радиуса (r) микроскопических капилляров между частицами порошка или волокнами и от числа капилляров nk. Для каждого нового порошка измеряют прирост массы (m2/t) на хорошо смачи вающей жидкости (например, на гексане), для которой cos 0° = 1.

Методы расчета свободной энергии поверхности (СЭП) Свободная энергия поверхности эквивалентна поверхностному натяжению жидкости, которое можно легко измерить. Однако, свободная поверх ностная энергия твердых материалов не может быть измерена непосредственно, она рассчитывается на основе краевого угла смачивания поверх ности различными жидкостями. В то же время, не существует универсального набора жидкостей, так как необходимо учитывать специфичные взаи модействия на поверхности, активность и растворение верхних слоев. Основная задача при анализе свободной энергии поверхности - правильно подобрать тестовые жидкости и метод расчёта, чтобы получить максимально достоверные результаты.

Как правило, для неполярных поверхностей используют неполярные жидкости и теории, которые не придают особого значения межмолекулярным взаимодействиям. Для полярных поверхностей, наоборот, применяются полярные жидкости и теории, основанные на взаимодействии активных цен тров (молекул) поверхности с газовой или жидкой фазой. Специалисты фирмы KRUSS обнаружили, что для измерения СЭП в качестве жидкости хо рошо подходят водные растворы спирта, т.к. полярность раствора меняется при изменении соотношения вода : спирт. Но смеси жидкостей следует использовать осторожно, т.к. смачивание поверхности одним компонентом смеси может быть выше.

Ниже описаны несколько теорий, используемых в расчёте данных в приборах KRUSS. Предпочтения выбора той или иной теории остается за пользо вателями.

Метод Зисмана Зисман предполагал, что свободная энергия твердой поверхности пропорциональна поверх ностному натяжению жидкости, полностью смачивающей эту поверхность (т.е. = 0°). По методу Зисмана строят график в координатах cos (ось Y) – (ось Х) для различных жидкостей и далее экстраполируют усредненную кривую до cos = 1, полученное значение и является критическим напряжением сдвига.

В основном теория Зисмана великолепно работает на неполярных поверхностях (полиэтилен, по липропилен). Но для полярных поверхностей (стекло, керамика и металлы) теория Зисмана неа декватна, т.к. она основана на однопараметрической модели. Полимерные поверхности, которые подвергались термообработке или обработке плазмой, как правило, будут содержать полярные центры. Кроме того, существуют полярные полимеры (с гетероатомами), например, полиамиды, полиэфиры, полиакрилаты, поликарбонаты и др. В этом методе игнорируются межмолекулярные взаимодействия между жидкостью и твердым телом, а они очень сильны для полярных веществ.

Метод ОВРК (метод Оунса, Вендта, Рабеля и Кьельбле) Оунс, Вендт, Рабель и Кьельбле рассматривали поверхностное натяжение с точки зрения полярной и дисперсной составляющих. Они представили, что энергия поверхности твердого тела включает две составляющие: дисперсионную и полярную. Дисперсионная составляющая включает силы Ван-дер Ваальса и другие неспецифические взаимодействия, полярная составляющая – сильные взаимодей ствия и водородные связи. На основе этих представлений было выведено уравнение.

Для расчета по модели ОВРК кроме поверхностного натяжения жидкости и краевого угла, необходи мо знать дисперсионную и полярную составляющие. Для определения полярной и дисперсионной составляющих жидкости используют поверхность с известными данными, например, тефлон (PTFE).

Предполагается, что СЭП чистого тефлона 18.0 мДж/м2, и у него нет полярной составляющей. Значе ния полярной и дисперсионной составляющей для некоторых жидкостей имеются в литературе, а так же в базе данных программ KRUSS. Зная составляющие жидкости, можно определить составляющие исследуемой твердой поверхности.

Метод Фоукса Двухкомпонентная модель Фоукса также рассматривает полярные и дисперсионные взаимодействия, но с точки зрения адгезии. С математической точки зрения, теория Фоукса равнозначна теории ОВРК, но данное уравнение решается в два этапа. На первом этапе определяется дисперсная составляющая СЭП с помощью неполярной жидкости (как правило, дийодометана CH2I2): т.к. у такой жидкости нет полярной составляющей, то уравнение упрощается и дает возможность рассчитать дисперсионную составляющую СЭП твердой поверхности. На втором этапе уравнение решают относительно полярной жидкости (как пра вило, воды), для которой известны полярная и дисперсионная составляющие.

Двухкомпонентная модель Фоукса подходит для полярных поверхностей, но этот подход дает более высо кие значения СЭП, чем по методу ОВРК. Построенная на основе изучения адгезии, модель Фоукса часто ис пользуется для изучения адгезионных свойств покрытий. Многие пользователи определяют СЭП по методу Фоукса, затем по методу Оунса-Уэндта, затем по разности этих значений находят энергию адгезии (энер гию сцепления между поверхностью и покрытием). Наибольшая адгезия будет наблюдаться, когда поверх ность с большим процентом полярной составляющей будет смачиваться столь же полярной жидкостью.

Метод Фоукса (расширенный) В расширенном методе Фоукса, кроме полярной и дисперсной составляющих СЭП, рассматри ваются водородные связи. В этом случае, решение уравнения проводится в три этапа: сначала с неполярной жидкостью, далее с полярной жидкостью, у которой отсутствуют водородные связи и завершается измерение на полярной жидкости с водородной составляющей.

Метод Ву При исследовании межфазного натяжения Ву также начал с полярной и дисперсной составляющих.

Однако в отличие от других исследователей, которые использовали в своих расчетах геометрическую прогрессию, Ву взял за основу среднегармоническое значение. В результате он достиг более точных результатов, в частности для систем с большой свободной энергией поверхности.

Для решения уравнения Ву необходимо как минимум 2 жидкости: полярную и неполярную. Для увеличения точности расчета можно увеличить количе ство жидкостей. В результате решения уравнения получаются две пары решений. Если одно из них имеет отрицательные значения, то выбор сделать не трудно, в противном случае необходимо свериться с результатами по другим методам расчета.

Метод Шультца Данный метод используется только для поверхностей с высокой свободной энер гией. Материалы с высокой энергией поверхности обычно хорошо смачиваются любыми жидкостями, поэтому их СЭП не может быть определена обычными мето дами. Для того чтобы исследовать такие системы, необходимо изменить обычную процедуру измерения: краевой угол («капли») измеряют в среде другой жидкости («среды») на или под поверхностью.

В методе Шультца-1 «капля» неизменна, а меняется окружающая фаза («среды»).

В качестве «капли» обычно используется вода, в качестве окружающей среды – более легкая жидкость, которая не смешивается с водой. В методе Шультца-2 «ка пля» - более легкая жидкость, чем окружающая среда. Капля находится под по верхностью и напоминает больше не «лежащую», а «висящую» каплю. Во втором методе «среда» является постоянной жидкостью, а «капли» - различными. Преиму ществом по отношению к методу Шультца-1 является то, что измеряемый краевой угол больше, а, следовательно, выше точность.

Расчет СЭП производится аналогично расчету метода Фоукса. Сначала производится расчёт по неполярной жидкости, обладающей только дис персионной составляющей, что позволяет определить дисперсионную составляющую поверхности. Далее уравнение решается для полярной жид кости, чтобы определить полярную составляющую поверхности.

Метод Оусса и Гуда Оусс и Гуд также выделяли дисперсионную и полярную составляющие свобод ной энергии поверхности, но полярный компонент описывали с помощью льюи совых кислот и оснований. Таким образом, у них получалась трехкомпонентная модель: дисперсионная, кислотная и щелочная составляющие. Кислотная составляющая характеризует склонность поверхности при участии во взаимодействиях выступать в качестве донора электронов, а щелочная составляющая – в качестве акцептора электронов.

Для того чтобы решить уравнение Оусса и Гуда (определить SD) необходимы данные, как минимум, по трем жидкостям: S+, S- и краевой угол. Как минимум две жидкости должны иметь кислотную и основную составляющие отличные от нуля. Кроме того, хотя бы одна жидкость должна иметь равные основную и дисперсную составляющие (SD= S-), обычно для этих целей используют воду, т.к. она нейтральна по шкале Льюиса.

Поверхностная реология Реология изучает поведение жидкостей – их вязкость и эластичность. Поверхностная реология ис следует, как влияет изменение размера поверхности на поверхностное натяжение. Не следует смешивать понятия «реология течения» и «реология поверхности». Объектами поверхностной рео логии являются растворы, содержащие ПАВ и меняющие поверхностное (межфазное) натяжение при деформации поверхности. При расширении поверхности (например, растяжение, пеноо бразование и т.п.) активные молекулы из толщи среды вклиниваются в образовавшиеся «пустоты», что приводит к снижению поверхностного натяжения.

При изучении поверхностной реологии рассчитывают 2 параметра, характеризующие поведение поверхности: модуль эластичности (E’) и модуль вязкости (Е”). Модуль эластичности пропорцио нален размеру деформации поверхности, а модуль вязкости – скорости расширения или сжатия поверхности. Для исследования реологии поверхности и получения данных модулей применяется метод висящей капли. Капля деформируется за счет колебаний (осцилляции) – ODM-метод или за счёт расширения – EDM-метод.

В методе осциллирующей капли (ODM-метод) висящая капля расширяется и сжимается с опре деленной периодичностью. В результате деформации поверхностного натяжения и поверхности во времени представляют синусоиды. Если наблюдается сдвиг фазы между синусоидой поверх ностного натяжения и синусоидой площади поверхности, то это означает, что молекулам в объеме необходимо некоторое время, чтобы среагировать на изменение внешних условий.

Сдвиг фаз и колебание поверхностного натяжения зависят от частоты колебаний, относительного изменения площади капли, от концентрации ПАВ в жидкости, от свойств ПАВ.

Метод колеблющейся капли (EDM-метод) позволяет изучать отклик поверхности на изменение условий и релаксацию поверхности. В данном методе висящую каплю расширяют или сжимают с определенной скоростью, а затем удерживают площадь поверхности постоянной. В этом из мерении записывают отклик поверхности на деформацию (изменение поверхностного натяжения во времени). В зависимости от размера и активности молекул ПАВ время релаксации может зани мать от нескольких минут до нескольких часов. На основе этого метода рассчитывается суммар ный модуль эластичности (Е).

Пенообразование Пенообразование встречается во многих технологических процессах либо как целевой, либо как нежелательный (побочный) продукт.

Распад пены происходит по трем фазам:

• Выделение воды без распада • Распад с одновременным выделением воды • Распад после полного обезвоживания Институт коллоидов и поверхностей Макса Планка запатентовал параметры tdev и ttr, описываю щие кинетику распада пены и выделение из нее воды. Параметры описывают стабильность пен на базе научных данных, характеризуют пену в краткосрочном периоде, позволяют судить о ста бильности пен. В дополнение к параметрам tdev и ttr, рассчитанные данные позволяют судить об обычных характеристиках пены в отношении стабильности и распада.

Газовая фаза над пеной и, как правило, жидкость проницаемы для света, в то время, как колонка пены поглощает выделяемый свет. Границы двух фаз (жидкость/пена и пена/воздух) определяются с помощью измерения различий в интенсивности света. Даже для непрозрачных жидкостей мож но получить ряд интересных данных.

В зависимости от времени определяются высота столба жидкости h1 и пены hf (f = «foam»). Во время образования пены её высота hf постоянно увеличивалась, в то время, как высота столба жидкости h1 - уменьшалась. Причина этого заключается в том, что во время создания пены жид кость включается в пенную фазу, что и приводит к снижению объема. В то же время высота пены увеличивается.

После окончания формирования пены (в момент времени tend) высота пены имеет максимальное значение, а высота жидкости – минимальное.

В последующий период времени (t tend) происходит разрушение пены в три этапа. Сначала из пены выделяется вода, что приводит к увеличению высоты жидкости (h1) и снижению высоты пены (hf). На этой стадии общая высота H = h1 + hf остается постоянной, т.к. сокращение одного столб ца компенсируется приростом другого. Окончание первого этапа обозначается tdev («deviation time») и соответствует началу разрушения пены.

На втором этапе пена начинает схлопываться, при этом процесс выделения воды продолжа ется. В это время общая высота Н начинает уменьшаться. Окончание этой фазы обозначают ttr («transition time») – это точка окончания выделения воды.

На третьем этапе вода уже не выделяется, а высота пены снижается за счет разрыва тонких пле нок. Общая высота на данном этапе снижается медленнее, чем на второй стадии.

Кривую, описывающую разрушение пены, можно описать с помощью математического уравне ния, в котором задействованы выше описанные параметры. Оба параметра tdev и ttr характери зуют стабильность пен: чем выше значения, тем более стабильна пена. Склонность вещества к пенообразованию напрямую коррелируется с максимальным значением общей высоты Н.

Области применения (решаемые задачи) Ниже приведено несколько наиболее ярких примеров по применению оборудования KRUSS для исследований в различных областях. Не забывайте проводить аналогии между предметами исследований, например, смачиваемость человеческого волоса, стекловолокна и хлопчатобумажной нити можно измерить по одной технологии, одним и тем же прибором.

Характеристика волос Свойства волос меняются в результате возраста, воздействия света, химической или термической обработки и т.п., именно, поэтому со временем приходится подбирать новый шампунь. Изучить типы волос и их взаимодействие с различными жидкостями (спиртами, маслами, водой и т.п.), изменение свойств волос (блеска, гидрофобности) по сле термической или химической обработки можно с помощью метода одиночного волокна (тензиометр K100SF).

На поверхности волос имеются свободные ионы, которые определяют поверхностную энергию волоса. Шампунь, бальзам, краска также имеет определенную поверхностную энергию (поверхностное натяжение). Если энергии волоса и краски сопоставимы, то краска будет держаться на волосах, в противном случае она стечет;

правильно подобранный шампунь будет смачивать волосы и промывать их.

Исследования показали, что волосы, обработанные полимером, имеют максимальное смачивание этиленгли колем;

седые волосы, наоборот, показывают минимальное смачивание. Степень смачивания необработанных каштановых волос увеличивается, когда их окрашивают или обрабатывают полимером. Обесцвечивание волос приводит к тому, что они становятся жесткими и значительно лучше смачиваются этиленгликолем. Таким образом, степень изменения свойств поверхности можно отследить по степени изменения её смачивания.

Приживаемость искусственного материала (импланта) в тканях Основной задачей биомедицинской инженерии в настоящее время является получение искусственных материалов для внедрения в человеческий организм. Такие материалы могут применяться для протезирования костей или их частей, су ставов, зубов, кожи, волос, сухожилий и мышечной ткани, а также для создания внутренних органов. К таким материалам предъявляют очень высокие требования.

Например, поверхность зубного протеза должна плохо смачиваться для предотвращения появления многочисленных микро организмов (биофобность), но центральная часть должна легко приживаться в живых тканях (биофильность). Модификация свойств поверхности искусственных материалов возможна с помощью плазмы, нанесения специальных покрытий и т.п.


Изменение поверхности самого импланта может оптимизировать межфазное натяжение только до определенного предела. Специальное поверх ностное покрытие позволяет достигнуть необходимых показателей вне зависимости от механических свойств. Исследование поверхностных свойств имплантата основано на измерении краевого угла и расчете свободной энергии поверхности с помощью приборов серии DSA.

Модификация поверхности плазмой В последнее время возрастает интерес к многослойным пластинчатым структурам, особенно в области сверхпро водниковых материалов, используемых при высоких частотах и температурах. Производство многослойных крем ниевых пластин основано на их прямом связывании за счет Ван-дер-Ваальсовых и водородных сил. В связи с тем, что современные технологии позволяют производить поверхности с показателями шероховатости менее 1 нм, силы адгезии по своим значениям приближаются к значениям межмолекулярных сил.

Во время обработки поверхности многослойной пластины кислородной плазмой образуется тонкий слой оксида кремния, толщина которого зависит от времени обработки. Изменение свойств поверхности можно контролировать с помощью краевого угла и свободной энергии. Увеличение продолжительности плазменной обработки приводит к увеличению свободной энергии поверхности, при этом в основном увеличивается ее полярная составляющая. Это вполне объяснимо, т.к. в результате обработки на поверхности остаются полярные связи, насыщенные гидроксиль ными группами и водородом (Si-H, Si-OH).

Приборы для измерения краевого угла смачивания серии DSA позволяют в короткие сроки и при минимальных за тратах оценить свойства как поверхности, так и жидкостей, с которыми она будет контактировать. Изучение поверх ностных свойств материалов позволяет не только создавать новые материалы, но и рационально использовать уже имеющиеся материалы и технологии, для достижения наилучшего возможного результата.

Поверхностные свойства силоксановых покрытий Полисилоксаны широко применяются при изготовлении покрытий для различных поверхностей, в частности, на их основе производятся различные лакокрасочные материалы (краски, пропитки, шпаклевки и т.п.). Силоксаны обла дают наименьшим поверхностным натяжением из всех известных рабочих жидкостей. В результате обработки поверх ности полисилоксановым раствором улучшается ее термическая стабильность, адгезия, водо- и грязеотталкивающие свойства. Увеличение стабильности поверхности может быть оценено с помощью измерения краевого угла смачива ния и поверхностного натяжения.

Уменьшение поверхностного натяжения напрямую зависит от содержания диметилоксида кремния: чем больше групп –[SiO(CH3)2] –, тем меньше поверхностное натяжение силоксана. Эфиры в меньшей степени изменяют поверхностное натяжение, но в свою очередь улучшают показатели скольжения и термостабильности. Если необходимо нанести но вое покрытие на лакированную поверхность, поверхностное натяжение нового покрытия не должно быть слишком низ ким, иначе новое покрытие не приклеится к предыдущему слою. Необходимое значение поверхностного натяжения достигается подбором соотношения полиэфирных групп и диметилоксида кремния.

Важно знать поверхностные свойства покрытий, которые используются для защиты материалов в различных условиях (при высокой влажности, темпе ратуре, загазованности и т.п.). Пропитывающие и покровные материалы подбираются в зависимости от того эффекта, который необходимо достичь.

Близкие по свойствам материалы дают различный результат, и для того, чтобы разобраться в истинной природе такого поведения, необходим пра вильный подход к исследованию и подбору подходящего покрытия.

Моделирование условий нефтяных пластов Потребность в нефтяном топливе постоянно растет, поэтому с каждым годом все острее встает вопрос по вышения нефтеотдачи пластов. Системы DSA100 high pressure позволяют моделировать пластовые условия и изучать взаимодействие горных пород с образцами жидкостей в условиях высокого давления и температуры.

Определение межфазного натяжения между раствором ПАВ и нефтью, а также краевого угла в трехфазной системе (порода - нефть - раствор ПАВ) позволяют количественно определить капиллярное давление и воз можность извлечения нефти. Согласно уравнению Юнга, снижение поверхностного натяжения приводит к сни жению краевого угла, т.е. к улучшению смачивания поверхности водными растворами ПАВ.

Определение межфазного натяжения по контурам висящей капли рассчитывается на базе формулы Лапла са, перепад давлений на границе раздела фаз прямо пропорционален межфазному натяжению и обратно пропорционален радиусу кривизны капли. Программное обеспечение DSA, разработанное фирмой KRUSS, позволяет записывать изображения капель и после оценивать их.

Качество трансформаторного масла Контроль качества трансформаторного масла и степень его загрязнения определяют согласно ASTM D971: на границе мас ло/вода измеряется межфазное натяжение (МН) с помощью метода кольца. Данный метод позволяет определить даже не большое количество растворенных полярных загрязнителей или продуктов окисления. Высокое значение МН в новом масле означает отсутствие нежелательных загрязнителей.

За исключением некоторых синтетических жидкостей, базовые масла (минеральные масла, полиальфаолефины) являются гидрофобными жидкостями, не смешивающимися с водой и имеющими высокое поверхностное натяжение за счет неполяр ной составляющей. Со временем загрязненное масло будет больше взаимодействовать с водой за счет накопления в нем гидрофильных поверхностно-активных веществ (ПАВ), адсорбирующихся на границе масло-вода. В результате, чем старше масло, тем легче оно контактирует с водой;

при этом межфазное натяжение на границе масло-вода снижается. Межфазное натяжение пропорционально концентрации и полярности ПАВ. Увеличение вязкости соответствует увеличению МН, однако увеличение температуры снижает МН между водой и маслом. Следует заметить, что при определенной повышенной темпе ратуре границы между веществами стираются.

Стабильность эмульсий типа «масло в воде»

Процессы добычи нефти сопровождаются образованием водонефтяных эмульсий. В скважине нефть соприка сается с пластовыми водами, но при естественных условиях эмульсии не образуется. Для образования эмульсии необходимо наличие в нефти природных эмульгаторов или поверхностно-активных веществ (ПАВ) таких, как смо лы, асфальтены, механические примеси (глина), а, кроме того, наличие сильного механического воздействия (пе ремешивания), которое и осуществляется при заборе нефти и транспортировке ее по стволу скважины. Для раз рушения эмульсий широко используют химические реагенты – деэмульгаторы, которые представляют собой ПАВ, которые адсорбируются на границе раздела фаз «нефть-вода» и вытесняют (замещают) природные эмульгаторы.

Изучение свойств нефтяных эмульсий позволят подобрать наиболее эффективный метод воздействия на нее. При изучении стабильности эмульсии особое внимание уделяют определению межфазного натяжения (МН) на гра нице раздела фаз нефть/вода. При этом исследуют влияние температуры, времени обработки, типа стабилизатора/деэмульгатора на поведение эмульсии. Нефтяные эмульсии имеют очень низкое межфазное натяжение, поэтому обычные методы кольца Дью Нуи или пластины Вильгельми не всегда позволяют уловить изменения в системе. Для работы с нефтяными эмульсиями был разработан специальный тензиометр SITE100.

Изучение адгезии покрытий Оптимизация процесса нанесения покрытия включает контроль реологических и поверхностных свойств наносимо го материала. Адгезионные свойства покрытия должны сохраняться длительное время. Энергия слипания покрытия/ подложки (известная также как работа адгезии) характеризует систему в коротком периоде, а межфазное натяже ние между покрытием и подложкой – в длительном периоде. Коэффициент растекания покрытия по подложке опреде ляет равномерность первоначального смачивания. Любое изменение поверхности подложки или свойств наносимого материала приведет к изменению всех трех параметров. Задача технолога - оптимизировать эти параметры.

Поверхностные свойства пластизоля (подложки) оцениваются с помощью свободной энергии поверхности, вклю чающей в себя полярную и дисперсную составляющие, которые можно рассчитать на основе краевого угла смачивания (приборы серии DSA). По верхностное натяжение наносимого материала (покрытия) измеряют с помощью тензиометра серии K.

Исследования показали важность таких параметров как коэффициент растекания, работа адгезии и межфазное натяжение, а также взаимосвязь между ними. Знание поверхностного натяжения и свободной энергии поверхности не достаточно для решения проблем равномерного нанесения покрытий и их долгосрочной службы;

необходимо знать полярные и дисперсные составляющие взаимодействующих элементов. Зачастую бывает трудно модифицировать поверхность, на которую наносят покрытие, и значительно легче изменить свойства самого покрытия.

Устойчивость пены водных растворов ПАВ С помощью DFA100 сравнили три поверхностно-активных вещества с разной склонностью к пенообразованию, которые характеризовали с помощью двух параметров hmax и tdev. В качестве ПАВ были взяты криптоамонийные алкилы полигликоли вого эфира карбонатов, которые могут быть адаптированы под разные задачи за счет варьирования длины гидрофобной алкильной группы или полярной цепи полиэфира. Тип «А» состоял на 65-70% из молекул с цепью С12 и максимум на 25% из молекул С14. Тип «В» состоял почти на 98% из молекул С12, а тип «С» - на 98% из С8. Ожидалось, что стабильность пены снижается от А к С (согласно информации производителя).

Стабильность пен исследуемых растворов ПАВ, предсказанная производителем, хорошо подтверждается с помощью параметра tdev. На основании полученных данных сделали вывод, что разный химический состав веществ больше влияет на стабильность, чем на склонность к пенообразованию.


Контроль чистоты емкостей хранения Ёмкости, используемые для хранения продуктов, должны быть очищены и продезинфицированы перед повторным запол нением. Даже небольшие количества поверхностно-активных веществ, остающихся в ёмкости, могут повлиять на качество продукта, в частности, могут привести к снижению стабильности пены пива. Исследовательские центры и лаборатории по контролю качества на пивоваренных заводах Г ермании используют процессорный тензиометр K100 для определения малых количеств примесей (поверхностно-активных веществ, растворов для дезинфекции) по методу пластины Вильгельми.

Цистерны после очистки с помощью моющих и дезинфицирующих средств промывают свежей водой;

чистая вода имеет поверхностное натяжение около 73 мН/м (при 15°С). Емкость готова к повторному заполнению пивом только в том случае, если поверхностное натяжение промывающей воды как минимум 71,0 мН/м (значение найдено на основе испытаний). В зависимости от размера цистерны (при одинаковой процедуре очистки и посто янной концентрации поверхностно-активных и дезинфицирующих средств в моющем растворе) можно установить минимальное количество чистой воды для промывки.

Оптимизация краски для глубокой печати на водной основе Гравюрная печать отлично подходит для воспроизведения изображения. Краски для глубокой печати на водной основе включают в себя много компонентов, в том числе спирты и ПАВ для снижения поверхностного натяжения чернил, что, в свою очередь, способствует их быстрому высыханию. Без добавления ПАВ краска не будет хорошо переноситься с гравюрного вала на бумагу, кроме того, краска будет плохо прилипать к бумаге, и печать будет долгой. Если поверхностное натяжение краски превышает допустимые значения (в зависимости от поверхности, на которой печатают), то качество печати может значительно упасть.

Смачивание чернилами печатного пресса – это динамический процесс: чернила на поверхности бумаги быстро высыхают, и поверхностное натяжение никогда не достигает равновесия. Изменение поверхностного натяжения во времени зависит, в большей степени, от скорости, с которой активный компонент достигает поверхности (кине тический фактор). Результаты динамического поверхностного натяжения отличаются от статического (равновесного) натяжения: чем выше возраст поверхности, тем ниже динамическое поверхностное натяжение. Для характеристики поведения поверхностно-активных веществ в быстропротекающих процессах применяют тензиометр ВР100.

Адгезия вязких пастообразных красок Эффективность нанесения краски, ее растекание и прилипание к разным поверхностям обусловлена свободной энергией поверхности, в аспекте полярной и дисперсной частей обоих компонентов (краски и поверхности). Для сравнения двух пастообразных красок по отношению их нанесения на твердую поверхность необходимо знать СЭП (на основе двухкомпонентной модели Фоукса) и адгезионные свойства красок.

Были исследованы 2 краски: краска (А), которая показывает очень хорошие адгезионные свойства, и краска (В), которая плохо переходит на печатное покрытие и имеет плохое качество печати (плохие адгезионные свойства).

Сначала измерили СЭП и полярные компоненты для чистых красок, а потом для их эмульсий с 15% (об.) увлажняю щего раствора. Чтобы лучше понять, почему увлажняющий раствор по-разному действует на краски, было измере но поверхностное натяжение раствора с помощью тензиометра K100, а после были рассчитаны его полярные и дисперсные компоненты. Для полноты картины исследовали четыре разные поверхности (печатную и непечатную поверхности, новое и старое покрытия) на предмет СЭП, полярной и дисперсной составляющих. В результате было получено заключение, что для улучшения качества печати с помощью краски (В) необходимо снизить ее полярность и увеличить поверхностное натяжение для улучшения адгезионных характеристик.

Флотация растворами катионных ПАВ Один из главных методов обогащения полезными ископаемыми в горнодобывающей промышленности – флота ция, которая основана на различной смачиваемости частиц твердой фазы жидкостью (водой) с поверхностно активными веществами. Катионные ПАВ (первичные и вторичные амины, соли четвертичных аммониевых оснований и аминоэфиры с короткой разветвленной цепью) используются для флотации калийных солей, кварца, силикатов, сульфидов и т.д. Некоторые катионные ПАВ так сильно «прицепляются» к металлу, например, к платине, что исклю чают возможность измерить поверхностное натяжение методом Дью Нуи или Вильгельми.

Так как металлическая пластина имеет некоторые проблемы при измерении растворов катионных ПАВ, то пла стину сделали из хроматографической бумаги, которая не набухает во время смачивания (найдена эксперимен тально). И хотя катионные ПАВ тоже адсорбируются на ней, они не гидрофобизируют ее. Смачиваемость в основ ном определяется порозностью бумаги. Использование бумажной пластины Вильгельми позволяет определять поверхностное натяжение и ККМ растворов катионных ПАВ.

Контроль качества поверхностей Контроль качества продукции должен осуществляться быстро и «на месте». Во время мониторинга технология оценки должна быть мобильной и неразрушающей, MobileDrop полностью соответствует данной технологии. При производстве стеклопакетов перед склеиванием элементов места соединения тщательно очищают для улучше ния адгезионных свойств. Загрязнения могут привести к плохому сцеплению с уплотняющим материалом, что, в свою очередь, может привести к образованию пузырьков воздуха, а в дальнейшем – к поломке конструкции. Чи стота краев стекла может быть проверена с помощью мобильных приборов для измерения краевого угла.

Поверхность стекол должна быть гидрофобная, что характеризуется довольно большим краевым углом. Качество поверхности может быть определено уже визуально по форме капли, но для чистоты анализа лучше получить циф ровую характеристику поверхности. Эффективность процедуры очистки поверхности может быть очень легко про контролирована по данным угла смачивания. Будущие проблемы можно предотвратить еще на ранней стадии.

Исследование свойств человеческой кожи Человеческая кожа, подобно другим поверхностям, имеет поверхностную энергию, которая может быть измерена.

Одной энергии поверхности человеческой кожи не достаточно. Необходимо принимать во внимание различные типы кожи: кожа может быть сухой, жирной, нормальной или смешанной. Если известны профили энергий всех этих типов кожи, то можно предсказать смачивающие свойства разных жидкостей. При подборе косметических продуктов не обходимо учитывать как свойства кожи, так и поверхностные свойства кремов, шампуней и т.п. Смачивающие свойства косметических продуктов могут быть определены, когда поверхностно-активные вещества (ПАВ) «начинают работать».

При помощи системы для анализа формы капли можно определить контактный угол разных жидкостей на коже. Затем по этим данным может быть определена свободная энергия поверхности. Совокупность данных по всем типам кожи откры вает путь для избирательного подбора косметических средств на основе таких молекулярных характеристик, как поляр ность. При этом число экспериментов, которые необходимо провести на добровольцах, может быть сильно сокращено.

Защита древесины от влаги Древесина, обработанная под давлением, различается в зависимости от количества адсорбированного актив ного вещества на кубический метр и, как следствие, может применяться в различных условиях. Согласно англий ской классификации, обработанная древесина делится на 4 группы в зависимости от концентрации пропитки.

Рассматривая защиту древесины от влажности на долгосрочный период, следует учесть два параметра: крае вой угол смачивания поверхности водой и межфазное натяжение между покрытием и древесиной. Чем больше краевой угол, тем лучше проявляются водоотталкивающие свойства. Последние исследования межфазного взаи модействия вода-дерево и дерево-покрытие показали тенденцию к замещению фаз, т.е. к разрыву связей дерево покрытие под действием влаги, что выгодно с точки зрения термодинамики.

Были изучены свойства 5 образцов древесины с различной степенью обработки (пропитки под давлением);

увеличение активного компонента (про питки) приводит к снижению СЭП и полярности поверхности древесины. В результате комплексного подхода к поверхностным свойствам (изучению смачиваемости, полярности, межфазного натяжения) можно подобрать стабильные покрытия для древесины различного качества. Пористость дре весины также влияет на адсорбцию покрытия и на его свойства, но этот вопрос пока изучается.

Разработка противообледенительных жидкостей Небольшое количество льда или снега толщиною всего 0,36 мм может вызвать шероховатость поверхности самолета, вследствие которой машина теряет маневренность и взлетает более тяжело, лёд также добав ляет дополнительный вес. Перед вылетом самолет проходит противообледенительную обработку: de-icing («де-айсинг»), суть которой заключается в удалении снега и льда с поверхностей самолета с помощью специальных машин. Существует также процедура, предотвращающая образование льда – «анти-айсинг»

(anti-icing), которая заключается в опрыскивании поверхностей специальными противообледенительными жидкостями. Обработка поверхностей всегда происходит перед взлётом, т.к. используемые жидкости дей ствуют всего 10-15 минут.

Качество противообледенительных жидкостей определяют по нескольким параметрам, в том числе по поверхностному натяжению. Единого стан дарта на данный показатель нет, компании пользуются ASTM либо выпускают «Технические условия». Поверхностное натяжение должно быть как можно ниже, чтобы жидкость растекалась по поверхности самолета и ложилась ровным слоем. Для отечественных авиакомпаний данный параметр является дополнительным и его можно не определять совсем. Но если поверхностное натяжение будет слишком большим, то жидкость просто скатит ся с крыла, словно капля масла, скользящая по тефлоновой сковородке. Поверхностное натяжение определяют по методу отрыва кольца с помощью тензиометра серии K.

Адсорбция бумаги Производители бумаги знают, что для разных целей нужна бумага с разными свойствами. Высококачествен ная бумага для письма должна хорошо впитывать, для этого ее покрывают каолином, и должна иметь высокую гладкость и лоск (без покрытия). Преимущества такой бумаги проявляются во время печати: ориентация ка пилляров внутри бумаги такова, что она способствует удалению основного растворителя чернил, а цветовой пигмент остается на поверхности бумаги (впитываемость чернил).

Поверхностные свойства бумаги можно определить с помощью метода Вашбурна (тензиометры K100), этот метод также позволит определить постоянную капилляров в зависимости от расположения образца.

Аэрозоли для сельского хозяйства В сельском хозяйстве для борьбы с насекомыми, сорняками, грибами и плесенью применяют специальные аэрозоли. Каждый пестицид, гербицид или фунгицид перед разбрызгиванием растворяют в воде, содержа щей поверхностно-активные вещества. Поверхность листьев культур и сорняков часто имеет водоотталкиваю щие свойства, кроме того, большинство из них имеет волосяной покров. Без применения ПАВ капли аэрозоля будут иметь очень высокое поверхностное натяжение и будут скатываться с листьев.

Сельскохозяйственные спреи изменяют поверхностное натяжение после формирования капли на кончике распылителя: пока капля летит по воздуху, возраст ее поверхности увеличивается, и все больше ПАВ ока зывается на ее поверхности. Таким образом, поверхностное натяжение капли снижается, пока она пере мещается от распылителя до листа поверхности. Если спрей слишком разбавлен или в нем мало ПАВ, то от него может быть мало пользы (или вреда) растениям.

Исследование и сравнение воздействия разных пестицидов, фунгицидов и т.п. можно провести с помощью тензиометра ВР100 по методу максималь ного давления в пузырьке. Данный метод позволит не только оценить как быстро снижается поверхностное натяжение во времени, но и сравнить несколько схожих препаратов.

Очистка печатных плат от флюса Края плат сначала очищают, а обнаженная медь покрывается припоем в жидком флюсе. Флюс – смесь органических компаундов для очистки меди на печатных платах и предварительного окисления меди и припоя, во время нагрева платы. Большинство флюсов кислые, чтобы травить медь. После нанесения электронных компонентов на плату и пайки необходимо удалить остатки флюса с платы. При расположении элементов на поверхности платы, а не в отверстиях, стало сложнее очищать плату после пайки, т.к. флюс проникает во все отверстия. Для этих целей используют очисти тели избирательного действия.

В прошлом для очистки от флюса использовали хлорсодержащие растворители, выбросы от подобных компонентов разрушают озоновый слой. В настоящее время выпускаются очистители на водной основе, содержащие специаль ные ПАВ для снижения поверхностного натяжения раствора, т.к. флюс имеет небольшую свободную энергию поверх ности. Краевой угол смачивания очистителя на поверхности флюса – хороший показатель качества растворителя.

Более низкие краевые углы свидетельствуют о том, что очиститель будет лучше проникать в углубления и зазоры, а зна чит, будет лучше очищать поверхность. В настоящее время разработан специальный прибор TVA100 для измерения краевого угла в труднодоступных местах.

Контроль смачиваемости паст для снятия отпечатков зубов Один из ведущих производителей паст для снятия зубных слепков использует прибор для измерения краевого угла для определения смачиваемости поливинилсилоксановых (ПВС) паст во времени. Смачиваемость ПВС можно улучшить за счет введения ПАВ в продукт. Например, новый класс ПКС (полиэфир карбоносилановых) паст сравнивался с другими материалами на основании краевого угла с водой. Образец (основание и каталитическая паста) смешивались, че рез 15 минут на него дозировалась капля воды, а после этого измеряли краевой угол через 10 секунд и через 3 минуты.

ПКС паста показала превосходные результаты, т.к. имеет низкий краевой угол через 10 секунд. Во время движения происходит диффузия молекул ПАВ из ПКС в водную фазу, что приводит к снижению поверхностного натяжения.

Контроль эффективности работы силиконовых изоляторов Силиконовые изоляционные материалы для высокого напряжения применяют метод лежащей капли для оценки эф фективности системы. Свежий изоляционный материал очень гидрофобен и на границе с водой имеет краевой угол свыше 90°. Гидрофобность необходима, чтобы материал не смачивался во время дождя, содержащего промышленные загрязнители (серу и копоть). Замкнутая пленка воды или проводящих загрязнений (ионов) может привести к электри ческому замыканию.

Определение краевого угла позволяет контролировать снижение уровня гидрофобности изоляционного материала, и как следствие, уменьшение его эффективности. Искусственное старение нового изоляционного материала и изме рение краевого угла по воде позволит уже в лаборатории предсказать допустимое время использования подобных изоляторов.

Пены для тушения пожара При ликвидации возгорания нефти пожарные добавляют химические реагенты в воду, при разбрызгивании по лученной смеси образуется пена, которую и используют для тушения. Эти водные пленкообразующие пены очень стабильны, огромное количество пены можно получить при незначительном добавлении реагента. Пена должна иметь поверхностное натяжение ниже, чем у масла, чтобы распределиться на его поверхности.

Каждая партия реагента тщательно контролируется. Типичный метод контроля – измерение межфазного натя жения на границе раствор реагента – циклогексан с помощью метода отрыва кольца (тензиометры серии K).

Исходное межфазное натяжение около 15 мН/м. Большинство систем масло/вода содержат поверхностно активные вещества, поэтому межфазное натяжение со временем будет снижаться (по мере увеличения кон центрации ПАВ на поверхности). Однако в данной системе (раствор реагента / циклогексан) межфазное на тяжение будет увеличиваться. Автоматический тензиометр K100 сможет отследить эти изменения. Причиной аномального увеличения межфазного натяжения будет то, что ПАВ сначала будет концентрироваться на поверхности масло/вода. Затем он будет проникать в циклогексан, при этом его концентрация на границе масло/вода снизится, а межфазное натяжение – увеличится.

Склонность топлива к поглощению воды Тяжелая техника (бульдозеры, землеройные машины, бронированные автомобили и т.п.) работают при различных погодных условиях. Они имеют большие топливные баки для снижения времени на дозаправку. Во время работы машины топливо нагревается, и после при охлаждении в топливе может конденсироваться влага из воздуха. При сутствие воды в топливе снижает эффективность работы и увеличивает коррозию отдельных частей. Для снижения этих проблем между топливным баком и системой прокачки и впрыска устанавливают сепаратор, который пред ставляет собой фильтр, пропускающий воду, но не топливо.

Производители сепараторов для двигателей тестируют их на смеси дизельного топлива и воды. Согласно данному методу контроля межфазное натяжение на границе дизельного топлива и воды должно быть 25-35 мН/м. Если меж фазное натяжение меньше 25 мН/м, то сепарация происходит плохо, значения свыше 35 мН/м означает, что сепа рационный материал работает хорошо.

Производство бумаги Бумага производится из целлюлозного волокна, получаемого из древесины. Древесная пульпа в воде обрабатывается специальным образом, чтобы удалить нежелаемые компоненты, например, лигнин, который связывает волокна в древе сине. Суспензия пульпы в жидкости затем подается на устройство, спроектированное для гидратирования поверхности целлюлозного волокна. После этого суспензия, содержащая 0.5% волокон по массе, готова к производству бумаги.

Для формовки сырье загружают в некий экран, поверхность которого должна иметь низкое поверхностное натяжение.

Пленки воды вокруг целлюлозных волокон при прессовании обеспечивают образование водородных связей между волок нами. Высокое поверхностное натяжение приведет к высокой степени сжатия и получению прочных листов. Часто перед формовкой пульпу промывают от ПАВ и повторно суспендируют. Среднее значение поверхностного натяжения пульпы для получения хорошей бумаги около 65 мН/м.

Печать на полимерных плёнках Полиолефильные пленки (полиэтилен или полипропилен) широко используются в качестве упаковки для продуктов питания и предметов бытовой химии. На эти пленки часто наносят изображение и надписи, отличающие один продукт от другого.

Печатающие компании обычно используют чернила на основе растворителя, однако, производители чернил производят специальные краски на водной основе с низким содержание летучих органических соединений для печати на пленках.

Полиолефины имеют низкую энергию поверхности (20-25 мД/м2), в связи с чем они плохо смачиваются даже чернилами на базе растворителя. В результате чего может получиться плохое, некачественное изображение. Для улучшения печати по верхность пленки обрабатывают для повышения поверхностной энергии. Один из методов обработки – коронный разряд, в результате которого образуется озон, который в свою очередь способствует формированию на поверхности пленки сво бодных гидроксильных и карбонильных групп. В результате поверхностная энергия пленки увеличивается до 35-50 мД/м2. Во время хранения обработанной пленки поверхностная энергия будет снова снижаться, т.к. свободные группы будут взаимо действовать с органическими элементами из воздуха.

Контроль качества электронных чипов Производители электронных микрочипов для телефонных карт используют MobileDrop для контроля качества. На теле фонных картах с одной стороны можно увидеть электронные разъемы, а с другой стороны – механические связи.



Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.