ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Избирательное смачивание гидрофильных и гидрофобных материалов из "Физико-химические основы смачивания и растекания" Влияние ПАВ на смачивание весьма сильно зависит от природы твердой поверхности, что проявляется наиболее отчетливо в условиях избирательного смачивания. Наиболее распространенный случай избирательного смачивания — контакт твердого тела с полярной жидкостью (вода, водные растворы) и неполярной у] лево-дородной жидкостью (для краткости ее условно называют маслом). Вместе с тем эти системы имеют большое прикладное значение (например, в технологии флотационных процессов) [1]. [c.168] ПАВ была гидрофильной, может л точки инверсии, стать гидрофобной. Такое изменение свойств поверхности твердого тела называется гидрофоби-зацией. [c.169] Поскольку ПАВ не адсорбируется на границе раздела вода — гидрофильная твердая поверхность, поверхностное натяжение этой границы 0ТВ не изменяется. Если адсорбция ПАВ на границе твердое тело — масло достаточна для снижения поверхностного натяжения до значения Отм сгтв, может произойти переход от положительных значений косинуса краевого угла к отрицательным и твердая поверхность будет лучше смачиваться маслом, чем водой произойдет инверсия смачивания. [c.169] соответствующая точке инверсии. Наклон изотермы смачивания характеризует смачивающее действие ПАВ. В связи с этим концентрация ПАВ в точке инверсии представляет важную физи-ко-химическую характеристику, которая используется для сравнения эффективности ПАВ, применяемых для управления смачиванием, например для управления флотационными процессами [1]. [c.170] Это соотношение объясняет линейный ход изотерм смачивания в области малых концентраций ПАВ. Вместе с тем уравнение (V. 6) показывает, что начальный наклон изотерм тем круче, чем больше адсорбционная активность ПАВ 1/Лтм на границе твердое тело — масло. Отсюда, используя правило Дюкло — Траубе, можно прогнозировать влияние длины углеводородной цепи членов гомологического ряда на ход изотермы избирательного смачивания гидрофильных твердых тел. [c.170] В качестве примера влияния ПАВ на избирательное смачивание гидрофильных твердых тел на рис. V. 2 приведены изотермы, полученные для системы платина — керосин — вода [1]. При кон такте с чистой водой платина гидрофильна. С увеличением кон цептрации ПАВ в керосине смачивание водой ухудшается. Вместе с тем обнаруживается различие краевых углов в зависимости от порядка соприкосновения платины с водой и маслом, т. е. проявляется порядковый гистерезис смачивания (см. V. 6). В присутствии раствора олеиновой кислоты происходит инверсия смачивания — платина гирофобизуется. [c.171] Рассмотрим теперь влияние ПАВ на избирательное смачивание гидрофобных твердых тел. Будем считать, что твердая поверхность однородна, т. е. состоит только из гидрофобных участков (такое допущение справедливо, например, по отношению к тальку, сере и некоторым другим абсолютно гидрофобным веществам). Адсорбция ПАВ из водных растворов в соответствии с правилом уравнивания полярностей в таких системах должна происходить в первую очередь на поверхности раздела фаз твердое тело — вода. Вместе с тем должна происходить адсорбция ПАВ и на поверхности раздела вода — масло. Молекулы ПАВ в адсорбционном слое на гидрофобной твердой поверхности ориентированы углеводородными цепями в сторону подложки, а полярными группами — в сторону воды. По мере увеличения концентрации ПАВ в водном растворе растет удельная адсорбция на границе твердое тело — вода и поверхность подложки становится менее гидрофобной. В результате гидрофилизации подложки может произойти инверсия смачивания переход от несмачивания твердой поверхности водой к смачиванию (см. рис. V. 1, кривая 5). Таким образом, при избирательном смачивании гидрофобных твердых тел при увеличении концентрации ПАВ в водном растворе равновесные краевые углы должны уменьшаться, т. е. dQold 1 0. [c.172] В качестве примера управления избирательным смачиванием гидрофобных минералов на рис. V. 3 приведена изотерма os 0 = = f( ) для системы тальк — бензол-—.вода. [c.173] Сильное влияние оказывают ПАВ и на смачивание гидрофобных полимеров. Например, при контакте воды с пластинами тефлона и полиэтилена, погруженными в масло (декан, изопропилди-фенил), происходит инверсия смачивания при использовании в качестве ПАВ додецил- или динонилнафталинсульфата натрия [185]. [c.173] Исчерпывающего объяснения постоянства краевых углов при избирательном смачивании в подобных системах пока нет. Возможно, что адсорбция ПАВ происходит на всех трех поверхностях раздела фаз, причем удельные адсорбции изменяются в одинаковой пропорции во всем интервале концентраций при этом условии и отношение (отм — Отв)/ Твм будет оставаться постоянным [303, 304]. [c.174] Постоянство краевых углов избирательного смачивания полимерных материалов имеет важное прикладное значение при стирке изделий из полимеров растворение ПАВ в воде еще не может повысить эффективность очистки полимерных тканей. Однако если загрязнения удаляются механически, присутствие ПАВ весьма полезно. ПАВ образуют на поверхности полимера адсорбционные слои, обладающие структурно-механическими свойствами тем самым они препятствуют повторному прилипанию загрязнений. Вместе с тем ПАВ могут уменьшать работу, необходимую для механического отделения загрязнений от подложки, так как адсорбция ПАВ уменьшает свободную энергию образующейся новой поверхности (проявляется эффект Ребиндера) [117, 303]. [c.174] Вернуться к основной статье