|
Смачивание поверхностей на воздухе |
|
Рассмотрим каплю жидкого лакокрасочного материала с краевым углом в, помещенную на твердую горизонтальную поверхность в воздушной среде. Ее форма будет определяться совокупностью действующих сил в виде поверхностных натяжений на границе раздела фаз твердое тело — газ атг, твердое тело — жидкость атж и жидкость — газ ожг. Возможны три случая: 1) полное смачивание — угол в равен нулю или близок к нему, жидкость свободно растекается по поверхности твердого тела; 2) неполное смачивание 0<в<90°, капля жидкости имеет форму шарового сегмента; 3) несмачивание — угол в превышает 90°, жидкость стремится уйти с поверхности или собраться в сферическую каплю. Связь смачивающих свойств жидкости с краевым углом выражается уравнением Юнга. Для удаления капли с поверхности должна быть затрачена работа W, которую можно вычислить как произведение работы адгезии Wa на площадь поверхности контакта жидкости с твердым телом. В свою очередь, работа адгезии Wa может быть определена как разность между (ажг+оТг) и поверхностным натяжением Отж и с учетом уравнения (2.3) выражена следующим уравнением. Произведение ОжгСОбО нередко называют энергией смачивания или адгезионным напряжением. Работа адгезии тем больше, чем сильнее взаимодействие контактирующих фаз. Поскольку смачивание связано с адсорбцией части жидкости на поверхности твердого тела, которая не может быть удалена, значения определяемой работы адгезии обычно меньше на величину. Доля адсорбционной составляюей работы адгезии для разных лакокрасочных материалов и подложек колеблется от долей процента до нескольких процентов. Адсорбционное взаимодействие благоприятствует смачиванию и растеканию жидкостей, краевой угол смачивания при этом уменьшается. Смачивание сопровождается выделением теплоты; ее значение составляет 10~3—10~5 кДж/см2. X. Д. Шенборн для характеристики процесса смачивания ввел коэффициент растекания S — разность между работой адгезии и работой когезии WK, численно равной.
|