Коллоидная химия
Инверсия смачиваемости поверхности
жүктеу/скачать 1,83 Mb.
|
Лекция коллоид рус
| 2.5.4. Инверсия смачиваемости поверхности
Инверсия смачиваемости поверхности заключается в качественном изменении смачиваемости поверхности за счет адсорбции ПАВ на твердой поверхности. Природу поверхности твердого тела, а значит, и характер смачивания можно изменить путем модифицирования поверхности, например, проведя её химическую обработку. Адсорбция ПАВ влияет не только на величину, но даже на знак cosθ (но не всегда! — см. б) . Если в процессе обработки поверхности происходит изменение смачиваемости на противоположное, говорят об инверсии поверхности. Концентрация раствора ПАВ, при которой это происходит, называется точкой инверсии (т. О). а б c osθ cosθ 1 о с с Рис.2.43. Изменение смачиваемости поверхности Если увеличить концентрацию обрабатывающего вещества выше оптимальной, при которой образуется монослой, то можно получить противоположный результат из-за образования полислоя на поверхности: c osθ cosθ с Рис.2.44. Изменение смачиваемости поверхности при образовании полислоев Это может привести ко второй точке инверсии. При управлении избирательным смачиванием ПАВ можно вводить как в водную, так и в масляную фазы. В зависимости от природы ПАВ можно осуществляться как гидрофилизация, так и гидрофобизация поверхности. Для этого используют маслорастворимые ПАВ или водорастворимые ПАВ. При этом возможно полное растекание масляной фазы на границе т/вода и полное оттеснение последней и наоборот. Н 2О Н2О с6н6 Н2О с 6н6
Рис. 2.45. Олеофилизация поверхности при использовании маслорастворимых ПАВ Один из широко распространенных способов изменения свойств поверхности основан на адсорбции поверхностно-активных веществ. Влияние ПАВ на смачивание зависит от того, на какой поверхности раздела фаз они адсорбируются - на твердой поверхности или на поверхности жидкость - газ. Если поверхность твердого тела гидрофобная, то из водных растворов ПАВ адсорбируются и на твердой поверхности, и на границе раствор - газ, ориентируясь при этом в соответствии с правилом выравнивания полярностей Ребиндера. В результате значения жг и тж уменьшаются, твердая поверхность становится менее гидрофобной. Происходит гидрофилизация поверхности. Может вообще произойти переход от несмачивания к смачиванию, т.е. инверсия смачивания. Если поверхность твердого тела гидрофильная, вода хорошо смачивает её, и адсорбция ПАВ в основном происходит на границе жидкость-газ. В этом случае изменение связано с уменьшением жг. Возможность изменить природу поверхности твердого тела, придавая ей гидрофильность или гидрофобность, широко используют в полиграфической технологии при изготовлении форм офсетной печати. Для получения на поверхности формы печатающих элементов, которые должны хорошо смачиваться неполярной краской и плохо смачиваться водой (увлажняющим раствором), используют вещества, ориентирующиеся при адсорбции так, чтобы в сторону жидкости были обращены неполярные группы. Р ис.2.46. Ориентация молекул ПАВ на печатающих элементах формы плоской печати Для большей устойчивости полученной гидрофобной пленки необходимо, чтобы адсорбция указанных веществ была химической. Следует отметить, что только в этом случае и возможна указанная ориентация молекул – согласно правилу полярностей Ребиндера в сторону воды должны ориентироваться полярные группы. Взаимодействие молекул воды с углеводородными радикалами ПАВ слабее, чем с металлом, и поверхность формы гидрофобизуется. На рис.2.47. приведена зависимость cos смачивания водой поверхности меди, предварительно обработанной олеатом натрия, от концентрации олеата натрия. Видно, что при С1 достигается инверсия смачивания: гидрофильная поверхность становится гидрофобной. Р ис.2.47.Зависимость краевого угла смачивания поверхности медной пластины водой от концентрации С олеата натрия. Соп – оптимальная концентрация, выше которой увеличивать С не имеет смысла, С1 – концентрация инверсии смачивания.
жүктеу/скачать 1,83 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|