【我要印】訊：（三）、粘附、浸漬、鋪展和分散

　　顯然，將固體顆粒浸于液體中(一種分散方法)時(shí)所消耗的能量，可以用一個(gè)1×1×1厘米的立方體(固體的表面張力=σs) 浸入液體(液體的表面張力=σ1)中的情況來加以解釋，其過程就是將這些固體立方體自液體外放人液體內(nèi)，可以看出，有三個(gè)過程：即粘附功，浸漬功和鋪展功，這些功的總和就相等于分散功。

　　第一個(gè)與立方體有關(guān)的能量是在它與液體接觸以前：一個(gè)立方體有六個(gè)面，每一個(gè)面的表面積為一厘米2。對一厘米2的表面積來說，固體σs的表面張力和在固體表面中的能量，其數(shù)字大小是相等的。所以與固體立方體任何一個(gè)面有關(guān)的表面能都等于σs。同樣，在一厘米2液體表面中的表面能則相等于σ1。

　　1．粘附。當(dāng)將立方體的一個(gè)面與液體表面接觸(粘附)時(shí)，就會(huì)發(fā)生消耗能量，其情況是：原在一厘米2固體表面(σs)和一厘米2液體表面(σ1)中儲(chǔ)存的能，在它們接觸后，存在的能量就只有一厘米2的固—液界面(σs1)了。由于只有在接觸過程(粘附)中能量才發(fā)生變化。故

　　⊿E= Wa=σs1－σ1－σs                                       （2）

　　式中：Wa=粘附功。

　　2．浸漬。當(dāng)將立方體放入液體中與液面相平(但不超過液面)時(shí)，就會(huì)發(fā)生另一個(gè)能量的變化(浸漬)，此現(xiàn)象是在這個(gè)立方體未浸入液體中以前，它有四個(gè)面的能量(4σs)。浸入液體中以后，這些能量就失掉了，但生成的表面能則與立方體側(cè)面四個(gè)新生成的液—固界面(4σs1)相似。故

　　⊿E= Wi=4σs1－4σs                                              （3）

　　式中：Wi=浸漬功。

　　3．鋪展。最后一個(gè)過程就是將立方體的頂面也浸入于液體中，這就是鋪展。在這個(gè)過程中，立方體的頂面被兩個(gè)新的表面積所替代，即一個(gè)液體表面和一個(gè)液—固界面。與鋪展有關(guān)的能量消耗為：

　　⊿E= Ws=σ1+σs1－σs                                             （4）

　　式中：Ws=鋪展功。

　　4．分散，一個(gè)固體被液體所浸沒(與分散相同)的總功，是上述三個(gè)功的總和，即

　　⊿E= Wd=6σs1－6σs                                              （5）

　　式中：Wd=分散功。

　　雖然這里用一個(gè)一厘米3的立方體來說明分散過程中的各個(gè)階段，但它適用于所有的固體分散在液體(包括顏料分散在連結(jié)料)中的情況。

　�。ㄋ模�、將液體接觸角導(dǎo)入各種功的方程式

　　上面提到的各種功的方程式雖然是比較真實(shí)的，但卻不太切合實(shí)際，因?yàn)楣腆w表面以及固—液界面的表面張力是不太容易測得的。所以式（5）僅僅是提出了一個(gè)破解的方法。因而，在以上有關(guān)功的所有方程式中，－σ1cosθ可以取代σs1－σs。則：

　　Wa=－σ1（cosθ－1）

　　Wi=－4σ1（cosθ）

　　Ws=－σ1（cosθ－1）

　　Wd=－6σ1（cosθ）

　　可以看出，在上列四個(gè)方程式中，功的消耗可表現(xiàn)為兩個(gè)可測定的量，即液體的表面張力以及液體和固體表面形成的接觸角。通過對這兩個(gè)量的分析，就可計(jì)算出一個(gè)顏料分散體的分散難易程度。如在分散過程中的任何一個(gè)階段所需要的功是負(fù)數(shù)，則這個(gè)階段的過程就會(huì)自然發(fā)生(因?yàn)橐呀?jīng)儲(chǔ)存在表面中的能量就足以使這個(gè)過程發(fā)生了)。反之，如果需要的功是正數(shù)，則就需要外力的幫助了。如果需要的功是零，則說明在開始和最后的過程之間是平衡的，過程需要的能量也最小。

　　在分散過程中三個(gè)階段不同接觸角所消耗的功中可以看出：在粘附功中其過程是不變的。當(dāng)液體的接觸角小于90°時(shí)，才可能發(fā)生自然浸漬，而接觸角為零時(shí)，才可能發(fā)生自然(或重力)鋪展。由于接觸角為零的情況會(huì)經(jīng)常遇到，故自然分散也是極平常之事。

　�。ㄎ澹�、連結(jié)料滲入到顏料團(tuán)中的比例

　　在垂直毛細(xì)管的情況中，表示了一種平衡條件，其中：圍繞著彎月面作用的表面張力正好與懸浮在毛細(xì)管柱中的液體的重拉力相平衡，這樣，就可以確立液體流過毛細(xì)管的比例了，因?yàn)楸砻鎻埩Φ淖饔檬强梢赃_(dá)到一些平衡條件的。為了排除重力(作用)的影響，可假設(shè)一個(gè)水平毛細(xì)管，使開口的一端與液體接觸。像垂直的毛細(xì)管一樣，液體的表面張力會(huì)將液體往里拉，并以相等于表面張力的力通過毛細(xì)管，阻抗表面張力拉力的是液體的粘度。所以，當(dāng)顏料團(tuán)比較松、連接料的表面張力比較高、液體—顏料的接觸角等于零或接近于零以及連接料的粘度比較低時(shí)，連接料的滲入作用就比較快。

　　（六）、分子在一個(gè)界面的定向作用

　　前面提及的關(guān)于表面張力的一些情況以及方程式等，都是以純的或未污染的物質(zhì)的表面活性為基礎(chǔ)的。這里則將討論少量的外界物質(zhì)在界面上定向的情況。我們知道，有關(guān)顏料分散體的情況，主要是指顏料顆粒在連結(jié)料中的表面過程，故主要是討論直接與分散過程有關(guān)的表面分子。在表面以下的分子則只是由于表面分子的活性才留住的。

　　為了簡單地評價(jià)在假設(shè)的球形顏料顆粒中表面分子對總分子數(shù)的比例，我們假設(shè)顏料顆粒的直徑為D單位，顏料分子的有效直徑為d。每個(gè)顏料分子在顆粒表面上所占的面積為d2，每個(gè)顏料分子在顆粒內(nèi)占有的體積為d3，則表面分子對總分子(包括內(nèi)部和外部)的比為：

　　лD2/d2             6d

　　—————= ————

　　лD3/6d3                   D

　　式中：лD2=表面積，

　　 лD3/6=球形顆粒的體積。

　　設(shè)有一顏料顆粒的直徑(D)為0．0001厘米，顏料分子的有效直徑(d)為(0．00000002厘米)，則表面分子對總分子的比是；

　　6× 0．00000002／0.0001=0．0012=1/833

　　故在這個(gè)假設(shè)中，顆粒的每一個(gè)表面分子要支配在顏料表面以下的833個(gè)內(nèi)部分子。當(dāng)然，這是一種極為粗略的表面分子控制影響的計(jì)算，但它可用以研究較少的分子層在界面的定向以及測定界面的活性。

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