材料表面与界面-习题含答案.doc

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1、第一章1、什么是Young方程？接触角的大小与液体对固体的润湿性好坏有怎样的关系？答：Young方程：界面化学的基本方程之一。它是描述固气、固液、液气界面自由能ysv,ysl，Yz与接触角9之间的关系式，亦称润湿方程，表达式为：YSV-ysl=YlvCOS9o该方程适用于均匀表面和固液间无特殊作用的平衡状态。关系：一般来讲，接触角e的大小是判定润湿性好坏的依据，若e=0.cose=i,液体完全润湿固体表而，液体在固体表而铺展；若0<0<90°,液体可润湿固体，且0越小，润湿性越好；90°<0<180°,液体不润湿固体；0=180°,完全不润湿固体，液体在固体表面凝集成小球。2、水蒸气骤

2、冷会发生过饱和现象，在夏天的乌云中，用飞机撒干冰微粒，试气温骤降至293K,水气的过饱和度（P/Ps）达4,已知在293K时，水的表面能力为0.07288N/m,密度为997kg/m3,试计算：（1）在此时开始形成雨滴的半径。（2）每一雨滴中所含水的分子数。,P2vMin—=答:(1)根据Kelvin公式有PoHSR开始形成的雨滴半径为:RTpln-^-将数据代入得:=7.79xlO',omR,_2x0.07288x0.018_8.314x293x997xln4（2）每一雨滴中所含水的分子数为N二Na・，n=m/M=pV/M,得咗“连nmsx—个3、在293k时，把半径为1.0mm的水

3、滴分散成半径为l.Ojim的小水滴，试计算（已知293K时水的表面Gibbs自由为0.07288Jm'2）（l）表面积是原来的多少倍?（2）表面Gibbs自由能增加了多少？（9分）答：（1）设大水滴的表面积为Ai，小水滴的总表面积为A?,则小水滴数位N,大水滴半径为3小水滴半径为r2o/、A3"1.0mm、<1.Oum丿又因为将大水滴分散成N小水滴，则N=推岀A=1°9x4/tx（1.0u〃）2=mo。故有A4^x（1.Om/??）2即表面积是原来的1000倍。（2）表面Gibbs自由能的增加量为AG=WAs=/（£_人）=4加（N才_彳）=4*3.142*0.07288*[109*（

4、10'6）2-（10-3）2]=9.15x104J第二章1、什么是CMC浓度？试讨论影响CMC的因素。请设计一种实验测定CMC的方法。答:（1）CMC浓度是指随着表面活性剂浓度上升，溶液的表而张力逐渐下降，直至表面张力几乎不变时所发生转折时的浓度。（2）疏水基的影响、亲水基、温度、添加剂（电解质、有机物）。（3）测定方法：测定电导率、渗透压、冰点、增溶性、洗净力等物理量发生显著变化的转折点2、温度对离子型表而活性剂和非离子型表面活性剂溶解度的影响有什么不同？为什么离子型表面活性剂在K.P点以上溶解度迅速增大，而非离子型表面活性剂溶液在C.P点变成浑浊？答:(1)离子型：在足够低的温度下

5、，溶解度随温度升高而慢慢增大，当温度达到一定值后，溶解度会突然增大——Krafft现象非离子型：溶解度随温度升高而下降，当温度升高到一定温度时，溶液会突然变浑浊(2)离子型：表面活性剂以胶朿形式溶解非离子型：温度上升时，氢键被削弱，达到C.P.点时，氢键断裂，表面活性剂从溶液中析出，溶液变得浑浊。3、试求表面活性剂十二烷基苯磺酸钠的HLB值。答：十二烷基苯磺酸钠HLB=》H_工厶+7二38.7—(12+6)X0.47+7二37.24第三章1、试讨论用液态氧化法处理聚合物的优缺点。答：优点：(1)可润湿性大大增加(2)表面张力增大(3)与各种液体接触角明显减小，粘接性能大大增加。缺点：氧

6、化处理会有大量的酸废液产生，污染严重。2、聚合物表面接枝有哪些方法？其原理各是什么？答：(1)表面接枝聚合大分子偶合添加接枝共聚物(2)表面接枝聚合：在光、辐射线、紫外线、等离子体使聚合物表面产生活性种，引发乙烯基单体自由基聚合，进行表而接枝。大分子偶合：聚合物表面产生反应性活性基团，使之与带有反应基团的大分子反应偶合，实现其表面接枝。添加接枝共聚物在欲改性的高聚物中添加有界面活化性能的共聚物成型，共聚物亲基材段嵌入到基材内部，留下接枝段在基质聚合物的表面上，达到表面改性的目的。3、分别用等张比容和内聚能密度法估算下列高分子化合物的表面张力。1）聚苯乙烯2）聚乙二醇（聚氧化乙烯）（1）

7、＜7-（—/式中P指的是原子团的等张比容.%指聚合物的靡尔体积。代入数值计算:聚苯乙烯为42.96xlO'3N-nf1聚乙二醇为33.9xlO"3Nm-1⑵内聚能b严0・327x[Q2主严5乂◎严式屮f为结构中元色散力常数，耳v：儿为髙聚物结构取元的原子数，匕为腹父的元的摩尔体枳。代入数据可以得到:聚苯乙烯为35.67x10'3Nnr1聚乙二醇为29.1x1O^N・m"1第四章1、什么是偶联剂？说明硅烷偶联剂对玻璃纤维增强塑料的作用机理。用偶联