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1、第18卷第10期化工时刊Vol.18,No.102004年10月ChemicalIndustryTimesOct.10.2004工艺·试验《Technology&Testing》粉体接触角的测定方法储鸿崔正刚(江南大学化学与材料工程学院,江苏无锡,214036)摘要本文介绍了薄板毛细渗透技术测定粉体表面接触角和粉体表面能的理论基础、实验方法及其新进展,与传统的透过法相比,该法测得的接触角数据相对准确,而且基于不同探针液体的接触角获得的粉体表面能的成分彼此一致。关键词接触角薄板毛细渗透粉体表面能DeterminationtotheContactAngleoftheSmall
2、ParticlesChuHongCuiZhenggang(InstituteofChemistryandMaterialsEngineering,JiangnanUniversity,JiangsuWuxi,214036)AbstractThedeterminationofcontactangleandthesurfacefreeenergycomponentsofthesmallparticlesbythin-layerwickingtechniquewasintroduced.Comparedwiththemeasurementofthepermeatingheigh
3、t,thetotalsurfacetensionandthesurfacetensioncomponentsoftheparticlesobtainedbywickingwithdifferentprobeliquidwereingoodagreementwitheachother.Keywordscontactanglethin-layerwickingsmallparticlesurfacefreeenergy目前粉体工程研究的热点之一是超细粉体的制接触角的大小反映了液体对固体的润湿程度,而根据[1]备和粉体的表面改性,由于粉体的表面性质是粉体Young方程,接触角或
4、润湿程度与液一固和液一液分[2]应用的基础,因此粉体的润湿性表征对粉体的改性和子间相互作用力大小有关。通常无机粉体表面具应用研究十分重要,例如粉体的润湿性与分散性之间有亲水性,水在其表面的接触角较大,而改性后粉体的关系就是粉体工程的重要课题之一。建立一种可的亲水性则不那么强了,水的接触角就增大了,因此,靠的方法直接测定液体在粉体上的接触角,以及通过通过测定水的接触角变化可以很好地表征粉体改性这种接触角测定来表征改性前后粉体表面能的变化,的效果,改性粉体表面水的接触角越大,说明改性效无疑可以给粉体改性研究提供重要的理论依据。果越好。其次,接触角测定还是固体表面能测定的主要方
5、法,例如利用接触角的测量可以得到低能固体表1接触角的测定意义[3]面润湿的临界表面张力,并能估测固体的表面能,接触角却在固、液、气三相的交接处,由固、液界从这个角度来说,接触角的准确测量有着十分重要的面经过液体内部至液、气界面的夹角,如图1所示。理论和应用意义。收稿日期:2004-05-12作者简介:储鸿(1971～),女,硕士,讲师,从事粉体改性和表面方面研究;崔正刚(1958～),男,教授,从事表面活性剂与胶体方面研究.—44—储鸿等粉体接触角的测定方法2004.Vol.18,No.10化工时刊CA值,并且还进一步论述了RWCA的可信性和优越[3]性。蒋子铎等人应用所
6、谓动态法测定了粉末—液[5]体体系的接触角。动态法和透过法并无区别,原理与实验操作也几乎相同。蒋等人用此法测定了不同有机溶剂和水在铝粉,硅胶,二氧化硅,氧化炭黑等粉[5]体上的接触角θ。但必须注意的是,尽管应用Washburn方程设计的透过法能很简便地测得粉体的图1液体在固体表面的接触角示意图接触角,应用也很广泛,但透过法本身具有难以弥补2接触角的测定方法的不足之处,即粉末柱的等效毛细管半径与粒子大[4]小、形状及填装紧密度密切相关,所得曲线的线性往接触角的测定方法有多种,可根据直接测定的往都不是很好,结果不是非常可信。要想用此方法得物理量分为4种,即角度测量法、长度测量
7、法、力测量到相对准确的结果,每次实验要求粉末样品及装柱方法和透过测量法,只有透过测量法可用于粉体表面的法、粉末柱的紧实度必须相同,显然做到这一点很难。[5]接触角测定。另一方面,当液体的重力相对于Laplace压力差不能为了测定粉体表面的接触角,有人试图用压片的忽略时,将给具体的接触角测定带来很大误差。方法制得光滑的表面,从而可以应用平面上接触角的测量方法,但是在很多种情况下真正的光滑表面并不容易得到,即使用很大的压力压出的平表面,实际上存在许多小孔,导致所测的接触角不稳定和不可[6][5]靠。目前对粉体接触角应用更多的仍是透
