姓名：__吴勰
学号：1203023005
Hefei University
课程论文
论文题目：__ _表面活性剂的润湿作用
学科专业：_____ 物理化学（化工）______
作者姓名：__________吴勰_____
导师姓名：__________邵国泉____ _
完成时间：_______2014年1月1日______
表面活性剂的润湿作用
前言：
润湿广泛存在于自然界的一种现象,最为普通的润湿是固体表面的气体被液体所取代,或是固-液界面上的一种液体被另一种液体取代。

例如:洗涤.印染.润滑.农药喷洒等;还有一些场合往往不希望润湿发生,例如:防水.防油.防锈等。

润湿：是指一种流体被另一种流体从固体表面或固-液界面所取代的过程。

即润湿过程往往涉及三相，其中至少两相为流体。

它可分为：浸湿、沾湿、铺展三种情况。

一、润湿过程
沾湿：液体与固体接触，变液/气界面和固/气界面为固／液界面的过程，如图所示。

例如飞机在空中飞行，大气中的水珠是否会附着于机翼上而有碍飞行；农药喷雾能否有效地附着于植物的枝叶上？这都是与沾湿过程有关的问题。

浸湿：指固体浸入液体的过程。

该过程的实质是固/气界面为固/液界面所代替，而液体表面在过程中无变化(下图)。

洗衣服时把衣物浸泡在水中即为此过程。

铺展：实质是在以固／液界面代替固／气界面的同时，液体表面也同时扩展(下图)。

如农药喷雾于植物上，就要求农药能在植物的枝叶上铺展以覆盖最大面积。

二、接触角与润湿方程
接触角：将液体滴于固体表面上，液体或铺展或覆盖于表面，或形成一液滴停于其上，此时在三相交界处，自固液界面经液体内部到气液界面的夹角。

润湿方程：
Wa = γlg(cosθ + 1) ≥ 0 θ≤ 180 沾湿
A = Wi = γlgcosθ≥ 0 θ≤ 90 浸湿
S = γlg(cosθ -1) = 0 θ= 0 铺展
习惯上将θ =90°定义润湿与否的标准。

θ > 90°为不润湿，θ < 90°为润湿。

Yang’s方程：γsg - γsl ＝γlgcosθ
1805年提出，也称为润湿方程。

三、影响接触角的因素
测定接触角时应注意以下两个问题：
平衡时间和体系温度的恒定。

当体系未达平衡时，接触角会变化，这时的接触角称为动接触角，动接触角研究对于一些粘度较大的液体在固体平面上的流动或铺展有重要意义（因粘度大，平衡时间长）。

同时，对于温度变化较大的体系，由于表面张力的变化，接触角也会变化。

因此，若一已基平达平衡的体系，接触角的变化，可能与温度变化有关，简单判断影响因素的方法是，平衡时间的影响一般是单方向的，而温度的波动可能造成γ的升高或降低。

除平衡时间和温度外，影响接触角的因素还有接触角滞后和吸附作用。

四、表面活性剂对润湿性的影响
1) 润湿剂
从润湿方程看，若液体的表面张力越低，则润湿能力越强，当某液体（如水）的表面张力大于某固体表面的γc值时，此液体是无法润湿该固体的，但若加入表面活性剂，使液体的表面张力大大降低，一旦表面张力低于γc，则此时液体便能润湿固体，这种表面活性剂一般称为润湿剂。

显然，γcmc和cmc值最低的表面活性剂应是最有效的表面活性剂。

选择合适的润湿剂应注意的事项是：
①润湿剂在固体表面上吸附时，不应形成憎水基朝外的吸附层
②由于固体表面通常是带负电的，阳离子型活性剂常形成憎水基朝外的吸附层，因此，不宜采用
2) 固体表面改性剂
表面活性剂也可通过物理吸附或化学吸附以改变固体表面的组成
和结构，使高能表面变为低能表面，而降低润湿性。

产生物理吸附的表面活性剂有：重金属皂类、长链脂肪酸、有机胺盐、有机硅化合物、合氟表面活性剂等，这些表面活性剂一般是在表面形成憎水基朝外的吸附层，而使固体表面能降低。

若表面活性剂的亲水基在固体表面产生化学吸附，而使憎水基朝外，则这亦有利于降低固体的表面能而使其润湿性降低，这方面的实例有黄药（黄原酸）在矿物浮选中的应用。

黄药与方铅矿表面发生化学作用。

这时，矿物表面的外层为碳氢基，其润湿性大大下降，并附着于鼓入的气泡中被浮选到液体表面。

以上讨论的是极性固体的表面改性。

若为非极性固体表面，若通过表面活性剂的吸附形成亲水基向外的吸附层则可使憎水表面变为亲水表面，即使其润湿性提高，如将聚乙烯，聚四氟乙烯，石蜡等典型的低能固体浸在氢氧化铁或氢氧化锡溶胶中，经过一段时间，水合金属氧化物在低能表面产生较强的吸附，干燥后可使表面润湿性发生永久性的变化，即从憎水变为亲水。

五、润湿热
将一固体浸入一液体所放出的热量称之为浸湿热或润湿热。

采用精密量热方法可以测出各种固体和液体浸润过程中的热效应。

润湿热的数值可以作为固液体系润湿性能的表征。

与接触角互补：
在接触角为0或自动铺展的体系，接触角无法分辨体系润湿性能的优劣，此时可从润湿热数据中得到相关信息。

非极性固体的润湿热：
对于非极性固体，各种液体与其之间的相互作用主要是色散力。

因
此，无论液体是极性还是非极性，所得润湿热应该都很相近
极性固体的润湿热：
极性固体与液体间的相互作用的强弱乃至性质都会随液体的性质不同而不同。

参考文献
1.表面活性剂化学/王世荣，李祥高，刘东志等编.-2版.北京：化学工业出版社，2010.4
2．物理化学/何杰，邵国泉，刘传芳等编.—北京：化学工业出版社，2011.12。