《材料表面与界面》课程教学资源（PPT课件）第6章 高分子材料的表界面

第6章高分子材料的表界面

第6章 高分子材料的表界面

高分子材料的表界面特性具有重要意义。 纤维的染色、塑料的喷金、薄膜的印刷、材料的粘接、聚 合物合金及相容性、复合材料的界面、聚合物的抗静电性 能、医用高分子材料与生物体的相容性等等。 表面张力是材料表界面的最基本性能之一。液体的表面张 力测定可由经典物理化学方法测定，固体材料表面分子没 有流动性。其表面张力测定没有直接的方法，只能通过间 接的方法或估算求取

高分子材料的表界面特性具有重要意义。 纤维的染色、塑料的喷金、薄膜的印刷、材料的粘接、聚 合物合金及相容性、复合材料的界面、聚合物的抗静电性 能、医用高分子材料与生物体的相容性等等。 表面张力是材料表界面的最基本性能之一。液体的表面张 力测定可由经典物理化学方法测定，固体材料表面分子没 有流动性。其表面张力测定没有直接的方法，只能通过间 接的方法或估算求取

6.1表面张力与温度的关系 ◆表面张力的本质是分子间的相互作用。因为分子间的 相互作用力因温度的上升而变弱，所以表面张力一 般随温度的上升而下降。 ●对于液体的表面张力与温度的关系，早期的研究者 Eotvos曾提出如下的经验公式： 温度Tc时表面张力为 σV23=K(T。-T).·°(6- 式中V为摩尔体积，T为临界温度，K为常数

6.1 表面张力与温度的关系 ●表面张力的本质是分子间的相互作用。因为分子间的 相互作用力因温度的上升而变弱，所以表面张力一 般随温度的上升而下降。 ●对于液体的表面张力与温度的关系，早期的研究者 Eotvos曾提出如下的经验公式： 式中V为摩尔体积，TC为临界温度，K为常数。 2/3 ( ) (6-1) V K T T = − C 温度TC时表面张力为 零

Ramsay和Shields的修正： 以(Tc-6)来代替Tc,即： oV23=K(T。-T-6 (6-2) 对于许多液体来说，常数K基本上不变，其值约为 2.1×107J/℃

● Ramsay和Shields的修正： 以（ TC -6 ）来代替TC ，即： 对于许多液体来说，常数K基本上不变，其值约为 2.1×10-7J/℃ 2/3 ( 6) (6-2) V K T T = − − C

50 PCP PMMA 40 PVAc 30 PnBMA 20 PIB PDMS 10 50 100 150 200 温度（℃） 图6-1熔融高聚物的表面张力对温度的关系

● Guggenheim曾提出表面张力与温度的关系的经验式： O为T=0K时的表面张 力，Tc为临界温度 (6-3) 公式适用于有机液体，但发 微分 现也适用于高聚物体系 do 1100(1 (6-4) T/Tc《1 正常温度范围内，表面张力与温 do 常数 dT 度的关系呈直线关系

● Guggenheim曾提出表面张力与温度的关系的经验式： 11 9 = 1 (6-3) 0 c T T       −   σ0为T=0K时的表面张 力，Tc为临界温度 2 0 9 11 (1 ) (6-4) 9 c c d T dT T T   － = − 公式适用于有机液体，但发 现也适用于高聚物体系 微分 − = 常数 dT d T/Tc《1 正常温度范围内，表面张力与温 度的关系呈直线关系

40 L-PE 30 PIC 20 PDMS 10 50 100 150 200 温度（℃） 图6-2由。~T作图外推求固体聚合物的表面张力

●Macleod方程： n log o=nlog p+A p为密度，n为常数 0.02 0.03 0.04 0.05 T 1.51 PVAc 6 1.47 1.43 L-PE 1.39 -0.13 -0.12 -0.11 -0.10 l0gP 图6-3PVAC和L-PE的Macleod曲线

● Macleod方程： n  =  0  ρ为密度，n为常数 log  = nlog  + A

微分 do noop-dp nop"dp dT pdT (aV IaT)p 6-6 a为等压热膨胀系数

V 1  = dT n d dT n d dT d n n       0   1 0 = = − (6-6) d n T  − =   V T p V ( / ) 1  =   微分 α为等压热膨胀系数 n  =  0 

6.2相变对表面张力的影响 ● 晶体的熔化：一级相变； 玻璃化转变：二级相变。 ●设G。m为结晶熔化转变体系自由能的变化，则： △Gm=G。-Gn (6-7 Gc:结晶体的自由能，Gm:熔体的自由能

6.2 相变对表面张力的影响 ●晶体的熔化：一级相变； 玻璃化转变：二级相变。 ●设Gcm为结晶熔化转变体系自由能的变化，则： Gc：结晶体的自由能，Gm：熔体的自由能。  = − G (6-7) cm G G c m