黑龙江省专业技术人员继续教育知识更新培训专业课程函授学习材料(17)

来源：网络收集时间：2026-03-15

导读：式中，β一般取0.03～0.04；聚四氟乙烯的γC=18 mN·m-1，这与水的表面张力相差很大，故可作为防水、抗水材料。一般规律如下： ①高分子固体的润湿性质与其分子的元素组成有关。在碳氢链中引入其他杂原子会影响高

式中，β一般取0.03～0.04；聚四氟乙烯的γC=18 mN·m-1，这与水的表面张力相差很大，故可作为防水、抗水材料。一般规律如下：

①高分子固体的润湿性质与其分子的元素组成有关。在碳氢链中引入其他杂原子会影响高聚物的润湿性。氟原子的加入使润湿性降低，γC变小；而其他原子的加入则使γC升高，它们增进润湿性的能力有如下次序：F

②附有表面活性物质单分子层的玻璃或金属的表面显示低能表面的性质，说明决定固体润湿性质的是表面层原子或原子团的性质及排列情况，而与内部结构的关系将占次要地位。

③各种低能表面的化学结构与γC有一定关系，一定的表面基团组成相应于一定的γC值。如-CF3的γC=6 mN·m-1；-CF2H的γC=15 mN·m-1；-CH2CF2H的γC=22 mN·m-1。

2. 高能表面的润湿与自憎

高能表面一般为液体所铺展，如水滴在干净的玻璃上。但也有某些有机液体其表面张力并不高，在金属以及石英等高能表面上却不能润湿。原因在于这些有机液体被吸附到高能表面固体上，形成一种碳氢基朝向空气定向排列的吸附膜，从而使原来的高能表面变为低能表面，其临界表面张力变成低于液体的表面张力，以致这种液体在其自身吸附膜上不能铺展，这种现象称为自憎。这再一次说明固体润湿性取决于构成表面最外层(包括吸附膜)质点的性质和排列情况。综合各种固体表面按其组成分几大类，其可润湿性渐次增强：碳氟化台物<碳氢化合物<含杂原子的有机物<金属等无机物。二、润湿现象的应用

润湿现象在生产实际中应用较广泛，由于润湿改变了界面状态，根据生产需要，人们可有目的的实现润湿或不润湿。例如，表面活性剂结构中一般都会有亲水基和亲油基，可作为润湿和不润湿的调节剂。当表面活性剂加入水中后，在水-空气界面上形成了定向排列，从而改变了原有界面的性质。前面曾提到固体表面能否为液体所润湿，关键在于液体表面张力γL-g和固体临界表面张力γC的差值。若γL-g＜γC，则能润湿铺展。一般聚四氟乙烯不易润湿，这是此类塑料电镀的难题，若将聚四氟乙烯浸在含Fe3+（3.7×10-2mol/l）溶液中浸泡16分钟后，前进角θA由（105°±2°）→（54°±2°），后退角θR则由（107°±3°）→0°。还有大家熟知棉布被水润湿不防水，若在棉布中加入氟代烷基类的化合物，让极性基吸附于棉布上形成定向排列吸附层，就增大了接触角θ值。使其变为低能表面，提高了布的γC值，从而使憎水性加强，达到了防雨的目的。总之，润湿性的调节可为人们有目的的利用。下面就按行业举几个实例。 1. 冶金行业 (1)模型铸造

浇铸工艺中熔融金属和模具间的润湿程度直接关系到浇铸件的质量。润湿性不好，熔融金属不能与模具吻合，铸件在尖角处呈圆形。反之润湿性太强，熔融金属易渗入模型缝隙中而形成不光滑的表面。为了调节润湿程度，可在钢水中加入硅来改变θ角；也可在模具表面涂上一层其他物质来调节润湿性。据说在铸铝时，若在模具表面涂上椰子油可使铸件质量大大提高。 (2)细化晶体涂层结构分类

熔体在模具中结晶时，因新表面生成而难以自发形成结晶中心，但是含有杂质有时可促进结晶过程进行。这就要看杂质能否成为结晶中心(晶核)，关键在于杂质与熔体间的界面张力大小，若二者界面张力很小，θ也小，润湿较好，形成的晶核质点便会在杂质表面上铺展进行结晶。此种原理在细化促生晶核，改善铸件质量上得到广泛应用。如Al水加入Ti可促生晶核，可获得晶粒细致的铸件。 (3)熔炼冶金

在熔炼钢时要求钢水与炉渣不润湿，否则彼此不易分离，扒渣时容易造成钢水损失。存在钢水中的难熔物颗粒，也会由于润湿而难以排出成为杂质混在钢中。另外，还要求炉衬与钢水不润湿，防止炉体受侵蚀。又由于不能润湿，炉衬与钢水之间有空隙，易产生气泡，把杂质带出，对钢液净化有利。 (4)金属焊接

从原理上讲焊接就是个小冶金，要使焊剂能在被焊接的金属面上铺展，就要求焊剂的附着功Wa大。如常用焊剂Sn-Pb合金要配合溶剂(坏水)ZnCl2的酸性溶液使用，溶剂的作用是除去金属表面氧化膜并形成保护层，以防止再生氧化膜。因此，既要能润湿金属，又要能被熔融的焊剂从金属表面上顶替出来，使焊剂对金属的铺展系数大于溶剂对金属的铺展系数。如松香能溶解金属氧化膜，又有亲金属的极性，有利于在金属上的铺展，因此，松香是常用的焊接溶剂。 2. 农业

在喷洒农药或液体化肥到植物上时，若农药、液体化肥对植物茎、叶表面润湿不好，就不会很好地铺展，容易滚落到地面造成浪费，这样就降低了效果。如果在农药中加入少量的活性剂，可提高润湿性，有利于发挥药效(在农药组成中这种起润湿作用的添加剂占20%以上。)。 3. 能源

这是涉及面非常广的问题，如干电池爬碱、水利发电中防水坝的寿命都与表面现象直接有关，这里仅举两个实例。 (1)节约能源

热电厂滴状冷凝是传热现象中人们感兴趣的问题。如果对冷凝管不润湿，水蒸气在管内凝成液滴而又不在冷凝管上铺展，使液滴迅速流走，这样不致形成水膜而妨碍热交换，减少了对冷凝管的腐蚀，延长使用寿命，起到节约能源的作用。例如，铜质冷凝管用微量的十八烷基二硫化物(C18H37S·SC18H37)处理后其管壁变为憎水，当水蒸气在其上冷凝时形成微滴，并沿着管壁滚下，从而使大部分表面不为液膜所遮盖，可提高热交换率10倍左右，从而大大节约能源。 (2)三次采油

新油井开始是自动喷油，然后用泵抽油直到流出的油变为不经济为止。剩下的油可通过将水打进地层(注水)，再泵出油和水混合物而将油采出。这样，最后地层中仍留下30%～50%的原油。所谓三次采油是指抽提这部分残油的过程，这种残油通常是以断续的方式分布在多孔性储油层的毛细管系统中，加入表面活性剂降低油-水界面张力，还能改变接触角以使水相能在固-液界面顶替油相。目前三次采油技术在先进国家(如美国等)已经工业化了，但我国还没有广泛使用该技术，关键的问题在于所选用的表面活性剂价格过高，达不到预期的经济效益。 4. 浮选

所谓浮选是使各种固体颗粒彼此分离，以达到使某种矿物富集提纯的目的。目前，每年用浮选法处理的矿石约十亿吨之多。关于矿石的机械破碎不是本教材

要讨论的内容。现在假定矿石已经被粉碎并和水混合好，这样要做的事情是从称为―矿浆‖的浆体开始。一般浮选过程中要加入三大类化学药剂，下面依次考察其作用。 (1)捕集剂

它吸附到矿物表面上使颗粒具备应有的条件而附着在空气气泡上，就能够使矿粒浮到液面上来。但是浮选是要对原矿石分离提纯，要求捕集剂必须有选择地吸附，同时被吸附的捕集剂必须赋予质点表面憎水性，以便空气气泡附着到矿粒上。目前对金属化合物矿石用的捕集剂多数是碳原子数为8～18的羧酸盐、硫酸盐或胺类，而硫化物矿石常用一硫代碳酸酯和二硫代磷酸酯等，但最重要的捕集剂是黄原酸酯，分子式可写为

R通常为C2-C6

捕集剂的基本作用是产生憎水性足够强的固体表面。因此，当给矿浆充气时，它可附着在空气泡沫上，如图3-2所示。当空气充入后形成气泡，由图（c）看出，θ2>90°时最为有利。根据γL-gcosθ2=γS-g-γS-L可知，γS-L>>γS-g或者说在空气-固体界面上有大量吸附，而固-液界 …… 此处隐藏：2285字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……

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