第六章 高分子材料的表界面.ppt

第六章 高分子材料的表界面 UV 6.1 表面张力与温度的关系 γ Vm2/3 = K（Tc - T） γ Vm2/3 = K（Tc – T – 6） γ = γ0 ρn 6.2 相变对表面张力的影响 ΔGcm = Gc–Gm ΔGgr = Gg–Gr 6.3 表面张力与相对分子质量的 关系 高分子聚合物性能与相对分子质量间的关系： Xb = Xb∞ - Kb / Mn 高分子聚合物的表面张力与相对分子质量间的关系： γ = γ∞ - Ke / Mn2/3 表面张力与相对分子质量的另一个关系式 ： γ1/4 = γ1/4∞ - Ks / Mn 6.4 表面张力与分子结构的关系 对小分子化合物表面张力与等张比体积有如下的关系： γ = (v/Vm)4 对高聚物，上式修正为：γ = (v/Vm)n 等张比体积具有严格的加和性，即物体的等张比体积等于组成该物质分子的原子或原子团等结构因素的等张比体积（Pi）之和，它的数值几乎不受温度的影响： 6.5 表面张力与内聚能密度 内聚能是表征物质分子间相互作用力强弱的一个物理量： Ecoh = ΔU = ΔH – RT 单位体积内的内聚能定义为内聚能密度： （CED）= Ecoh / Vm 内聚能密度的平方根称为溶解度参数δ： δ =（CED）1/2 =（Ecoh / Vm）1/2 对于小分子：δ2 = 16.8(γ/V1/3)0.86 对于高聚物：γc0.43 = K δ ΦV0.14 经验式： γc = 0.327[(ΣF)s /ns]1.85(ns/Vm,s)1.52 6.6 共聚、共混和添加剂对表面 张力的影响 6.6.1 无规共聚 无规共聚物的表面张力符合线性加和规律： γ = γ1x1 +γ2x2 无规共聚物的表面张力之所以没有发生降低现象，是因为受到聚合物构象限制，使低表面能的链段不能优先被吸附在表面上。 6.6.2 嵌段与接枝共聚 对于嵌段共聚物，若A嵌段有高表面能，B嵌段有低表面能，则在形成共聚物时，B嵌段优先在表面上吸附，使体系的表面张力明显下降。 6.6.3 共混 在均聚物共混中，低表面能的组分在表面上被优先吸附，使体系表面张力下降。 6.6.4 添加剂 添加剂能改变高聚物的表面能。 6.7 界面张力 6.7.1 Ansoff规则 Ansoff提出界面张力与两相表面张力的关系式： γ12 =γ2 - γ1 此式仅适用于相1在相2上的润湿角θ = 0，即铺展的情况，且两相之间处于蒸汽吸附平衡的饱和状态。 对聚合物而言，其界面张力： γ12 ≤ γ2 - γ1 6.7.2 Good-Girifalco理论 两相之间的界面张力与粘附功Wa有关： γ12 =γ1 + γ2 - Wa Good和Girifalco认为，粘附功和内聚能之间存在如下关系： Wa = Φ(Ec1Ec2)1/2 γ12 =γ1 + γ2 - 2Φ(γ1γ2)1/2 6.8 临界表面张力 固体的临界表面张力等于该固体上接触角恰好为零的液体的表面张力，即： = γSV – γSL =γS – γSL –πe 6.9 状态方程 将Young方程和Good-Girifalco方程合并，可得： 当两相极性相等时，фmax = 1，πe 1，可近似为：