高分子材料的表面张力优秀PPT.ppt

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1、l课后思索题 p93 l6、l7、l8、l9、1 13 胶束的大小胶束的大小 n=Mn/M0 n 为胶束的平均聚集数,Mn为胶束的表观分子量，M0为表面活性剂的分子量。2 2影响胶束分子量的因素:（1）表面活性剂分子结构的影响（2）电解质的影响（3）有机添加剂的影响（4）温度的影响3 3l l在水溶液中，表面活性剂与溶剂的不相像性越大，则形在水溶液中，表面活性剂与溶剂的不相像性越大，则形在水溶液中，表面活性剂与溶剂的不相像性越大，则形在水溶液中，表面活性剂与溶剂的不相像性越大，则形成胶束的聚集数也越大。成胶束的聚集数也越大。成胶束的聚集数也越大。成胶束的聚集数也越大。l l在水溶液中，若表面活

2、性剂的烃链增长，即碳原子数增在水溶液中，若表面活性剂的烃链增长，即碳原子数增在水溶液中，若表面活性剂的烃链增长，即碳原子数增在水溶液中，若表面活性剂的烃链增长，即碳原子数增加，则表面活性剂分子与溶剂水分子的不相像性增大，加，则表面活性剂分子与溶剂水分子的不相像性增大，加，则表面活性剂分子与溶剂水分子的不相像性增大，加，则表面活性剂分子与溶剂水分子的不相像性增大，胶团的聚集数胶团的聚集数胶团的聚集数胶团的聚集数n n增大，特殊是非离子表面活性剂，增大，特殊是非离子表面活性剂，增大，特殊是非离子表面活性剂，增大，特殊是非离子表面活性剂，n n的的的的增加趋势更大。增加趋势更大。增加趋势更大。增加趋

3、势更大。l l对聚氧乙烯型非离子表面活性剂，在相同烃链长度下，对聚氧乙烯型非离子表面活性剂，在相同烃链长度下，对聚氧乙烯型非离子表面活性剂，在相同烃链长度下，对聚氧乙烯型非离子表面活性剂，在相同烃链长度下，聚氧乙烯链增长，对溶剂水的亲和性增大，聚集数聚氧乙烯链增长，对溶剂水的亲和性增大，聚集数聚氧乙烯链增长，对溶剂水的亲和性增大，聚集数聚氧乙烯链增长，对溶剂水的亲和性增大，聚集数n n减减减减小。小。小。小。（1）表面活性剂分子结构的影响表面活性剂分子结构的影响4 425下烷基硫酸钠的聚集数 n 表面活性剂 聚集数n 表面活性剂 聚集数n C6H13SO4Na 17 C11H23SO4Na 5

4、2 C7H15SO4Na 22 C12H25SO4Na 64 C8H17SO4Na 27 C14H27SO4Na 80 C9H19SO4Na 33 C16H33SO4Na 100 C10H21SO4Na 41 5 5l l加入电解质到离子型表面活性剂溶液中会使胶团的加入电解质到离子型表面活性剂溶液中会使胶团的加入电解质到离子型表面活性剂溶液中会使胶团的加入电解质到离子型表面活性剂溶液中会使胶团的聚集数增加聚集数增加聚集数增加聚集数增加.l l电解质对聚氧乙烯型非离子表面活性剂胶团聚集数电解质对聚氧乙烯型非离子表面活性剂胶团聚集数电解质对聚氧乙烯型非离子表面活性剂胶团聚集数电解质对聚氧乙烯型非离

5、子表面活性剂胶团聚集数的影响无确定规律，有时增加聚集数，有时削减聚的影响无确定规律，有时增加聚集数，有时削减聚的影响无确定规律，有时增加聚集数，有时削减聚的影响无确定规律，有时增加聚集数，有时削减聚集数，但总的来说影响不大。集数，但总的来说影响不大。集数，但总的来说影响不大。集数，但总的来说影响不大。（2）电解质的影响电解质的影响6 6有机添加剂的影响：有机添加剂的影响：有机添加剂的影响：有机添加剂的影响：有机物的加入能使表面活性剂有机物的加入能使表面活性剂有机物的加入能使表面活性剂有机物的加入能使表面活性剂水溶液胶束聚集数增加。（增溶）水溶液胶束聚集数增加。（增溶）水溶液胶束聚集数增加。（增

6、溶）水溶液胶束聚集数增加。（增溶）有机添加剂对胶团大小的影响有机添加剂对胶团大小的影响有机添加剂对胶团大小的影响有机添加剂对胶团大小的影响 表面活性剂表面活性剂表面活性剂表面活性剂 介介介介 质质质质 聚集数聚集数聚集数聚集数C C1010H H2121O(CO(C2 2H H4 4O)O)8 8CHCH3 3 水水 8383C C1010H H2121O(CO(C2 2H H4 4O)O)8 8CHCH3 3 水水2.3%2.3%癸烷癸烷 9090C C1010H H2121O(CO(C2 2H H4 4O)O)8 8CHCH3 3 水水4.9%4.9%癸烷癸烷 105105C C1010H

7、 H2121O(CO(C2 2H H4 4O)O)8 8CHCH3 3 水水3.4%3.4%癸醇癸醇 8989C C1010H H2121O(CO(C2 2H H4 4O)O)8 8CHCH3 3 水水8.5%8.5%癸醇癸醇 109109C C1010H H2121O(CO(C2 2H H4 4O)O)8 8CHCH3 3 水水16.6%16.6%癸醇癸醇 351351温度：温度：温度：温度：3030 7 7l离子型表面活性剂水溶液中，温度上升会离子型表面活性剂水溶液中，温度上升会导致胶束聚集数降低，但影响不太大。导致胶束聚集数降低，但影响不太大。l非离子型表面活性剂，则温度上升，聚集非离子

8、型表面活性剂，则温度上升，聚集数急剧增大，尤其在浊点旁边。数急剧增大，尤其在浊点旁边。（4）温度的影响温度的影响8 8温度对胶团量及聚集数的影响温度对胶团量及聚集数的影响 温 度/Mn104 聚集数n 10 1.6 32 25 2.55 52 38 7.10 144 43 18.4 372 注：注：C C7 7H H1515COO(CHCOO(CH2 2CHCH2 2O)O)7.67.6CHCH3 3的分子量的分子量MM0 0=492.4=492.49 9本章小结本章小结l驾驭表面活性剂的基本概念、分子结构特点、驾驭表面活性剂的基本概念、分子结构特点、溶液中的分布特征；溶液中的分布特征；l驾驭

9、表面活性剂的分类（按亲水基类型分类）驾驭表面活性剂的分类（按亲水基类型分类）；l理解表面活性剂的典型的物理、化学性质及理解表面活性剂的典型的物理、化学性质及其影响规律：其影响规律：l 亲疏平衡值亲疏平衡值(HLB)(HLB)、相转型温度、相转型温度(PIT)(PIT)、临、临界胶束浓度界胶束浓度(CMC)(CMC)、溶解度，胶束的结构、溶解度，胶束的结构、形态和大小。形态和大小。1010第第6-7章章 高分子材料的表界面高分子材料的表界面1111高聚物对其他材料的粘接合成纤维表面的染色 塑料表面的喷金 塑料薄膜的印刷 涂料对金属或木材表面的涂覆 意义意义意义意义 高分子材料表界面特性高分子材料

10、表界面特性 1212电晕 光化学改性 火焰处理 化学改性 射线辐照 等离子 表面处理表面处理 高分子材料的表面处理1313高分子材料的表界面特性具有重要意义 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淌性；其表面张力测定没有干脆的方法，只能通过间接的方法或估算求取。1414第6章 高分子材料的表面张力15156.1.1 表面张力与温度的关系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。因温度的

11、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，早期的探讨者对于液体的表面张力与温度的关系，早期的探讨者EotvosEotvos曾提出曾提出如下的阅历公式：如下的阅历公式：式中式中V V为摩尔体积，为摩尔体积，TCTC为临界温度，为临界温度，K K为常数。为常数。温度温度T TC C时表面张时表面张时表面张时表面张力为零。力为零。力为零。力为零。临界温度就是某种气体能压缩成液体的最高温度，高于这个温度，无论多大压力都不能使它液化。超临界流体(SCF)是指在临界温度和临界压力以上的流体。SCF兼有气、液两相的双重特点，既具有与气体相当的高扩散系数和低粘度，又具有与

12、液体相近的密度和对物质良好的溶解实力。1616 Ramsay Ramsay和和ShieldsShields的修正：的修正：以（以（TC-6 TC-6）来代替）来代替TC TC，即：，即：对于很多液体来说，常数对于很多液体来说，常数K K基本上不变，其值约为基本上不变，其值约为2.110-2.110-7J/7J/对于液态聚合物，对于液态聚合物，与与T的关系？的关系？1717液态高聚物的表面张力随温度变更也呈线性关系，其-(d/dT)值约为0.0510-3 N/mC。因为-(d/dT)是表面熵，所以高聚物的 -(d/dT)值较小的缘由是大分子链的构象受阻。常温度范围内，表面张力与温度的关系呈直线关

13、系:1818液态高聚物的表面张力随温度的变更也呈线性关系液态高聚物的表面张力随温度的变更也呈线性关系液态高聚物的表面张力随温度的变更也呈线性关系液态高聚物的表面张力随温度的变更也呈线性关系1919 Guggenheim Guggenheim曾提出表面张力与温度的关系的阅历式：曾提出表面张力与温度的关系的阅历式：0为为T=0K时的表面张时的表面张力，力，Tc为临界温度为临界温度公式适用于有机液体，但发公式适用于有机液体，但发觉也适用于高聚物体系觉也适用于高聚物体系微分微分T/TcT/Tc1 1正常温度范围内，表面张力与温度的关系呈直线正常温度范围内，表面张力与温度的关系呈直线关系关系.利用表面张

14、力与温度的线性关系，外推该直线到利用表面张力与温度的线性关系，外推该直线到室温，可间接地测试固态聚合物的表面张力。室温，可间接地测试固态聚合物的表面张力。2020T/TcT/Tc1 12121利用表面张力与温度的线性关系，可间接地测试固态聚合物的表面张利用表面张力与温度的线性关系，可间接地测试固态聚合物的表面张力。虽然固体聚合物的表面张力不能干脆测定，但是熔融聚合物的表力。虽然固体聚合物的表面张力不能干脆测定，但是熔融聚合物的表面张力还是可以测定的。在高温下使固态聚合物熔融，测定不同温度面张力还是可以测定的。在高温下使固态聚合物熔融，测定不同温度T T下熔融聚合物的表面张力下熔融聚合物的表面张

15、力，以，以 对对T T作图可得始终线，外推该直线作图可得始终线，外推该直线到室温，即求出固态聚合物的表面张力。到室温，即求出固态聚合物的表面张力。2222 与与T关系外推法缺点关系外推法缺点l l没有考虑聚合物相变的影响。随着温度的上升，非晶态的聚没有考虑聚合物相变的影响。随着温度的上升，非晶态的聚没有考虑聚合物相变的影响。随着温度的上升，非晶态的聚没有考虑聚合物相变的影响。随着温度的上升，非晶态的聚合物可以从玻璃态转变为高弹态，晶态高聚物可从结晶态转合物可以从玻璃态转变为高弹态，晶态高聚物可从结晶态转合物可以从玻璃态转变为高弹态，晶态高聚物可从结晶态转合物可以从玻璃态转变为高弹态，晶态高聚物

16、可从结晶态转变为熔融态。在相变的过程必定会影响到表面张力的变更。变为熔融态。在相变的过程必定会影响到表面张力的变更。变为熔融态。在相变的过程必定会影响到表面张力的变更。变为熔融态。在相变的过程必定会影响到表面张力的变更。l l聚合物熔体粘度大，不易达到平衡；聚合物在高温下会发生聚合物熔体粘度大，不易达到平衡；聚合物在高温下会发生聚合物熔体粘度大，不易达到平衡；聚合物在高温下会发生聚合物熔体粘度大，不易达到平衡；聚合物在高温下会发生氧化、热降解、热聚合等反应，即使在惰性气氛中也难以完氧化、热降解、热聚合等反应，即使在惰性气氛中也难以完氧化、热降解、热聚合等反应，即使在惰性气氛中也难以完氧化、热降

17、解、热聚合等反应，即使在惰性气氛中也难以完全避开，这都可能影响测试的结果。所以应尽可能避开在过全避开，这都可能影响测试的结果。所以应尽可能避开在过全避开，这都可能影响测试的结果。所以应尽可能避开在过全避开，这都可能影响测试的结果。所以应尽可能避开在过高的温度下测试，防止热降解的发生。高的温度下测试，防止热降解的发生。高的温度下测试，防止热降解的发生。高的温度下测试，防止热降解的发生。l l基于高分子熔体表面张力测试技术上的困难，测试的结果确基于高分子熔体表面张力测试技术上的困难，测试的结果确基于高分子熔体表面张力测试技术上的困难，测试的结果确基于高分子熔体表面张力测试技术上的困难，测试的结果确

18、定不如小分子液体那样牢靠，而且不同方法测试的结果可能定不如小分子液体那样牢靠，而且不同方法测试的结果可能定不如小分子液体那样牢靠，而且不同方法测试的结果可能定不如小分子液体那样牢靠，而且不同方法测试的结果可能会有较大差别。会有较大差别。会有较大差别。会有较大差别。2323 Macleod（麦克劳德）方程：（麦克劳德）方程：为为密度，密度，n为为常数常数密度一般随温度上升而下降。方程同样表密度一般随温度上升而下降。方程同样表明表面张力随温度上升而下降。对聚合物明表面张力随温度上升而下降。对聚合物来说，来说，n值从值从3.0变更到变更到4.4，可近似取作，可近似取作4.24242525l l高分子

19、聚合物往往是晶态与非晶态共存的。由于高分子聚合物往往是晶态与非晶态共存的。由于高分子聚合物往往是晶态与非晶态共存的。由于高分子聚合物往往是晶态与非晶态共存的。由于晶态的密度高于非晶态，因此晶态的表面张力高晶态的密度高于非晶态，因此晶态的表面张力高晶态的密度高于非晶态，因此晶态的表面张力高晶态的密度高于非晶态，因此晶态的表面张力高于非晶态。于非晶态。于非晶态。于非晶态。l l高聚物熔体冷却固化时，通常表面生成非晶态高高聚物熔体冷却固化时，通常表面生成非晶态高高聚物熔体冷却固化时，通常表面生成非晶态高高聚物熔体冷却固化时，通常表面生成非晶态高聚物，本体则富集晶态高聚物，以降低体系的能聚物，本体则富

20、集晶态高聚物，以降低体系的能聚物，本体则富集晶态高聚物，以降低体系的能聚物，本体则富集晶态高聚物，以降低体系的能量。量。量。量。l l假如使高聚物熔体在具有不同成核活性（或不同假如使高聚物熔体在具有不同成核活性（或不同假如使高聚物熔体在具有不同成核活性（或不同假如使高聚物熔体在具有不同成核活性（或不同表面能）的表面上冷却，可得到结晶度不同的表表面能）的表面上冷却，可得到结晶度不同的表表面能）的表面上冷却，可得到结晶度不同的表表面能）的表面上冷却，可得到结晶度不同的表面，这类表面具有不同的表面张力。面，这类表面具有不同的表面张力。面，这类表面具有不同的表面张力。面，这类表面具有不同的表面张力。6

21、.2 6.2 表面张力与表面形态的关系表面张力与表面形态的关系262627276.3 表面张力与分子量的关系表面张力与分子量的关系高聚物的性能与分子量的关系高聚物的性能与分子量的关系高聚物的性能与分子量的关系高聚物的性能与分子量的关系 性能：如玻璃化转变温度、热容、比热、热膨性能：如玻璃化转变温度、热容、比热、热膨性能：如玻璃化转变温度、热容、比热、热膨性能：如玻璃化转变温度、热容、比热、热膨胀系数、折射率、拉伸强度等。胀系数、折射率、拉伸强度等。胀系数、折射率、拉伸强度等。胀系数、折射率、拉伸强度等。X Xb b：聚合物的某种性能；：聚合物的某种性能；：聚合物的某种性能；：聚合物的某种性能；

22、X Xb b：分子量无穷大时的性能；：分子量无穷大时的性能；：分子量无穷大时的性能；：分子量无穷大时的性能；K Kb b：常数；：常数；：常数；：常数；MMn n：高聚物的数均分子量。：高聚物的数均分子量。：高聚物的数均分子量。：高聚物的数均分子量。表面张力与分子量表面张力与分子量？2828探讨表明：同系高聚物的表面张力也随分子量的增加而增探讨表明：同系高聚物的表面张力也随分子量的增加而增探讨表明：同系高聚物的表面张力也随分子量的增加而增探讨表明：同系高聚物的表面张力也随分子量的增加而增加。但表面张力加。但表面张力加。但表面张力加。但表面张力不是与分子量的不是与分子量的不是与分子量的不是与分子

23、量的M-1M-1M-1M-1，而是与，而是与，而是与，而是与M-2/3M-2/3M-2/3M-2/3呈线呈线呈线呈线性关系，即：性关系，即：性关系，即：性关系，即：分子量无穷大时的表面张力（常数）。：分子量无穷大时的表面张力（常数）。：分子量无穷大时的表面张力（常数）。：分子量无穷大时的表面张力（常数）。表面张力与分子量的另一个有用的关系式是：表面张力与分子量的另一个有用的关系式是：表面张力与分子量的另一个有用的关系式是：表面张力与分子量的另一个有用的关系式是：Ks Ks Ks Ks为常数。为常数。为常数。为常数。以以以以-M-2/3-M-2/3-M-2/3-M-2/3或或或或1/41/41/

24、41/4对对对对Mn-1Mn-1Mn-1Mn-1作图，并外推到高分子量区作图，并外推到高分子量区作图，并外推到高分子量区作图，并外推到高分子量区域，即可间接得到固态高聚物的表面张力。域，即可间接得到固态高聚物的表面张力。域，即可间接得到固态高聚物的表面张力。域，即可间接得到固态高聚物的表面张力。2929正烷烃的正烷烃的 M-2/3关系关系 30303131例外：聚乙二醇甚至在低聚物范围内，表面张力与分子量无关。例外：聚乙二醇甚至在低聚物范围内，表面张力与分子量无关。例外：聚乙二醇甚至在低聚物范围内，表面张力与分子量无关。例外：聚乙二醇甚至在低聚物范围内，表面张力与分子量无关。缘由：聚乙二醇分子

25、端基上的羟基之间能发生氢键缔合作用，使得缘由：聚乙二醇分子端基上的羟基之间能发生氢键缔合作用，使得缘由：聚乙二醇分子端基上的羟基之间能发生氢键缔合作用，使得缘由：聚乙二醇分子端基上的羟基之间能发生氢键缔合作用，使得低聚物的性能变得象分子量无穷大一样。低聚物的性能变得象分子量无穷大一样。低聚物的性能变得象分子量无穷大一样。低聚物的性能变得象分子量无穷大一样。进一步证明：将聚乙二醇的端羟基醚化或酯化，使其不能形成氢键，进一步证明：将聚乙二醇的端羟基醚化或酯化，使其不能形成氢键，进一步证明：将聚乙二醇的端羟基醚化或酯化，使其不能形成氢键，进一步证明：将聚乙二醇的端羟基醚化或酯化，使其不能形成氢键，则

26、表面张力与分子量之间具有对应关系。则表面张力与分子量之间具有对应关系。则表面张力与分子量之间具有对应关系。则表面张力与分子量之间具有对应关系。32326.4 表面张力与分子结构的关系表面张力与分子结构的关系小分子化合物，表面张力与小分子化合物，表面张力与小分子化合物，表面张力与小分子化合物，表面张力与等张比容等张比容等张比容等张比容有如下关系有如下关系有如下关系有如下关系 V V为摩尔体积，为摩尔体积，为摩尔体积，为摩尔体积，P P为等张比容为等张比容为等张比容为等张比容高聚物修正为：高聚物修正为：高聚物修正为：高聚物修正为：其中其中其中其中n n为为为为MacleodMacleod指数，可近

27、似取作指数，可近似取作指数，可近似取作指数，可近似取作4 4。等张比容是与物质的分子结构亲密有关的量，摩尔体积与物等张比容是与物质的分子结构亲密有关的量，摩尔体积与物等张比容是与物质的分子结构亲密有关的量，摩尔体积与物等张比容是与物质的分子结构亲密有关的量，摩尔体积与物质的密度有关，因而也与温度有关。因此，影响表面张力的质的密度有关，因而也与温度有关。因此，影响表面张力的质的密度有关，因而也与温度有关。因此，影响表面张力的质的密度有关，因而也与温度有关。因此，影响表面张力的两个重要因素是温度和分子结构。两个重要因素是温度和分子结构。两个重要因素是温度和分子结构。两个重要因素是温度和分子结构。3

28、333 等张比容具有严格的加和性，即物体的等张比等张比容具有严格的加和性，即物体的等张比等张比容具有严格的加和性，即物体的等张比等张比容具有严格的加和性，即物体的等张比容等于组成该物质分子的原子或原子团和结构因容等于组成该物质分子的原子或原子团和结构因容等于组成该物质分子的原子或原子团和结构因容等于组成该物质分子的原子或原子团和结构因素的等张比容（素的等张比容（素的等张比容（素的等张比容（P Pi i)之和，它的数值几乎不受温度之和，它的数值几乎不受温度之和，它的数值几乎不受温度之和，它的数值几乎不受温度的影响：的影响：的影响：的影响：34343535例：求甲基丙烯酸甲酯的表面张力例：求甲基丙

29、烯酸甲酯的表面张力(摩尔体积：摩尔体积：V=86.5 cmV=86.5 cm3 3/mol)/mol)CH3结构单元：结构单元：CH2C COOCH32个个CH3 56.12=112.2一个酯键一个酯键 64.8一个一个-CH2-39.00一个一个 C 4.8 Pi 加和加和220.8(P/V)(P/V)4 4=(220.8/86.5)=(220.8/86.5)4 4=42.810=42.810-3-3 N/mN/m实测值为实测值为实测值为实测值为40.2 mN/m40.2 mN/m 3636内聚能：表征物质分子间相互作用力强弱的一个物理量；内聚能：表征物质分子间相互作用力强弱的一个物理量；内

30、聚能：表征物质分子间相互作用力强弱的一个物理量；内聚能：表征物质分子间相互作用力强弱的一个物理量；摩尔内聚能：消退摩尔内聚能：消退摩尔内聚能：消退摩尔内聚能：消退1 1 1 1摩尔物质全部分子间作用力时，其内摩尔物质全部分子间作用力时，其内摩尔物质全部分子间作用力时，其内摩尔物质全部分子间作用力时，其内能的增加，即：能的增加，即：能的增加，即：能的增加，即：Ecoh Ecoh Ecoh Ecoh为摩尔内聚能，为摩尔内聚能，为摩尔内聚能，为摩尔内聚能，H H H H为汽化热（液体）或升华热（固为汽化热（液体）或升华热（固为汽化热（液体）或升华热（固为汽化热（液体）或升华热（固体）。体）。体）。体

31、）。R R R R为气体常数，为气体常数，为气体常数，为气体常数，T T T T为温度。为温度。为温度。为温度。6.5 表面张力与内聚能密度表面张力与内聚能密度 内聚能密度：单位体积的内聚能，记作（内聚能密度：单位体积的内聚能，记作（内聚能密度：单位体积的内聚能，记作（内聚能密度：单位体积的内聚能，记作（CEDCED），即：），即：），即：），即：V V为摩尔体积。为摩尔体积。为摩尔体积。为摩尔体积。3737 内聚能密度的平方根称为溶解度参数内聚能密度的平方根称为溶解度参数内聚能密度的平方根称为溶解度参数内聚能密度的平方根称为溶解度参数，即：，即：，即：，即：溶解度参数是确定高聚物与溶剂的溶解

32、性和聚合物与聚合溶解度参数是确定高聚物与溶剂的溶解性和聚合物与聚合溶解度参数是确定高聚物与溶剂的溶解性和聚合物与聚合溶解度参数是确定高聚物与溶剂的溶解性和聚合物与聚合物之间相容性的重要参数。物之间相容性的重要参数。物之间相容性的重要参数。物之间相容性的重要参数。对于小对于小对于小对于小分子，分子，分子，分子，HildebrandHildebrand和和和和Scoff Scoff 提出了提出了提出了提出了如下的表面张力和内如下的表面张力和内如下的表面张力和内如下的表面张力和内聚能密度间的关系式：聚能密度间的关系式：聚能密度间的关系式：聚能密度间的关系式：此式适用于非缔合小分子液体，从内聚能密度计

33、算表面张力此式适用于非缔合小分子液体，从内聚能密度计算表面张力此式适用于非缔合小分子液体，从内聚能密度计算表面张力此式适用于非缔合小分子液体，从内聚能密度计算表面张力与试验测定结果基本一样，但对高聚物却不适用。与试验测定结果基本一样，但对高聚物却不适用。与试验测定结果基本一样，但对高聚物却不适用。与试验测定结果基本一样，但对高聚物却不适用。3838 Lieng-Huang LeeLieng-Huang Lee对高聚物提出如下关系式：对高聚物提出如下关系式：对高聚物提出如下关系式：对高聚物提出如下关系式：K K为常数，对液体和类似液体高聚物为为常数，对液体和类似液体高聚物为为常数，对液体和类似液

34、体高聚物为为常数，对液体和类似液体高聚物为0.240.24，为分子相为分子相为分子相为分子相互作用参数。互作用参数。互作用参数。互作用参数。Wu Wu利用利用利用利用SmallSmall色散力，提出了如下的阅历公式：色散力，提出了如下的阅历公式：色散力，提出了如下的阅历公式：色散力，提出了如下的阅历公式：n ns s为高聚物重复单元的原子数，为高聚物重复单元的原子数，为高聚物重复单元的原子数，为高聚物重复单元的原子数，V Vm,sm,s为重复单元摩尔体积，为重复单元摩尔体积，为重复单元摩尔体积，为重复单元摩尔体积，(F)s(F)s为重复单元为重复单元为重复单元为重复单元SmallSmall色散

35、力的加色散力的加色散力的加色散力的加和。和。和。和。39394040例例例例：计算聚四氟乙烯（：计算聚四氟乙烯（：计算聚四氟乙烯（：计算聚四氟乙烯（PTFE)PTFE)和和和和(PP)(PP)聚丙烯的表面张力聚丙烯的表面张力聚丙烯的表面张力聚丙烯的表面张力,已知：已知：已知：已知：V VPTFEPTFE=45.5cm=45.5cm3 3/mol;V/mol;Vpppp=46.2cm=46.2cm3 3/mol/mol解：解：解：解：l l聚四氟乙烯聚四氟乙烯l lFs=2150=300Fs=2150=300l lNs=6Ns=6l lPTFE=0.327300/61.PTFE=0.327300

36、/61.856/45.51.52856/45.51.52l l =2110-3N/m =2110-3N/ml l试验值试验值18.410-3N/m18.410-3N/ml l聚丙烯聚丙烯l lFs=133+28+214=375Fs=133+28+214=375l lNs=9Ns=9l lPP=0.327375/91.85PP=0.327375/91.859/46.21.52=2710-9/46.21.52=2710-3N/m3N/ml l试验值试验值2910-3N/m2910-3N/m41416.6 共聚、共混和添加剂对表面张力共聚、共混和添加剂对表面张力的影响的影响 6.6.1 6.6.1

37、无规共聚无规共聚 无规共聚物的表面张力一般符合线性加和规律：无规共聚物的表面张力一般符合线性加和规律：为无规共聚物的表面张力，为无规共聚物的表面张力，1 1、22为组分为组分i i的表面张力，的表面张力，Xi Xi则为组分则为组分i i的摩尔分数的摩尔分数.对氧化乙烯对氧化乙烯-氧化丙烯的无规共聚物试验结果如下图氧化丙烯的无规共聚物试验结果如下图所示。所示。4242无规共聚，组分无规共聚，组分平均分布，符合平均分布，符合线性加和规则线性加和规则共混，低表面能组共混，低表面能组分表面富集分表面富集43436.6.2 嵌段与接枝共聚嵌段与接枝共聚 对于嵌段共聚物，若对于嵌段共聚物，若A嵌段有高表面

38、能，嵌段有高表面能，B嵌段有低表面能，则形成共聚物时，嵌段有低表面能，则形成共聚物时，B嵌段嵌段优先在表面上吸附，使体系的表面张力明优先在表面上吸附，使体系的表面张力明显下降。显下降。B嵌段到确定量，表面张力下降到嵌段到确定量，表面张力下降到B嵌段均聚物水平嵌段均聚物水平.接枝共聚物状况与嵌段共聚物相像，但表接枝共聚物状况与嵌段共聚物相像，但表面张力削减的程度则轻一些面张力削减的程度则轻一些44444545l问题：有人将二甲基硅氧烷齐聚物接枝到问题：有人将二甲基硅氧烷齐聚物接枝到聚苯乙烯大分子上，发觉接枝聚合物的表聚苯乙烯大分子上，发觉接枝聚合物的表面张力随接枝率增高而下降，当接枝率达面张力随

39、接枝率增高而下降，当接枝率达到确定值后，高聚物的表面张力接近于聚到确定值后，高聚物的表面张力接近于聚二甲基硅氧烷，试分析其缘由？二甲基硅氧烷，试分析其缘由？46466.6.3 共共 混混在均聚物共混中，低表面能的组分在表面上被优先在均聚物共混中，低表面能的组分在表面上被优先在均聚物共混中，低表面能的组分在表面上被优先在均聚物共混中，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。氧化乙烯和氧化丙吸附，使体系表面张力下降。氧化乙烯和氧化丙吸附，使体系表面张力下降。氧化乙烯和氧化丙吸附，使体系表面张力下降。氧化乙烯和氧化丙烯均聚物的共混结果烯均聚物的共混结果烯均聚物的共混结果烯均聚物的共混结

40、果如图如图如图如图6 6所示，所示，所示，所示，随低表面能氧化丙烯随低表面能氧化丙烯随低表面能氧化丙烯随低表面能氧化丙烯均聚物的增加，共混均聚物的增加，共混均聚物的增加，共混均聚物的增加，共混体系的表面能明显下体系的表面能明显下体系的表面能明显下体系的表面能明显下降，而且这种行为随降，而且这种行为随降，而且这种行为随降，而且这种行为随分子量的增加而加剧。分子量的增加而加剧。分子量的增加而加剧。分子量的增加而加剧。4747l6.7 界面张力l6.8 临界表面张力l6.9 状态方程4848固体聚合物表面张力的测试方法固体聚合物表面张力的测试方法 （1 1）由熔融聚合物的表面张力）由熔融聚合物的表面

41、张力）由熔融聚合物的表面张力）由熔融聚合物的表面张力-温度关系外推；温度关系外推；温度关系外推；温度关系外推；（2 2）由）由）由）由表面张力与分子量关系，以表面张力与分子量关系，以表面张力与分子量关系，以表面张力与分子量关系，以-M-Mn n-2/3-2/3或或或或 1/41/4对对对对MMn n-1-1作图外推；作图外推；作图外推；作图外推；（3 3）由等张比容法估算）由等张比容法估算）由等张比容法估算）由等张比容法估算 （4 4）由表面张力与内聚能关系估算）由表面张力与内聚能关系估算）由表面张力与内聚能关系估算）由表面张力与内聚能关系估算4949l课后思索题 1、2、4、65050第7章.聚合物的表面改性 臭氧氧化 电晕放电处理 高聚物各种表面处理方法 表面接枝 低温等离子体处理 火焰和热处理 化学处理 5151