ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Изменение адгезии под действием молекулярных сил из "Адгезия пыли и порошков 1976 " Количественная оценка изменения сил адгезии за счет молекулярного взаимодействия. Под действием молекулярных сил можно изменить величину адгезии. Константы молекулярного взаимодействия зависят от свойств контактирующих тел и окружающей их жидкой среды. Изменяя свойства твердых поверхностей, можно изменить значения этих констант и величину адгезионного взаимодействия в целом. Покажем возможность изменения константы молекулярного взаимодействия в зависимости от свойств поверхностей. [c.65] Энергия взаимодействия указанных молекул с поверхностными гидроксильными группами на 30—45% выше, чем для силикагелей с метилированной или фторированной поверхностями. [c.66] Заметим, что для молекулярного взаимодействия конденсированных систем важно не только наличие, но и число молекул, адсорбированных на поверхности, которое определяет величину константы А [см. уравнение (II, 9)]. [c.66] Изменения молекулярного взаимодействия могут быть достигнуты путем модификации контактирующих тел. Для модификации твердых поверхностей широко применяют алкилхлорсиланы. [c.66] В наших работах [20, 21] модификация производилась обработкой предварительно увлажненных стеклянных пластинок 1%-ным бензольным раствором соответствующего алкилхлорсилана. Затем образцы высушивались при температуре 120—130 °С. В результате такой обработки поверхность покрывалась прочной полисилоксано-вой пленкой, причем углеводородные радикалы ориентировались в сторону окружающей среды, что придавало поверхности свойство гидрофобности. [c.66] На рис. 11,4 приведены полученные нами экспериментальные значения чисел адгезии стеклянных шарообразных частиц к стеклянной пластинке в зависимости от относительной влажности воздуха, окружающего запыленную подложку. Как видно из рис. II, 4, модификация, т. е. метилирование диметилдихлорсиланом, одной из контактирующих поверхностей приводит к уменьшению адгезии (кривые 2, 3). Метилирование двух контактирующих поверхностей (кривая 4) еще больше снижает силы адгезии. [c.67] Для модификации поверхностей могут быть использованы различные хлорсиланы. В табл. [c.67] Минимальная адгезия, точнее минимальное число адгезии, наблюдается при обработке подложек следующими силанами (СНз)251С12 СН2=СН— H2Si l2 H3, т. е. для поверхностей, краевой угол смачивания которых имеет максимальное значение. [c.67] Таким образом, гидрофобизация стеклянных поверхностей приводит к снижению величины адгезионного взаимодействия. [c.68] Согласно правилу Дебройна, чем больше разница в способности контактирующих поверхностей смачиваться, тем меньше адгезия. Различие в такой способности может быть достигнуто не только гидрофобизацией, но и гидрофилизацией поверхности, т. е. изменяя гидрофильность, также можно уменьшить адгезию. [c.68] Из приведенных данных видно, что гидрофилизация поверхности уменьшает адгезию стеклянных частиц, хотя не столь значительно, как гидрофобизация. Наблюдается определенная пропорциональность между уменьшением адгезии и изменением краевого угла смачивания. [c.68] Изменения адгезионного взаимодействия в зависимости от свойств контактирующих тел имеет место и в жидкой среде [75]. [c.68] Как видно из табл. И, 5, в водной среде при одинаковой гидрофильности (кварцевые частицы к кварцевой поверхности каолинит и монтмориллонит к химическому стеклу 23) или одинаковой гидрофобности (графитовые частицы к поверхности из парафина) число адгезии достигает максимального значения. Однако в воде слипание гидрофобных поверхностей (графит — парафин) все же больше, чем гидрофильных (кварц — кварц). [c.68] Когда контактирующие поверхности резко различаются по смачиваемости (гидрофильные кварцевые частицы к гидрофобной поверхности парафина частицы из мастики и графита к кварцевой поверхности), то адгезия минимальна (число адгезии равно 0). [c.69] Как в воздушной, так и в жидкой средах наблюдается уменьшение адгезии стеклянных частиц к стеклянным поверхностям, модифицированным хлорсиланами, по сравнению с адгезией на обычном стекле. [c.69] Количественные изменения сил адгезии. На основании полученных сведений по модификации стеклянных поверхностей было проведено исследование по распределению частиц по силам адгезии в зависимости от краевого угла смачивания исходной подложки [21]. Результаты этих исследований, приведенные на рис. II, 5, показывают, что распределение монодисперсных шарообразных частиц по силам адгезии к модифицированным стеклянным поверхностям подчиняется нормально-логарифмическому закону, так же как и распределение частиц по силам адгезии к обычным, не модифицированным поверхностям (см. 3, с. 22). На рис. 11,5 по оси абсцисс нанесены значения сил отрыва (отрыв производился центрифугированием) в логарифмических координатах, а по оси ординат нанесены значения чисел в вероятностной шкале. [c.69] Прямые рис. II, 5, характеризующие распределение частиц фиксированного размера (20, 50 и 100 мкм) на обычной, гидрофильной и гидрофобной поверхностях, параллельны между собой. Это означает, что параметр а — среднее квадратичное отклонение, определяющее угол наклона, для частиц одного размера, но для разных поверхностей примерно одинаков, что подтверждается также данными табл. II, 6. [c.69] для частиц диаметром 100 мкм этот параметр равен 0,94— 1,10, а для частиц диаметром 20 мкм — 2,88—2,92. [c.70] Из табл. 11,6 видно также, что медианная сила адгезии F на модифицированных поверхностях меньше, чем на обычной. При этом следует отметить, что гидрофилизация и гидрофобизация поверхностей не в равной мере влияют на медианную силу. Например, гидрофилизация подложки, т. е. уменьшение краевого угла смачивания поверхностей от 33 до 17°, снижает медианную силу частиц диаметром 20—100 мкм в 2—5 раза (см. табл. 11,6), то время как гидрофобизация той же поверхности, т. е. увеличение краевого угла смачивания от 33 до 70°, уменьшает медианную силу на 2—3 порядка. Причем модификация стеклянных поверхностей в большей степени уменьшает адгезию частиц диаметром 20 мкм, чем адгезию частиц диаметром 100 мкм. [c.70] Для более полной оценки адгезии частиц к модифицированным поверхностям по параметрам а и F, характеризующим распределение частиц по силам адгезии, рассчитаем по формуле (1,29), приведенной на с. 24, средние силы адгезии (см. табл. 11,6). [c.70] Вернуться к основной статье