固体表面改性及其应用_第一讲固体表面改性基础知识_沈钟VIP免费

第�期工进展固体表面改性及其应用本专题技术讲座共�讲。第一讲为固休表面改性基础知识�第二讲为表面改性方法和机理�第三讲为固体表面改性的应用。第一讲固体表面改性基拙知识沈钟�江苏化工学院,常州,�������提要本文主要介绍固体表面的特征以及表面改性效果的评定方法,如接触角、枯度、沉降性质、吸附试脸、红外光谱、差热分析和物理结构的测定等内容�关镇词表面改性,表面特征,改性评价�前言现今,固体表面改性不仅是表面化学中的热门课题,也是界面工程中的重要研究课题。为达到某种目的,任何使固体表面性质发生变化的各种措施�包括化学的或物理的�都可以认为是表面改性,或更通俗地称为表面处理。固体表面改性后,由于表面性质发生变化,其吸附、润湿、分散等一系列性质都将发生变化。在涂料中,对确定的基料来说,分散体系的稳定性�包括光化学稳定性等�直接由分散粒子的表面性质所决定�在复合材料中,材料的复合是通过界面直接接触实现的,因此界面的微观结构和性质将直接影响其结合力性质、粘结强度和复合材料的力学性能以及物理功能。例如使用量很大的钦白粉,无论用于涂料还是高聚物,凡是具有优良性能、在市场上有竞争力的产品都进行过表面改性。因此,固体表面改性的研究不仅具有学术意义,更有重要的实用价值。在表面化学中研究表面改性主要是探讨表面化学中的一些基本问题,如改性方法和机理、改性样品�吸附剂�和吸附质之间的作用力性质、样品改性前后吸附作用与润湿性能的变化规律性,以及界面层结构等等。在工程上,表面改性主要着眼于改性工艺和效果以及改性产品在各方面的应用前景。表面改性的研究已有较长的时间。����‘〕曾以���为例叙述了�种类型的表面改性方法以及改性样品在某些领域中的应用。我国自�年代以来在此领域中也取得了不少进展。华东师范大学陈邦林教授等〔,」从粒子的电性质入手,曾用一系列无机物对众多的金属离子和有机物进行吸附,并据等电点移动等性质来探讨表面改性的程度和机理。在工业上,有些产品已经改性�如轻质碳酸钙等�,但许多改性产品尚处于开发阶段,未形成大批量生产,有待进一步发展。表面改性的方法很多,总体上有化学法和物理法两种。在实际工作中要根据体系的性质以及改性目的、要求和成本来确定。本讲首先介绍固体表面的特点,然后叙述表面改性效果的评定方法。·��·化工�����年�月�固体表面的特征���表面结构的几何不均匀性众所周知,液体有流动性和有自动缩小表面的趋势,故在静止状态下表面平滑均匀。而固体表面在形成时由于其原子或分子的位置相对固定,很难变形,不易收缩,故其表面必然凹凸不平,这就是表面结构的几何不均匀性。试验证明�即便是经过小心磨光的固体表面,从其断面看,表面的峰和谷之间也可以相差数十纳米到零点几微米�图��。表面的这种不均匀性也称为表面粗糙度,它们对材料的粘结起重要作用。用光学显微镜或扫描电镜可以观测表面粗糙度。组成不同于内部。例如在大气中几乎所有的金属表面上均有薄层的氧化物生成。许多晶体经磨光后表面将产生相当深的近于非晶态的表面层。又如石英晶体表面上皆被厚度约为数十纳米的无定形���所筱盖,而无定形����即便在��℃加热,其表面上也仍有相当数量的轻基����个�����。其它氧化物如����、����,、����。等实际上也被短基所覆盖�这些轻基的存在对表面改性具有重要意义。����任渡�、娜送但潇横向宽度���图�铝表面的断面形状���表面能�的不均匀性固体表面是不均匀的,有一定的粗糙度,因�表面改性效果的评定表面改性效果的评定是一个基本问题,也是正待深入研究和发展的问题。本文从传统的表面化学观点讨论几种基本评定方法。���接触解������用接触角判定液体对固体的润湿性一种液体能否润湿某种固体,主要考察此液体�在固体表面上处于平衡状态时接触角口的大小�图��。一般���。,固体表面可被润湿,且�越小,润湿性越好����。,则不被润湿�液滴处于平衡时,三个界面张力的力平衡应满足����氏方程�亦称润湿方程��。气一�叮液一�。气一谊�������仔洲一液叮淤此处于表面凸出部位...