[发明专利]一种用于测试液体表面能及其分量的方法

说明书

本发明涉及一种用于测试液体表面能及其分量的方法，属于表面物理化学技术领域。该方法基于杨氏方程通过测试液体与探针固体的接触角计算液体表面能及其分量，通过选择合适的探针固体并优化其计算公式，使得该方法操作简答，计算量小，且实验误差较小，能够广泛用于各类液体表面能及其分量的测试。

技术领域

本发明属于表面物理化学技术领域，具体涉及一种用于测试液体表面能及其分量的方法。

背景技术

物质在自然界中具有一定的表面，其表面的能量包括非极性的分量和极性的分量，其中极性分量又可以分为酸分量和碱分量。表面能各分量之间满足以下的关系：

其中，γ为表面能，下标s代表了固体，下标l代表液体，γ^d为非极性分量，γ^ab为极性分量，γ⁺和γ^-分别为酸分量和碱分量。

当固体和液体相互接触时，T.Young认为在非真空条件下整个界面体系会同时受到固体表面能γ_s、液体表面能γ_l和固液界面能γ_sl，使得液体在固体表面呈现特定的接触角θ(见图1)，它们之间的关系可用杨氏方程(式(3))来描述：

γ_lcosθ＝γ_s-γ_sl (3)

其中界面能γ_sl定义为：

将(1)、(2)和(4)代入式(3)得：

上述公式(5)说明，固体或者液体的表面能中有三个分量，想要测试出固体或者液体的表面能分量，需要三个方程。

对于固体表面，可采用探针液体通过测试探针液体与待测固体的接触角，利用杨氏方程计算出待测固体的表面能及其分量。常用的测试固体表面能的探针液体性质见表1。

表1常用探针液体的表面能

由于计算固体表面能的探针液体比较容易获得，所以利用接触角的方法测试固体材料的表面能分量比较容易实现。而对于液体，因为充当探针固体的表面其表面能分量未知，若通过直接测试三种固体表面的表面能分量，再根据这三种固体与待测液的接触角计算液体的表面能分量，由于实验误差的累积，导致结果偏差较大。因此目前尚缺乏实验误差较小的液体表面能及其分量的测试方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于测试液体表面能及其分量的方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

1、一种用于测试液体表面能及其分量的方法，所述方法如下：

1)测量待测液表面张力，由于待测液表面张力数值上与待测液表面能相等，构建公式(6)：

式中：γ_待测液为待测液的表面能，mJ/m²；

为待测液表面能的非极性分量，mJ/m²；

为待测液表面能的酸分量，mJ/m²；

为待测液表面能的碱分量，mJ/m²；