第六章 高分子材料的表面.ppt

第27页，共55页，星期日，2025年，2月5日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。B嵌段到一定量，表面张力下降到B嵌段均聚物水平（图6－7）●接枝共聚物情况与嵌段共聚物相似，但表面张力减少的程度则轻一些。第28页，共55页，星期日，2025年，2月5日第29页，共55页，星期日，2025年，2月5日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。氧化乙烯和氧化丙烯均聚物的共混结果如图6-6所示，随低表面能氧化丙烯均聚物的增加，共混体系的表面能明显下降，而且这种行为随分子量的增加而加剧。第30页，共55页，星期日，2025年，2月5日第31页，共55页，星期日，2025年，2月5日6.7界面张力6.7.1Antoff规则Antoff最早提出界面张力与两相表面张力的关系式为：σ12：相1和相2间的界面张力；σ1和σ2为相的表面张力。●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。显然，对聚合物而言，此式不太适用，聚合物的界面张力：第32页，共55页，星期日，2025年，2月5日6.7.2Good-Girifalco理论●两相之间的界面张力与粘附功Wa有关,●Good和Girifalco认为，粘附功和内聚能之间存在如下的关系:φ为两相分子之间的相互作用参数，Wci为i相的内聚能.第33页，共55页，星期日，2025年，2月5日由于：可整理得到：分子间的相互作用参数很难确定，分子结构理论指出，φ可用分子结构参数表示为:第34页，共55页，星期日，2025年，2月5日其中●多数情况下两项的相互作用单元的体积相似，可取φV=1，因此，φ≈φA。V：相互作用单元的摩尔体积α为极化度，I为电离势，μ为永久偶极，K为波尔兹曼常数，T为绝对温度。第35页，共55页，星期日，2025年，2月5日●当两相极性完全相同时，φA具有最大值为1。随着两相间极性差异增大，φA值随之减小。若两相均为非极性，则μ1=μ2=0。当I1=I2时，φA达最大值为1.第36页，共55页，星期日，2025年，2月5日已知Young方程:σSV=σSL+σLVcosθ(6-38)●对于固液体系，式（6-32）可改写为：结合（6-38）和（6-39），可得或第37页，共55页，星期日，2025年，2月5日6.7.3几何平均法●Fowkes对Good-Girifalco理论进一步了深入研究，发现大多数场合下，式（6-32）中φ≈1，于是简写为或上式仅对没有氢键的物质才是正确的。第38页，共55页，星期日，2025年，2月5日对于包括氢键和极性力的分子，表面张力可表示为各种分子间力贡献的总和：上标d表示色散力，p表示包括氢键的各种极性力。根据这种假设，Owens和Wendt提出了界面张力的一般形式为或由式（6-45）可见，界面张力可由组成界面两相的表面张力的几何平均值来估算。第39页，共55页，星期日，2025年，2月5日第六章高分子材料的表面第1页，共55页，星期日，2025年，2月5日

高分子材料的表界面特性具有重要意义。

纤维的染色、塑料的喷金、薄膜的印刷、材料的粘接、聚合物合金及相容性、复合材料的界面、聚合物的抗静电性能、医用高分子材料与生物体的相容性等等。

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动性。其表面张力测定没有直接的方法，只能通过间接的方法或估算求取。第2页，共55页，星期日，2025年，2月5日6.1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。●对于液体的表面张力与温度的关系，早期的研究者Eotvos曾提出如下的经验公式：式中V为摩尔体积，TC为临界温度，K为常数。温度TC时表面张力为零。第3页，共55页，星期日，2025年，2月5日●Ramsay和Shields的修正：以（TC-6）来代替TC，即：对于许多非极性液体来说