Способ определения краевого угла смачивания

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРАЕВОГО УГЛА СМАЧИВАНИЯ, заключающийся в пропитке образца исследуемого пористого материала эталонной и исследуемой жидкостями, пропускании газа при заданном градиенте давления через пропитанный образец и измерении расхода, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения, пропитку осуществляют, насыщая эталонной жидкостью образец заданной длины и исследуемой жидкостью образцы различной длины, регистрируют зависимость расхода газа при заданном градиенте давления в образце от его длины и по полученной зависимости определяют значение длины образца, при которой расход газа равен расходу газа через образец заданной длины, пропитанный эталонной жидкостью, а краевой угол смачивания рассчитывают с помощью выражения , , . ft - Ь Л 8 acco3b;7- cogQ|j где 6,0 - краевые углы смачивания для исследуемой и эталонной жидкостей соответственно; -г-оповерхностное натяжение исследуемой и эталонной жидкостей соответственоно; 6 - заданная длина образца пропитанного эталонной 00 9 , жидкостью; 6 - длина образца, пропих танного исследуемой жид костыо, при которой расход газа равен расходу его через образец заданной длины.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

<и> < ц (51)4 С 01 N 13/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA верги „„„

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCHOlNY СВИДЕТЕЛЬСТВУ ® Ото (54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРАЕВОГО УГЛА СМАЧИВАНИЯ, заключающийся в пропитке образца исследуемого пористого материала эталонной и исследуемой жидкостями, пропускании газа.при заданном градиенте давления через пропитанный образец и измерении расхода, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности определения, пропитку осуществляют, насыщая эталонной жидкостью образец за(21) 3715109/24-25 (22) 23.03.84 (46) 07.10.85. Бюл. Ф 37 (72) В.К. Шелег, В.M. Капцевич, В.Б. Медведев, В.В. Мазюк, А.Н. Сорокина и В.В. Савич (71) Белорусское республиканское научно-производственное объединение порошковой металлургии (53) 532.696. 1 (088.8) (56) Зимон А.Д. Адгезия жидкости и смачивание. М.: Химия, 1974, с. 52.

Богатырев В.К. Способ определения гидрофильности поверхности пористых материалов. — Заводская лаборатория, 1970, М 2, с. 209.

Авторское свидетельство СССР

Ф 728054, кл. G 01 N 13/02, 1979. данной длины и исследуемой жидкостью образцы различной длины, регистрируют зависимость расхода газа при заданном градиенте давления в образце от его длины и по полученной зависимости определяют значение длины образца, при которой расход газа равен расходу газа через образец заданной длины, пропитанный эталонной жидкостью, а краевой угол смачивания рассчитывают с помощью выражения (d e

0 -0tññ09 со 91 б 6

1 где 8, g — краевые углы смачивания для исследуемой и эталонной жидкостей соответственно;

ЛI л ь — поверхностное натяжение исследуемой и эталонной жидкостей соответственоно; — заданная длина образца, пропитанного эталонной жидкостью — длина образца, пропитанного исследуемой жид-: костью, при которой расход газа равен расходу его через образец заданной длины.

1183871

1О

40

Изобретение относится к контроль но-измерительной технике, а именно к способам определения краевого уг ла смачивания жидкостью пористых ,материалов, и может найти примене- 5 ние в различных отраслях народного хозяйства при определении капиллярных свойств пористых материалов, например в порошковой металлургии, строительстве и т.п.

Цель изобретения — повышение точности определения краевого угла.

Предлагаемый способ определения . краевого угла смачивания жидкостью пористого материала основан на 15 закономерностях течения газа через пропитанный жидкостью материал, общих для линейного и квадратичного . режимов. Вследствие этого он обес.печивает высокую точность при любом 20 режиме течения. Главной особенностью течения газа через пропитанный жидкостью пористый материал является то, что при увеличении давления расход газа увеличивается за 25 счет раскрытия большего количества пор и за счет увеличения скорости газа в порах. Одновременно действие этих двух факторов приводит к невозможности определить значения давления1 соответствующие раскрытию пор одного размера при пропускании газа через образец, смоченный эталонной и исследуемой жидкостями. Для установления однозначной связи между расходом газа через образец и количеством раскрытых пор необходимо устранение второго фактора увеличения расхода газа— увеличение скорости газа в порах при увеличении давления. Этого можно добиться, поддерживая постоянным градиент давления в образце посредством изменения длины образ ца пропорционально давлению. При.

;изменности градиента давления в

Р образце — известные подынтеграль1 ные выражения для двух различных жидкостей совпадают в случае рагг- е 50 венства величин

Р у равных минимальному размеру раскрытых пор, пределы интегрирования в этом случае также совпадают. Следовательно, при неизменном градиенте давления в образце имеет место однозначное соответствие между расходом газа через образец и размером раскрытых пор независимо от пропитывающей жидкости. Таким образом, при равных для различных жидкостей значениях расхода и одинаковом градиенте давления с учетом равенства

Р Р

-- = — следует

2 cos 9 2vcos6

На чертеже приведена графическая зависимость расхода газа через пористый образец от его длины.

Пример. Исследуют краевой угол смачивания водой пористой бронзы, спеченной иэ порошка фракции

0,25 — 0,315 мм (средний радиус пор г = 29,8 мкм). В качестве эталонной жидкости используют этиловый спирт. Краевой угол смачивания спиртом бронзы равен нулю. Из исследуемой бронзы готовят шесть образцов в виде цилиндров диаметром

20 мм и длиной соответственно 5, 6, 7, 8, 9 и 10 мм. Образец длиной 5 мм пропитывают спиртом в течение 5 мин в вакууме. Пропитанный образец помещают в специальное приспособление и при давлении Р— = 1500 Па

26

С

1 где б = 0,0228 Дж/м — коэффициент поверхностного натяжения спирта, определяют расход газа через образец Q = 3,30 л/мин. Образец вынимают из приспособления и высушивают в вакуумном шкафу при 80 С в о течение 1 ч, пропитывают водой -и при том же давлении Р = 1500 Па определяют расход газа через образец Q = 2,82 л/мин. Остальные образцы пропитывают только водой.

При значениях давления, пропорциональных длине образцов (соответственно 1800, 2100, 2400, 2700 и

3000 Па), определяют значения расхода газа через остальные образцы (соответственно 3,06; 3,25;

3,38; 3,47 и 3,52 л/мин). Строят графическую зависимость расхода паза от длины образца по ней определяют значение длины 1 = 6,69 мм, 1 соответствующее значение искомого

I 0 краевого угла Е = 65

Исследование краевых углов смачивания водой пористой бронзы, спеченной из порошков других фракций, показывает что при уменьшении сред"

/ Мни

Составитель А. Кощеев

Редактор А. Шишкина Техред О.Ващишина Корректор М. Демчик

Заказ 6264/44 Тирах 896 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, .Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ултород, ул. Проектная, 4 него размера tlap до 15 мкм ошибка определения краевого угла известным способом возрастает до ЗОЖ.

Использование предлагаемого способа позволяет в несколько раз повысить точность определения крае1183871 4 ваго угла смачивания пористых тел с широким разбросом пор по размерам за счет исключения ошибок, связанных с проведением измерений при различных градиентах давления на образце.