Способ измерения краевого угла смачивания

 

1с;g

<1>767623

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (51}м. к„.з (22) Заявлено 240778 (21) 2648876/18-25 с присоединением заявки ¹

С 01 и 13/02

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) ПриоритетОпубликовано 300980. Бюллетень ¹

Дата опубликоваии я описания 300980 (53) УДК 543. 542 (088. 8) (72) Автор, изобретения

Н.A. Макаревич

Уральский филиал Всесоюзного научно-исследовательского и проектного института галургии (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КРАЕВОГО .УГЛА

СМАЧИВАНИЯ. Изобретение относится к способам измерения краевых углов смачивания на границе раздела жидкость - твер- дое тело и может найти применение в химической, металлургической, легкой и других областях промышленности для определения адгезионных характеристик жидкостей.

Известны способы измерения краевых углов смачивания на границе жидкость - твердое тело, заключающиеся в измерении объема капли, помещенной на плоскую подложку $15, в измерении глубины мениска жидкости, залитой в кювету )23. Общим существенным приз-. наком названных способов определеиия краевых УРлов смачивания являются измерения формы "лежащей" на твердой поверхности капли.

Этот способ обладает существенными недостатками: необходимостью предварительного измерения поверхностного натяжения исследуемой жидкости, что, в свою очередь, требует использования дополнительного оборудования и затраты дополнительного времени, приблизительно равного времени изме-, рения исследуемой характеристики, т.е. краевого угла смачивания, и необходимостью определения изменения максимального давления, которое фик25 сируется с помощью жидкостного мано метра или датчика.

Недостатком этих способов является их трудоемкость и недостаточно .высокая точность измерения размеров. капель, необходимость использования различных оптических устройств.

Наиболее близким техническим решением является способ измерения краевых углов смачивания по методу максимального давления в пузырьке газа, продавливаемого через капилляр, находящийся в одновременном контакте с исследуемой поверхносТью, жидкостью и газом (31 . По названному способу предварительно определяют поверхностное натяжение исследуемой жидкости и максимальное давление в пузырьке газа, находящегося в контакте с твердой поверхностью, а затем проводят расчет краевого угла смачи0,вания по формуле, полученной из уравнения Лапласа.

Целью изобретения является повы шение точности и производительности измерений.

767623 для этого краевой угол смачивания определяют по относительной глубине погружения двух капилляров-измерительного и эталонного, помещенных соответственно в исследуемую и эталонную жидкости, при условии равенства максимального давления в газовых пузырьках, образуюиихся на концах этих капилляров.

В этом случае че требуется определять абсолютное значение максимального давления в пузырьке, а достаточно лишь измерить относительное погружение двух капилляров. Расчет краевого угла проводят по формуле, полученной совместньм решением уравнения Лапласа для полукруглого отверстия с уравнением Кантора-шредингера:

g p r" 5h

CQ58=,р .. yQ М

6 (-, Р- -д — 1 где Q — поверхностное натяжение эталонной жидкости;

g - ускорение силы тяжести; у — плотность эталонной жидкости;

r — радиус измерительного капилляра;

h - глубина погружения измерительного капилляра; ьЬ и дЬ -соответственно относительная

1 глубина погружения эталонного и измерительного капилляров.

Если радиусы капилляров не равны (r/rq ), то вводят поправку: к ь "ь — (— - — )„

AG 4 .Ф

1 д Р 1- v которая может быть определеьа эксперийентально. Для этого оба капилляра погружают в эталонную жйдкость, причем разность глубин погружений (h<-h) при равенстве давлений в пузырьках постоянная и равна К. В качестве эталонных жидкостей могут быть взяты, например, углеводороды,-спирты, кетоны и т.д.

Для осуществления способа измеренйя краевого угла смачивания предлагается устройство, состоящее из измерительного капилляра с полукруглым отверстием, эталонного капилляра, двух микровинтов с держателями, двух .термостатируемых сосудов и системы для подачи и тонкого регулирования газа.

Схема устройства представлена на чертежеа

Измерительный капилляр 1 с полукруглым отверстием, закрепленный в держателе 2,подводят к поверхности образца 3, помещенного в исследуемую жидкость 4. Температуру в исследуемой и эталонной жидкостях автоматически поддерживают ультратермостатом

5 с точностью 4. 0,02 и контролируют термометром 6. Погружение измерительного 1 и эталонного 7 капилляров производят при помощи микровинтов 8.

Подачу предварительно очищенного и осущенного газа осуществляют компрессором или из баллона и регулируют вентилем тонкой регулировки.

Измерение краевых углов смачивания проводят в следующей последовательности: определяют высоту касания

15 капиллярами 1 и 7 соответственно исследуемой и эталонной жидкостей. За/ тем подводят измерительный капилляр к поверхности образца и погружением капилляра 7 фиксируют положение рав;ф новесия как среднее между уровнями выделения газа в обоих капиллярах, проявляющееся в поочередном выделении газовых пузырьков из капилляров.

Полученные значения h u ah подстав ляют в формулу (1) и вычисляют краевой угол смачивания.

Предлагаемое устройство позволит сократить время эксперимента в 2-3 раза и повысить точность измеряемой характеристики на 6-8%.

Формула изобретения

Способ измерения краевого угла смачивания по максимальному давлению в пузырьке газа, продавливаемого через капилляр, подведенный к твердой поверхйости образца, находящегося в исследуемой жидкости, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности и производительности измерений, краевой угол смачивания определяют о относительной глубине погружения двух капилляров соответственно в исследуемую и эталонную жид45 кости при условии равенства максимального давления в газовых пузырьках, образующихся на концах Этих капилляров.

Источники информации, Я принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 548788, кл. G 01 И 13/02, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

9 232737, кл. 6 01 М 13/00, 1967. у 3. Авторское свидетельство СССР

9 418762, кл. G 01 N 13/02, 1972.

767623

fГю

Составитель С.Беловодченко

Редактор И.Коляда Техред Ж. Кастелевич Корректор М.демчик

Заказ 7184/39 Тираж 1019 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета- СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород; ул. Проектная, 4