流体在固体表面超铺展特性的研究进展

对流体在固体表面超铺展特性的研究进展进行了综述,总结了具有超铺展特性的动态湿润体系、超铺展特性的影响因素、内在机理以及实验关联式建立和数值模拟方法。部分丙硅氧烷类和烷基乙氧基化物类以及少数离子型表面活性剂溶液具有超铺展特性,浓度和固体表面能是超铺展的重要影响因素。气液界面的浓度Marangoni效应被认为是超铺展过程的控制因素,表面活性剂在气液、固液和三相接触线前缘固气界面的输运和吸附对浓度Marangoni效应有重要影响。分析认为,实验方面未来应拓展实验体系,建立超铺展产生的判据;深入研究宏观影响因素以及微观输运和吸附机理,同时考虑外加物理场影响,为超铺展的实际应用奠定基础。理论方面需综合考虑表面活性剂向界面的输运、吸附对界面性质的作用规律以及浓度Marangoni效应的影响,借鉴相对成熟的牛顿流体动态湿润理论,建立描述超铺展特性的全过程理论模型。数值模拟方面应以分子动力学模拟为基础建立表面活性剂输运和界面吸附的微观物理模型,将其引入流体动力学模型,实现对超铺展过程精确定量化的描述。本文还给出了可能的超铺展体系铺展全过程的物理图景。     

流体在固体表面超铺展特性的研究进展

对流体在固体表面超铺展特性的研究进展进行了综述,总结了具有超铺展特性的动态湿润体系、超铺展特性的影响因素、内在机理以及实验关联式建立和数值模拟方法。部分丙硅氧烷类和烷基乙氧基化物类以及少数离子型表面活性剂溶液具有超铺展特性,浓度和固体表面能是超铺展的重要影响因素。气液界面的浓度Marangoni效应被认为是超铺展过程的控制因素,表面活性剂在气液、固液和三相接触线前缘固气界面的输运和吸附对浓度Marangoni效应有重要影响。分析认为,实验方面未来应拓展实验体系,建立超铺展产生的判据;深入研究宏观影响因素以及微观输运和吸附机理,同时考虑外加物理场影响,为超铺展的实际应用奠定基础。理论方面需综合考虑表面活性剂向界面的输运、吸附对界面性质的作用规律以及浓度Marangoni效应的影响,借鉴相对成熟的牛顿流体动态湿润理论,建立描述超铺展特性的全过程理论模型。数值模拟方面应以分子动力学模拟为基础建立表面活性剂输运和界面吸附的微观物理模型,将其引入流体动力学模型,实现对超铺展过程精确定量化的描述。本文还给出了可能的超铺展体系铺展全过程的物理图景。     

三硅氧烷超润湿剂及其在植物叶表面超润湿铺展机理研究进展

超润湿剂能够显著增大药液在植物标靶表面润湿沉积覆盖率,提高农药的利用率,提升农作物产量。具有独特结构的三硅氧烷聚醚型表面活性剂呈现出良好的超润湿铺展性。本文综述了植物叶表面的微观结构和润湿性、超润湿剂的结构与超润湿性关系,及从超润湿剂的浓度、溶液中聚集体形态、润湿基底、Marangoni效应、自亲效应等对超润湿性的影响不同角度地揭示了超润湿铺展机理,并对超润湿机理的深入研究提出了展望,为今后超润湿剂的设计合成和超润湿铺展机理的深入认识和研究提供了理论依据和指导。     

分离压/结合压作用下的活性剂液滴演化特征

当含活性剂液膜厚度小于100 nm时,分子间力表现出的分离压或结合压效应将对其演化特征及去润湿特性产生重要影响。针对可溶性活性剂液滴的铺展历程,采用润滑理论建立了液膜厚度、活性剂表面浓度和内部浓度的演化模型,模拟了正负体系中受分离压或结合压影响的液滴演化过程。结果表明,分离压可促进正体系下的液滴稳定铺展,并抑制去润湿现象的发生;而负体系下,分离压则加剧不稳定性,并改变Marangoni负效应对液滴演化的影响。正体系下液滴受结合压作用呈现不稳定特征,在极短时间内发生破断;结合压对负体系下的液滴演化影响与分离压作用相似,具有促进液滴不稳定演化的作用。     

新型三硅氧烷表面活性剂在低能固体表面的铺展性能研究

以测试表面活性剂溶液在固体表面铺展能力的方法,研究了温度、湿度和外加电解质浓度对新型双尾三硅氧烷表面活性剂1 L溶液在石蜡等低能固体表面的铺展性能的影响,结果表明:测试铺展性能也能大致求出表面活性剂1L的临界润湿浓度(CWC);1L溶液的铺展能力是随着温度和湿度的升高而增强的;较低的外加电解质浓度有助于提高1L溶液的铺展性能。实验说明,表面活性剂1L作为润湿剂或铺展剂使用时可以选择在较高的温度和(或)湿度下使用,以及(或者)通过添加适量的电解质的方法来提升其铺展能力,而且使用的浓度应该要在其CWC以上。     

平板浸涂过程中的液膜排液影响因素

针对一端与活性剂溶液池相接的竖直平板浸涂液膜排液过程,基于润滑理论建立了液膜厚度、活性剂浓度及液膜表面速度的演化方程组,通过数值计算分析了Marangoni效应和表面黏度对液膜排液特征的影响。结果表明,Marangoni效应是影响液膜排液过程的重要因素,可导致液膜厚度增加,随Marangoni效应增强可得到更均匀的液膜。液膜表面速度随表面黏度增大而减小,较大的表面黏度将推迟表面速度逆流现象的发生,但其对膜厚均匀度几乎没有影响。     

平板浸涂过程中的液膜排液影响因素

针对一端与活性剂溶液池相接的竖直平板浸涂液膜排液过程，基于润滑理论建立了液膜厚度、活性剂浓度及液膜表面速度的演化方程组，通过数值计算分析了Marangoni效应和表面黏度对液膜排液特征的影响。结果表明，Marangoni效应是影响液膜排液过程的重要因素，可导致液膜厚度增加，随Marangoni效应增强可得到更均匀的液膜。液膜表面速度随表面黏度增大而减小，较大的表面黏度将推迟表面速度逆流现象的发生，但其对膜厚均匀度几乎没有影响。     

表面活性剂溶液润湿行为研究进展

润湿是指溶液在固体表面的铺展过程。本文主要从溶液铺展能力、表面活性剂吸附和固体表面性质等三个方面综述了表面活性剂溶液在固体表面的润湿行为及其研究和进展。     

三硅氧烷表面活性剂性能评价

研究了以烯丙基聚醚和七甲基聚三硅氧烷为原料的三硅氧烷表面活性剂中原料烯丙基聚醚中EO的聚合度、产品浓度与产品的表面张力之间的关系。三硅氧烷表面活性剂作为农药喷雾助剂,其最合理的EO聚合度的取值应该在4～8之间。当其浓度达到0.04%aq时,即可使溶液的表面张力达到21～22mN/m,从而使药液在叶片表面获得良好的润湿和铺展。     

不同反离子双癸基季铵盐对聚四氟乙烯表面的吸附行为

利用座滴法研究了系列反离子双癸基季铵盐和Gemini型季铵盐表面活性剂对超疏水材料聚四氟乙烯(PTFE)表面的吸附行为。考察了表面活性剂的表面活性、类型和浓度对接触角的影响规律,并探讨了铺展系数、黏附张力和黏附功的变化规律。研究表明:双癸基季铵盐表面活性剂在PTFE表面的接触角随着反离子基团的增大呈现先减小后增大的趋势,其中反离子最大的双癸基二甲基戊酸铵(DDAV)在PTFE表面的润湿效果最好;铺展系数(S)随着反离子有机酸基团的增大呈现先减小后增大的趋势;当表面活性剂的质量浓度低于cmc时,粘附力和表面张力之间呈现出良好的线性关系;当质量浓度大于cmc时,反离子基团小的表面活性剂溶液在固-液界面和气-液界面形成了饱和吸附层。反离子基团较大的表面活性剂在气-液界面达到饱和吸附,但在固-液界面上没有达到饱和,随着浓度的增加继续吸附,润湿性能增强。