Способ измерения краевого угла смачивания

р 1767623 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 24,0778 (21) 26 48876/18-25 с присоединением заявки Мо С 01 й 13/02 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(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 11, в измерении глубины мениска жидкости, залитой в кювету (21, Общим существенным приз-, наком названных способов определеиия краевых УРлов смачивания являются измерения формы "лежащей" на твердой поверхности капли. находящийся в одновременном контактес исследуемой поверхносТью, жидкостью и газом 31 . По названномуспособу предварительно определяютповерхностное натяжение исследуемойжидкости и максимальное давление впузырьке газа, находящегося в контакте с твердой поверхностью, а затемпроводят расчет краевого угла смачи- О,вания по Формуле, полученной из уравнения Лапласа. Этот способ обладает существенныминедостатками: необходимостью предва рительного измерения поверхностногонатяжения исследуемой жидкости, что,в свою очередь, требует использования дополнительного оборудования изатраты дополнительного времени, 2 О приблизительно равного времени изме-,рения исследуемой характеристики,т.е. краевого угла смачивания, и необходимостью определения изменениямаксимального давления, которое фиксируется с помощью жидкостного манометра или датчика. Недостатком этих способов является их трудоемкость и недостаточно .высокая точность измерения размеров. капель, необходимость использования различных оптических устройств.Наиболее близким техническим решением являетсяспособ измерения краевых углов смачивания по методу максимального давления в пузырьке газа, продавливаемого через капилляр,Целью изобретения является повышение точности и производительности измерений. Уральский Филиал Всесоюзного научно-исследовательского и проектного института галургиидля 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, образующихся наконцах этих капилляров.В этом случае не требуется определять абсолютное значение максимального давления в пузырьке, а достаточно лишь измерить относительноепогружение двух капилляров, Расчеткраевого угла проводят по Формуле,полученной совместню решением уравнения Лапласа для полукруглого отверстия с уравнением Кантора-шредин-гера;дог йЪСОЛО,р 1 ьЮ6, Р -. -з - ) где 6 - поверхностное натяжение эталонной жидкости;- ускорение силы тяжести;у - плотность эталонной жидкости;г - радиус измерительного капилляра;Ь - глубина погружения измерительного капилляра ьЬ и дЬ -соответственно относительнаяглубина погружения эталонного и измерительного капилляроц аЕсли радиусы капилляров не равны (гФг ), то вводят поправку;к-ь -ь- - , Ф- - )сГк( гкоторая может быть определеьа эксперийентально. Нля этого оба капилляра погружают в эталонную жйдкость; причем разность глубин погружений 1 Ь-Ь) при равенстве давлений в пузырьках постоянная и равна К.В качестве эталонных жидкостей могут быть взяты, например, углеводороды,-спирты, кетоны и т.д.,Цля осуществления способа измеренйя краевого угла смачиванияпредлагается 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 ЧЕртЕжЕаИзмерительный капилляр 1 с полукруглом отверстием, закрепленный в.держателе 2,подводят к поверхностиобразца 3, помещенного в исследуемуюжидкость 4. Температуру в исследуемой и эталонной жидкостях автоматически поддерживают ультратермостатом5 с точностью0,02 и контролируюттермометром 6. Погружение измерительного 1 и эталонного 7 капилляров производят при помощи микровинтов 8.Подачу предварительно очищенного иосущенного газа осуществляют компрес- .сором или из баллона и регулируютвентилем 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 капиллярк поверхности образца и погружениемкапилляра 7 фиксируют положение рав- ;Щ новесия как среднее между уровнямивыделения газа в обоих капиллярах,проявляющееся в поочередном выделении газовых пузырьков из капилляров.Полученные значения Ь и аЬ подстав ляют в Формулу (1) и вычисляют краевой угол смачивания.Предлагаемое устройство позволитсократить время эксперимента в 2-3раза и повысить точность измеряемойхарактеристики на 6-8. Формула изобретенияСпособ измерения краевого углаЗ 5 смачивания по максимальному давлениюв пузырьке газа, продавливаемого через капилляр, подведенный к твердойповеа рхйости образца, находящегося в.исследуемой жидкости, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности и производительностиизмерений, краевой угол смачиванияопределяют о относительной глубинепогружения двух капилляров соответственно в исследуемую и эталонную жид 45 кости при условии равенства максимального давления в газовых пузырьках, образующихся на концах Этих капилляров,Источники информации,Я принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9 548788, кл. О 01 И 13/02, 1975.2. Авторское свидетельство СССРВ 232737, кл. 6 01 М 13/00, 1967.у 3. Авторское свидетельство СССР9 418762, кл. О 01 И 13/02, 1972.767623 Составитель С,БеловодченкоРедактор И.Коляда Техред Ж. Кастелевич Корректор М.демчик Заказ 7 5р дЮ 4 ЕЕ Йэа 4 В ирВлиал ППП "Патент", г. Ужгород; ул. Проектная 4 4/39 Тираж ВНИИПИ Государстло делам изобр 3035, Москва, Ж 019нного комитеиий и отРауюская Подписта. СССРытий