ъглова перла

Каква е разликата между повърхностна свободна енергия и повърхностна енергия?В крайна сметка това е чисто семантичен въпрос.Повърхностната свободна енергия е свободната енергия в определено пространство (повърхност на материала).В най-чистия смисъл на термодинамиката, безплатната енергия се отнася до енергията, която може да се използва за работа, да предизвика ефекти и да накара нещо да се случи.Повърхностната свободна енергия е свързана с енергията, която може да се направи на повърхността на материала.
За производителите и всеки, който участва в адхезия, почистване, свързване, покрития, мастила и формулировки на бои, запечатване или всеки друг процес, включващ взаимодействието на повърхности с други повърхности или тяхната среда, повърхностната свободна енергия обикновено се съкращава само до повърхностна енергия.
Повърхностите са критични за всички изброени по-горе процеси и дори да имат пряко въздействие върху работата на производителите на продукти във всички индустрии, те често не се измерват и следователно не се контролират.
Контролът на повърхността в производството се отнася до контролиране на повърхностната енергия на използваните материали.
Повърхността се състои от молекули, които химически взаимодействат една с друга и молекулите, които изграждат повърхността на други материали, с които влизат в контакт.За да се промени повърхностната енергия, трябва да се разбере, че тези молекули могат да бъдат отстранени чрез почистване и обработка, заменени или манипулирани по друг начин, за да се произведат различни нива на повърхностна енергия и да се постигнат желаните резултати.За да се контролира повърхностната енергия, тя трябва да се измерва през целия процес на промяна на повърхностната химия, за да се определи кога и с колко.По този начин може да се получи точното количество необходима повърхностна енергия в подходящия момент по време на процеса на залепване или почистване.
За да разберем как молекулите вършат работата по изграждане на здрави връзки и химическо почистване на повърхности, трябва да разберем привличането, което дърпа молекулите заедно и съставлява общата свободна енергия на наличната повърхност.
Когато говорим за енергията на повърхността, ние говорим за способността на тази повърхност да извършва работа.Буквално, това е способността на повърхността да движи молекули - това движение изисква енергия.Важно е да запомните, че повърхността и молекулите, които изграждат повърхността, са едни и същи.Без молекули няма повърхност.Ако няма енергия, тези молекули не могат да завършат работата по адсорбиране върху лепилото, така че няма свързване.
Следователно работата е право пропорционална на енергията.Повече работа изисква повече енергия.Освен това, ако имате повече енергия, работата ви ще се увеличи.Способността на една молекула да функционира идва от нейното привличане към други молекули.Тези сили на привличане идват от няколко различни начина, по които молекулите взаимодействат.
По същество молекулите си взаимодействат, защото имат положително и отрицателно заредени молекули и привличат противоположни заряди между молекулите.Облак от електрони плува около молекулата.Поради тези постоянно движещи се електрони, молекулата има променлив заряд в молекула от дадена област.Ако всички молекули имат еднакъв заряд около тях, нито една молекула няма да се привлича една друга.Представете си два сачмени лагера, всеки сачмен лагер има равномерно разпределение на електрони по повърхността си.Нито един от тях няма да се привлича, защото и двамата имат отрицателен заряд и не може да бъде привлечен положителен заряд.
За щастие в реалния свят тези електронни облаци са в постоянно движение и във всеки момент има области с положителен или отрицателен заряд.Ако имате две молекули с произволно заредени електрони около тях по всяко време, те ще имат малко привличане помежду си.Силата, генерирана от произволното преразпределение на положителните и отрицателните заряди в електронния облак около молекулата, се нарича дисперсионна сила.
Тези сили са много слаби.Независимо от структурата или състава на молекулата, съществува дисперсионна сила между всички молекули, която е точно противоположна на полярната сила, генерирана от структурата на молекулата.
Например дисперсионната сила е единствената сила, която съществува между азотните молекули.При стайна температура азотът е вид газ, тъй като диспергиращата сила е твърде слаба, не може да устои на топлинни вибрации дори при най-умерената температура и не може да задържи азотните молекули заедно.Само когато премахнем почти цялата топлинна енергия чрез охлаждане до под -195°C, азотът става течен.След като топлинната енергия е достатъчно намалена, по-слабата дисперсионна сила може да преодолее топлинната вибрация и да придърпа азотните молекули заедно, за да образуват течност.
Ако погледнем водата, нейният молекулен размер и маса са подобни на тези на азота, но структурата и съставът на водните молекули са различни от тези на азота.Тъй като водата е много полярна молекула, молекулите ще се привличат една друга много силно и водата ще остане течна, докато температурата на водата се покачи над 100°C.При тази температура топлинната енергия преодолява молекулярната С полярните сили, задържани заедно, водата се превръща в газ.
Ключовият момент за разбиране е разликата в силата между дисперсионната сила и полярната сила, която привлича молекулите една към друга.Когато говорим за повърхностната енергия, произведена от тези сили на привличане, моля, имайте това предвид.
Разпръснатата повърхностна енергия е част от повърхностната енергия, която се генерира от дисперсията на електронни облаци в молекулите на повърхността на материала.Общата повърхностна енергия е привлекателен израз на привличането на молекулите една към друга.Разпръснатите повърхностни енергии са част от общата енергия, дори ако са слаби и променливи компоненти.
За различните материали разпръснатата повърхностна енергия е различна.Силно ароматните полимери (като полистирол) имат много бензенови пръстени и сравнително големи компоненти, диспергиращи повърхностната енергия.По същия начин, тъй като съдържат голям брой хетероатоми (като хлор), PVC също има относително голям компонент на диспергирана повърхностна енергия в общата им повърхностна енергия.
Следователно ролята на дисперсионната енергия в производствения процес зависи от използваните материали.Въпреки това, тъй като дисперсионната сила почти не зависи от специфичната молекулна структура, начинът за тяхното контролиране е много ограничен.
Взаимодействието на отклонението на разпръснатите електрони, базирано на тези флуктуации, не е единственият начин молекулите да взаимодействат една с друга.Поради определени структурни характеристики, които създават други привличащи сили между молекулите, молекулите могат да взаимодействат с други молекули.Има много начини да се класифицират тези други сили, като киселинно-алкални взаимодействия, при които молекулите взаимодействат чрез способността си да приемат или даряват електрони.
Някои молекули имат структурни характеристики, които произвеждат постоянни диполи, което означава, че в допълнение към произволното разпръскване на електрони около молекулата, някои части на молекулата винаги са по-положителни или отрицателни от други.Тези постоянни диполи са по-привлекателни от диспергиращите взаимодействия.
Поради структурата си, някои молекули имат постоянно заредени области, които са или положително, или отрицателно заредени.Полярната повърхностна енергия е компонент на повърхностната енергия, която се причинява от привличането на тези заряди между молекулите.
Можем лесно да концентрираме всички недисперсионни взаимодействия под защитата на полярните взаимодействия.
Свойствата на дисперсията на една молекула са функция на размера на молекулата, особено колко електрони и протони присъстват.Ние нямаме голям контрол върху броя на електроните и протоните, което ограничава способността ни да контролираме дисперсионния компонент на повърхностната енергия.
Полярният компонент обаче зависи от позицията на протоните и електроните - формата на молекулата.Можем да променим разпределението на електрони и протони чрез методи на лечение като коронно третиране и плазмено третиране.Това е подобно на начина, по който можем да променим формата на блоковата глина, но тя винаги ще поддържа същото качество.
Полярните сили са много важни, защото те са част от повърхностната енергия, която контролираме, когато извършваме повърхностни обработки.Дипол-диполното привличане е причината за силна адхезия между повечето лепила, бои и мастила и повърхности.Чрез почистване, третиране с пламък, коронно третиране, плазмено третиране или всяка друга форма на повърхностна обработка, ние можем фундаментално да увеличим полярния компонент на повърхностната енергия, като по този начин подобрим адхезията.
Чрез използване на една и съща страна на IPA кърпичката два пъти върху една и съща повърхност, само нискоенергийни вещества могат да бъдат въведени върху повърхността, за да се намали неволно полярният компонент на повърхностната енергия.В допълнение, повърхността може да бъде прекомерно обработена, което изпарява и намалява повърхностната енергия.Когато повърхността изобщо не се произвежда, полярният компонент на повърхностната енергия също ще се промени.Чистата повърхност за съхранение привлича молекули в околната среда, включително опаковъчните материали.Това променя молекулярния пейзаж на повърхността и може да намали повърхностната енергия.
Трудно можем да контролираме размера на дисперсията.Тези сили са основно фиксирани и има малка стойност в опитите да се промени дисперсионната сила като средство за контролиране на качеството на повърхността за постигане на надеждна адхезия по време на производствения процес.
Когато проектираме или модифицираме повърхността, ние проектираме свойствата на полярния компонент на повърхностната енергия.Следователно, ако искаме да разработим процес на повърхностна обработка, за да контролираме повърхността на материала, тогава искаме да контролираме полярния състав на повърхността.
Повърхностната свободна енергия е сумата от всички отделни сили, действащи между молекулите.Има някои формули за повърхностна свободна енергия.Ако решим да третираме всички недисперсионни сили като полярни сили, изчисляването на повърхностната свободна енергия е просто.Формулата е:
При производството на надеждни продукти, повърхностна обработка, почистване и подготовка, повърхностната свободна енергия е същата като повърхностната енергия.
Поради производствените изисквания, включени в различни процеси, като ефективността на адхезия на фугата, правилното залепване на мастилото върху пластмасата или ефективността на покритието на „самопочистващото се“ покритие на екрана на смартфона, всичко зависи от контрола на свойствата на повърхността.Следователно е много важно да се разбере повърхностната енергия като следствие от производствената концепция.
Повърхностната енергия идва от различните начини, по които молекулите се привличат една друга.Полярните взаимодействия между молекулите са най-важни за процеса на адхезия и почистване, тъй като тези взаимодействия на молекулярно ниво са молекулярните взаимодействия, които можем да контролираме най-много чрез обработка на повърхността, шлайфане, шлайфане, почистване, избърсване или други методи за подготовка на повърхността.
Познаването на полярността и дисперсионния състав и повърхностното напрежение е много важно за разработването на лепила, мастила и покрития.Въпреки това, за продукти, произведени с помощта на лепила, мастила, бои и покрития, обикновено трябва да обърнем внимание само на полярния компонент на повърхностната енергия, тъй като той е този, който се влияе от производствения процес.
Измерването на общата повърхностна енергия е относително сложен и податлив на грешки процес.Въпреки това контактният ъгъл на отделна течност като водата се определя почти изцяло от полярния компонент на повърхностната енергия.Следователно, чрез измерване на ъгъла, образуван от височината на капка вода на повърхността, можем да знаем с невероятна точност как се променя полярният компонент на повърхностната енергия.Като цяло, колкото по-висока е повърхностната енергия, толкова по-малък е ъгълът, причинен от водните капчици, които са така привлечени и се разпространяват или намокрят.Ниската повърхностна енергия ще доведе до образуване на перли и свиване на водата в малки мехурчета на повърхността, образувайки по-голям контактен ъгъл.Последователността на това измерване на контактния ъгъл е свързана с повърхностната енергия и следователно с характеристиките на адхезия, което предоставя на производителите надежден и повтарящ се начин за гарантиране на здравината на техните продукти.
За да научите повече за контролирането на производствения процес за постигане на по-предсказуеми резултати, изтеглете нашата безплатна електронна книга: Проверете предвидимата адхезия в производството чрез процеса.Тази електронна книга е вашето ръководство за наблюдение на процеса с помощта на предсказуем анализ, процес, който елиминира всички догадки относно поддържането на качеството на повърхността по време на процеса на залепване.