kampinis karoliukas

Kuo skiriasi laisvoji paviršiaus energija ir paviršiaus energija?Galiausiai tai yra grynai semantinis klausimas.Paviršiaus laisva energija yra laisva energija konkrečioje erdvėje (medžiagos paviršiuje).Gryniausia termodinamikos prasme laisva energija reiškia energiją, kuri gali būti naudojama veikti, sukelti poveikį ir ką nors padaryti.Laisvoji paviršiaus energija yra susijusi su energija, kurią galima padaryti medžiagos paviršiuje.
Gamintojams ir visiems, kurie užsiima sukibimu, valymu, klijavimu, dangomis, rašalu ir dažų formavimu, sandarinimu ar bet kokiu kitu procesu, susijusiu su paviršių sąveika su kitais paviršiais ar jų aplinka, laisvoji paviršiaus energija paprastai sutrumpinama iki tik Paviršiaus energijos.
Paviršiai yra labai svarbūs visiems aukščiau išvardytiems procesams ir net jei jie turi tiesioginės įtakos gaminių gamintojų veiklai visose pramonės šakose, jie dažnai nėra matuojami ir todėl nekontroliuojami.
Paviršiaus valdymas gamyboje reiškia naudojamų medžiagų paviršiaus energijos valdymą.
Paviršius susideda iš molekulių, kurios chemiškai sąveikauja viena su kita, ir molekulių, sudarančių kitų medžiagų, su kuriomis jos liečiasi, paviršių.Norint pakeisti paviršiaus energiją, reikia suprasti, kad tas molekules galima pašalinti valant ir apdorojant, jas galima pakeisti arba kitaip manipuliuoti, kad būtų gautas skirtingas paviršiaus energijos lygis ir būtų pasiekti norimi rezultatai.Norint kontroliuoti paviršiaus energiją, ji turi būti matuojama viso paviršiaus chemijos keitimo proceso metu, siekiant nustatyti, kada ir kiek.Tokiu būdu sukibimo ar valymo proceso metu galima gauti tikslų reikiamą paviršiaus energijos kiekį.
Kad suprastume, kaip molekulės kuria stiprius ryšius ir chemiškai valo paviršius, turime suprasti trauką, kuri sutraukia molekules ir sudaro visą laisvą turimo paviršiaus energiją.
Kai kalbame apie paviršiaus energiją, mes kalbame apie to paviršiaus gebėjimą atlikti darbą.Žodžiu, tai yra paviršiaus gebėjimas perkelti molekules - šiam judėjimui reikia energijos.Svarbu atsiminti, kad paviršius ir jį sudarančios molekulės yra vienodi.Be molekulių nėra paviršiaus.Jei nėra energijos, šios molekulės negali užbaigti klijų adsorbavimo darbo, todėl nėra surišimo.
Todėl darbas yra tiesiogiai proporcingas energijai.Daugiau darbo reikalauja daugiau energijos.Be to, jei turite daugiau energijos, jūsų darbas padidės.Molekulės gebėjimas funkcionuoti atsiranda dėl jos patrauklumo kitoms molekulėms.Šios patrauklios jėgos atsiranda dėl kelių skirtingų molekulių sąveikos būdų.
Iš esmės molekulės sąveikauja, nes turi teigiamai ir neigiamai įkrautas molekules, ir jos pritraukia priešingus krūvius tarp molekulių.Aplink molekulę plūduriuoja elektronų debesis.Dėl šių nuolat judančių elektronų molekulė turi kintamą krūvį tam tikros srities molekulėje.Jei visos molekulės turi vienodą krūvį aplink save, jokios molekulės nepritrauks viena kitos.Įsivaizduokite du rutulinius guolius, kurių paviršiuje yra vienodas elektronų pasiskirstymas.Nė vienas nepritrauks vienas kito, nes jie abu turi neigiamą krūvį ir jokio teigiamo krūvio negalima pritraukti.
Laimei, realiame pasaulyje šie elektroniniai debesys nuolat juda ir bet kurią akimirką yra sričių, kuriose yra teigiamų arba neigiamų krūvių.Jei bet kuriuo metu aplink yra dvi molekulės su atsitiktinai įkrautais elektronais, jos šiek tiek pritrauks.Jėga, kurią sukuria atsitiktinis teigiamų ir neigiamų krūvių perskirstymas elektronų debesyje aplink molekulę, vadinama dispersine jėga.
Šios jėgos yra labai silpnos.Nepriklausomai nuo molekulės struktūros ar sudėties, tarp visų molekulių yra dispersijos jėga, kuri yra tiesiogiai priešinga polinei jėgai, kurią sukuria molekulės struktūra.
Pavyzdžiui, dispersijos jėga yra vienintelė jėga, egzistuojanti tarp azoto molekulių.Kambario temperatūroje azotas yra savotiškos dujos, nes išsklaidymo jėga yra per silpna, jis negali atsispirti šiluminei vibracijai net esant pačiai vidutinei temperatūrai ir negali sulaikyti azoto molekulių.Tik tada, kai beveik visą šilumos energiją pašaliname atvėsinę iki -195°C, azotas tampa skystas.Kai šiluminė energija yra pakankamai sumažinta, silpnesnė dispersijos jėga gali įveikti šiluminę vibraciją ir sutraukti azoto molekules, kad susidarytų skystis.
Jei pažvelgtume į vandenį, jo molekulinis dydis ir masė yra panašūs į azoto, tačiau vandens molekulių struktūra ir sudėtis skiriasi nuo azoto.Kadangi vanduo yra labai polinė molekulė, molekulės labai stipriai trauks viena kitą ir vanduo išliks skystas tol, kol vandens temperatūra pakils virš 100°C.Esant tokiai temperatūrai, šiluminė energija įveikia molekulinę Sulaikant kartu poliarines jėgas, vanduo virsta dujomis.
Svarbiausias dalykas, kurį reikia suprasti, yra stiprumo skirtumas tarp dispersijos jėgos ir polinės jėgos, kuri traukia molekules viena prie kitos.Kai kalbame apie paviršiaus energiją, kurią sukuria šios patrauklios jėgos, turėkite tai omenyje.
Išsklaidyta paviršiaus energija yra paviršiaus energijos dalis, kurią sukuria elektronų debesys išsisklaidžius molekulėse medžiagos paviršiuje.Bendra paviršiaus energija yra patraukli molekulių traukos viena prie kitos išraiška.Išsklaidytos paviršiaus energijos yra visos energijos dalis, net jei jos yra silpnos ir svyruojančios sudedamosios dalys.
Skirtingoms medžiagoms išsklaidyta paviršiaus energija yra skirtinga.Labai aromatingi polimerai (pvz., polistirenas) turi daug benzeno žiedų ir santykinai didelius paviršiaus energiją išsklaidžiusius komponentus.Panašiai, kadangi juose yra daug heteroatomų (pvz., chloro), PVC taip pat turi santykinai didelę išsklaidytą paviršiaus energijos komponentą bendroje paviršiaus energijoje.
Todėl dispersinės energijos vaidmuo gamybos procese priklauso nuo naudojamų medžiagų.Tačiau kadangi dispersijos jėga vargu ar priklauso nuo konkrečios molekulinės struktūros, jų valdymo būdas yra labai ribotas.
Šiais svyravimais pagrįsta išsklaidytos elektronų deformacijos sąveika nėra vienintelis būdas molekulėms sąveikauti viena su kita.Dėl tam tikrų struktūrinių ypatybių, kurios sukuria kitas patrauklias jėgas tarp molekulių, molekulės gali sąveikauti su kitomis molekulėmis.Yra daug būdų klasifikuoti šias kitas jėgas, pavyzdžiui, rūgščių ir šarmų sąveika, kai molekulės sąveikauja per savo gebėjimą priimti arba paaukoti elektronus.
Kai kurios molekulės turi struktūrinių savybių, kurios sukuria nuolatinius dipolius, o tai reiškia, kad be atsitiktinės elektronų dispersijos aplink molekulę, kai kurios molekulės dalys visada yra labiau teigiamos arba neigiamos nei kitos.Šie nuolatiniai dipoliai yra patrauklesni nei dispersinė sąveika.
Dėl savo struktūros kai kurios molekulės turi nuolat įkrautas sritis, kurios yra arba teigiamai, arba neigiamai įkrautos.Poliarinio paviršiaus energija yra paviršiaus energijos sudedamoji dalis, kurią sukelia šių krūvių pritraukimas tarp molekulių.
Mes galime lengvai sutelkti visas nedispersines sąveikas, saugodami polines sąveikas.
Molekulės dispersijos savybės priklauso nuo molekulės dydžio, ypač nuo to, kiek yra elektronų ir protonų.Mes nelabai kontroliuojame elektronų ir protonų skaičių, o tai riboja mūsų galimybes valdyti paviršiaus energijos dispersijos komponentą.
Tačiau polinis komponentas priklauso nuo protonų ir elektronų padėties – molekulės formos.Mes galime pakeisti elektronų ir protonų pasiskirstymą naudodami gydymo metodus, tokius kaip gydymas koronarine ir plazma.Tai panašu į tai, kaip galime pakeisti blokinio molio formą, tačiau jis visada išlaikys tą pačią kokybę.
Poliarinės jėgos yra labai svarbios, nes jos yra paviršiaus energijos dalis, kurią valdome, kai atliekame paviršiaus apdorojimą.Dipolio-dipolio pritraukimas yra stipraus sukibimo tarp daugumos klijų, dažų ir rašalo bei paviršių priežastis.Valydami, gydydami liepsna, gydydami koroną, plazmą ar bet kokius kitus paviršiaus apdorojimo būdus, galime iš esmės padidinti paviršiaus energijos polinį komponentą ir taip pagerinti sukibimą.
Naudojant tą pačią IPA šluostės pusę ant to paties paviršiaus du kartus, ant paviršiaus galima patekti tik mažai energijos turinčių medžiagų, kad netyčia sumažėtų paviršiaus energijos polinis komponentas.Be to, paviršius gali būti per daug apdorotas, o tai lakuoja ir sumažina paviršiaus energiją.Kai paviršius visai negaminamas, pasikeis ir paviršiaus energijos polinis komponentas.Švarus laikymo paviršius pritraukia aplinkoje esančias molekules, įskaitant pakavimo medžiagas.Tai keičia molekulinį paviršiaus kraštovaizdį ir gali sumažinti paviršiaus energiją.
Vargu ar galime kontroliuoti dispersijos dydį.Šios jėgos iš esmės yra fiksuotos, todėl bandant pakeisti dispersijos jėgą, kaip priemonę kontroliuoti paviršiaus kokybę, siekiant patikimo sukibimo gamybos proceso metu, nėra jokios naudos.
Kai projektuojame arba modifikuojame paviršių, projektuojame paviršiaus energijos polinio komponento savybes.Todėl, jei norime sukurti paviršiaus apdorojimo procesą, skirtą medžiagos paviršiui valdyti, tada norime kontroliuoti paviršiaus polinę sudėtį.
Laisvoji paviršiaus energija yra visų atskirų jėgų, veikiančių tarp molekulių, suma.Yra keletas laisvosios paviršiaus energijos formulių.Jei nuspręsime visas nedispersines jėgas traktuoti kaip polines jėgas, paviršiaus laisvosios energijos skaičiavimas yra paprastas.Formulė yra tokia:
Gaminant patikimus gaminius, apdorojant paviršių, valant ir ruošiant, laisvoji paviršiaus energija yra tokia pati kaip paviršiaus energija.
Dėl gamybos reikalavimų, susijusių su įvairiais procesais, pvz., jungties sukibimo charakteristika, tinkamas rašalo sukibimas su plastiku arba „savaime išsivalančios“ dangos ant išmaniojo telefono ekrano dangos savybės, viskas priklauso nuo valdymo. paviršiaus savybių.Todėl labai svarbu paviršiaus energiją suprasti kaip gamybos koncepcijos pasekmę.
Paviršiaus energija gaunama iš skirtingų būdų, kuriais molekulės traukia viena kitą.Poliarinės molekulių sąveikos yra svarbiausios sukibimo ir valymo procesui, nes šios molekulinio lygio sąveikos yra molekulinės sąveikos, kurias galime labiausiai kontroliuoti apdorojant paviršių, šlifuodami, šlifuodami, valydami, šluostydami ar bet kokius kitus paviršiaus paruošimo būdus.
Žinios apie poliškumą ir dispersijos sudėtį bei paviršiaus įtempimą yra labai svarbios kuriant klijus, rašalus ir dangas.Tačiau gaminiams, pagamintiems naudojant klijus, rašalą, dažus ir dangas, dažniausiai reikia atkreipti dėmesį tik į paviršiaus energijos polinį komponentą, nes būtent tai turi įtakos gamybos procesas.
Bendros paviršiaus energijos matavimas yra gana sudėtingas procesas, kuriame yra klaidų.Tačiau vieno skysčio, pavyzdžiui, vandens, kontaktinį kampą beveik visiškai lemia paviršiaus energijos polinis komponentas.Todėl išmatuodami kampą, kurį sukuria vandens lašo aukštis ant paviršiaus, galime stebėtinai tiksliai žinoti, kaip keičiasi paviršiaus energijos polinis komponentas.Paprastai kuo didesnė paviršiaus energija, tuo mažesnis kampas, kurį sukelia vandens lašeliai taip pritraukiami ir plintantys arba drėkinami.Dėl mažos paviršiaus energijos vanduo susitrauks ir susitrauks į mažus burbuliukus ant paviršiaus, sudarydamas didesnį kontaktinį kampą.Šio kontaktinio kampo matavimo nuoseklumas yra susijęs su paviršiaus energija, taigi ir su sukibimo charakteristikomis, o tai suteikia gamintojams patikimą ir pakartojamą būdą užtikrinti savo gaminių tvirtumą.
Norėdami sužinoti daugiau apie gamybos proceso valdymą, kad pasiektumėte labiau nuspėjamus rezultatus, atsisiųskite mūsų nemokamą el. knygą: Patikrinkite nuspėjamą sukibimą gamyboje proceso metu.Ši el. knyga yra jūsų proceso stebėjimo, naudojant nuspėjamąją analizę, vadovas, kuris pašalina visas spėliones apie paviršiaus kokybės išlaikymą viso klijavimo proceso metu.