conta angular

Qual é a diferença entre energia livre de superfície e energia de superfície?Em última análise, esta é uma questão puramente semântica.A energia livre de superfície é a energia livre em um espaço específico (superfície do material).No sentido mais puro da termodinâmica, energia livre refere-se à energia que pode ser usada para trabalhar, causar efeitos e fazer algo acontecer.A energia livre de superfície está relacionada à energia que pode ser produzida na superfície do material.
Para fabricantes e qualquer pessoa envolvida em adesão, limpeza, colagem, revestimentos, tintas e formulações de tintas, vedação ou qualquer outro processo que envolva a interação de superfícies com outras superfícies ou seu ambiente, a energia livre superficial é geralmente reduzida para apenas energia superficial.
As superfícies são críticas para todos os processos listados acima e, mesmo que tenham um impacto direto no desempenho dos fabricantes de produtos em todas as indústrias, muitas vezes não são medidas e, portanto, não são controladas.
Controlar a superfície na fabricação refere-se ao controle da energia superficial dos materiais utilizados.
A superfície é composta por moléculas que interagem quimicamente entre si e pelas moléculas que constituem a superfície de outros materiais com os quais entram em contato.Para alterar a energia superficial, deve ser entendido que essas moléculas podem ser removidas por limpeza e tratamento, substituídas ou de outra forma manipuladas para produzir diferentes níveis de energia superficial e alcançar os resultados desejados.Para controlar a energia superficial, ela deve ser medida durante todo o processo de alteração da química da superfície para determinar quando e em quanto.Desta forma, a quantidade precisa de energia superficial necessária pode ser obtida no momento apropriado durante o processo de adesão ou limpeza.
Para compreender como as moléculas realizam o trabalho de construção de ligações fortes e de limpeza química de superfícies, precisamos compreender a atração que une as moléculas e constitui a energia livre total da superfície disponível.
Quando falamos sobre a energia da superfície, estamos falando sobre a capacidade dessa superfície de realizar trabalho.Literalmente, esta é a capacidade da superfície de mover moléculas – este movimento requer energia.É importante lembrar que uma superfície e as moléculas que a compõem são iguais.Sem moléculas, não há superfície.Se não houver energia, essas moléculas não conseguem completar o trabalho de adsorção no adesivo, portanto não há ligação.
Portanto, o trabalho é diretamente proporcional à energia.Mais trabalho requer mais energia.Além disso, se você tiver mais energia, seu trabalho aumentará.A capacidade de uma molécula funcionar vem de sua atração por outras moléculas.Essas forças atrativas vêm de diversas maneiras diferentes pelas quais as moléculas interagem.
Fundamentalmente, as moléculas interagem porque possuem moléculas carregadas positiva e negativamente e atraem cargas opostas entre as moléculas.Uma nuvem de elétrons flutua ao redor da molécula.Por causa desses elétrons em constante movimento, a molécula tem uma carga variável em uma molécula de uma determinada área.Se todas as moléculas tiverem uma carga uniforme ao seu redor, nenhuma molécula se atrairá.Imagine dois rolamentos de esferas, cada rolamento de esferas possui uma distribuição uniforme de elétrons em sua superfície.Nenhum dos dois se atrairá porque ambos têm carga negativa e nenhuma carga positiva pode ser atraída.
Felizmente, no mundo real, essas nuvens eletrônicas estão em constante movimento e existem áreas com cargas positivas ou negativas a qualquer momento.Se você tiver duas moléculas com elétrons carregados aleatoriamente ao seu redor em qualquer momento, elas terão uma pequena atração entre elas.A força gerada pela redistribuição aleatória de cargas positivas e negativas na nuvem de elétrons ao redor da molécula é chamada de força de dispersão.
Estas forças são muito fracas.Independentemente da estrutura ou composição da molécula, existe uma força de dispersão entre todas as moléculas, que é diretamente oposta à força polar gerada pela estrutura da molécula.
Por exemplo, a força de dispersão é a única força que existe entre as moléculas de nitrogênio.À temperatura ambiente, o nitrogênio é um tipo de gás, porque a força de dispersão é muito fraca, não consegue resistir à vibração térmica mesmo na temperatura mais moderada e não consegue manter as moléculas de nitrogênio unidas.Somente quando removemos quase toda a energia térmica, resfriando-a abaixo de -195°C, é que o nitrogênio se torna líquido.Uma vez que a energia térmica é suficientemente reduzida, a força de dispersão mais fraca pode superar a vibração térmica e unir as moléculas de nitrogênio para formar um líquido.
Se olharmos para a água, o seu tamanho molecular e massa são semelhantes aos do azoto, mas a estrutura e a composição das moléculas de água são diferentes das do azoto.Como a água é uma molécula muito polar, as moléculas se atraem fortemente e a água permanecerá líquida até que a temperatura da água suba acima de 100°C.A esta temperatura, a energia térmica supera a energia molecular. Com as forças polares mantidas juntas, a água se torna um gás.
O ponto chave a entender é a diferença de força entre a força de dispersão e a força polar que atrai moléculas umas para as outras.Quando falamos sobre a energia superficial produzida por essas forças atrativas, tenha isso em mente.
A energia superficial dispersa faz parte da energia superficial, que é gerada pela dispersão de nuvens de elétrons em moléculas na superfície do material.A energia superficial total é uma expressão atrativa da atração das moléculas umas pelas outras.As energias superficiais dispersas fazem parte da energia total, mesmo que sejam componentes fracos e flutuantes.
Para materiais diferentes, a energia superficial dispersa é diferente.Polímeros altamente aromáticos (como o poliestireno) têm muitos anéis de benzeno e componentes dispersantes de energia superficial relativamente grandes.Da mesma forma, por conterem um grande número de heteroátomos (como o cloro), o PVC também possui um componente de energia superficial dispersa relativamente grande em sua energia superficial total.
Portanto, o papel da energia de dispersão no processo de fabricação depende dos materiais utilizados.No entanto, uma vez que a força de dispersão dificilmente depende da estrutura molecular específica, a forma de controlá-las é muito limitada.
A interação da deflexão de elétrons espalhados com base nessas flutuações não é a única maneira de as moléculas interagirem umas com as outras.Devido a certas características estruturais que criam outras forças atrativas entre as moléculas, as moléculas podem interagir com outras moléculas.Existem muitas maneiras de classificar essas outras forças, como as interações ácido-base, onde as moléculas interagem através de sua capacidade de aceitar ou doar elétrons.
Algumas moléculas possuem características estruturais que produzem dipolos permanentes, o que significa que, além da dispersão aleatória de elétrons ao redor da molécula, algumas partes da molécula são sempre mais positivas ou negativas que outras.Esses dipolos permanentes são mais atraentes que as interações dispersivas.
Devido à sua estrutura, algumas moléculas possuem regiões permanentemente carregadas com carga positiva ou negativa.A energia superficial polar é um componente da energia superficial, causada pela atração dessas cargas entre as moléculas.
Podemos facilmente concentrar todas as interações não dispersivas sob a proteção das interações polares.
As propriedades de dispersão de uma molécula são função do tamanho da molécula, especialmente de quantos elétrons e prótons estão presentes.Não temos muito controle sobre o número de elétrons e prótons, o que limita nossa capacidade de controlar o componente de dispersão da energia superficial.
No entanto, o componente polar depende da posição dos prótons e dos elétrons – o formato da molécula.Podemos alterar a distribuição de elétrons e prótons por meio de métodos de tratamento como tratamento corona e tratamento com plasma.Isso é semelhante a como podemos mudar a forma do bloco de argila, mas sempre manterá a mesma qualidade.
As forças polares são muito importantes porque fazem parte da energia superficial que controlamos quando realizamos tratamentos de superfície.A atração dipolo-dipolo é a causa da forte adesão entre a maioria dos adesivos, tintas e tintas e superfícies.Através de limpeza, tratamento por chama, tratamento corona, tratamento por plasma ou qualquer outra forma de tratamento de superfície, podemos aumentar fundamentalmente o componente polar da energia superficial, melhorando assim a adesão.
Ao usar o mesmo lado do pano IPA duas vezes na mesma superfície, apenas substâncias de baixa energia podem ser introduzidas na superfície para reduzir involuntariamente o componente polar da energia superficial.Além disso, a superfície pode ser supertratada, o que volatiliza e reduz a energia superficial.Quando a superfície não é produzida, o componente polar da energia superficial também muda.Uma superfície de armazenamento limpa atrai moléculas do ambiente, incluindo materiais de embalagem.Isso altera a paisagem molecular da superfície e pode reduzir a energia superficial.
Dificilmente podemos controlar o tamanho da dispersão.Estas forças são basicamente fixas e há pouco valor em tentar alterar a força de dispersão como meio de controlar a qualidade da superfície para obter uma adesão confiável durante o processo de fabricação.
Quando projetamos ou modificamos a superfície, estamos projetando as propriedades do componente polar da energia superficial.Portanto, se quisermos desenvolver um processo de tratamento de superfície para controlar a superfície do material, então queremos controlar a composição polar da superfície.
A energia livre de superfície é a soma de todas as forças individuais que atuam entre as moléculas.Existem algumas fórmulas para energia livre de superfície.Se decidirmos tratar todas as forças não dispersivas como forças polares, o cálculo da energia livre superficial é simples.A fórmula é:
Na fabricação de produtos confiáveis, tratamento de superfície, limpeza e preparação, a energia livre de superfície é igual à energia de superfície.
Devido aos requisitos de produção envolvidos em diversos processos, como o desempenho de adesão da junta, a adesão adequada da tinta ao plástico ou o desempenho do revestimento “autolimpante” na tela do smartphone, todos dependem do controle das propriedades da superfície.Portanto, é muito importante compreender a energia superficial como consequência do conceito de fabricação.
A energia superficial vem das diferentes maneiras pelas quais as moléculas se atraem.As interações polares entre as moléculas são as mais importantes para o processo de adesão e limpeza, porque essas interações em nível molecular são as interações moleculares que mais podemos controlar através de tratamento de superfície, lixamento, lixamento, limpeza, enxugamento ou quaisquer outros métodos de preparação de superfície.
O conhecimento da polaridade e da composição da dispersão e da tensão superficial é muito importante para o desenvolvimento de adesivos, tintas e revestimentos.Porém, para produtos fabricados com adesivos, tintas, tintas e revestimentos, normalmente só precisamos prestar atenção ao componente polar da energia superficial, pois é aquele que é afetado pelo processo de fabricação.
Medir a energia superficial total é um processo relativamente complexo e sujeito a erros.No entanto, o ângulo de contacto de um único líquido como a água é quase inteiramente determinado pela componente polar da energia superficial.Portanto, medindo o ângulo produzido pela altura de uma gota de água na superfície, podemos saber com incrível precisão como o componente polar da energia superficial muda.Geralmente, quanto maior a energia superficial, menor o ângulo causado pelas gotas de água sendo atraídas e se espalhando ou umedecendo.A baixa energia superficial fará com que a água se forme e encolha em pequenas bolhas na superfície, formando um ângulo de contato maior.A consistência desta medição do ângulo de contato está relacionada à energia superficial e, portanto, ao desempenho de adesão, o que fornece aos fabricantes uma maneira confiável e repetível de garantir a resistência de seus produtos.
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