vinkelpärla

Vad är skillnaden mellan ytfri energi och ytenergi?I slutändan är detta en rent semantisk fråga.Ytfri energi är den fria energin i ett specifikt utrymme (materialyta).I termodynamikens renaste mening avser fri energi den energi som kan användas för att arbeta, orsaka effekter och få något att hända.Den fria ytenergin är relaterad till den energi som kan göras på materialets yta.
För tillverkare och alla som är inblandade i vidhäftning, rengöring, limning, beläggningar, bläck och färgformuleringar, försegling eller någon annan process som involverar interaktion mellan ytor och andra ytor eller deras miljö, förkortas den ytfria energin vanligtvis till enbart ytenergi.
Ytor är kritiska för alla processer som listas ovan, och även om de har en direkt inverkan på produkttillverkares prestanda i alla branscher, mäts de ofta inte och kontrolleras därför inte.
Att kontrollera ytan i tillverkningen avser att kontrollera ytenergin hos de material som används.
Ytan är sammansatt av molekyler som kemiskt interagerar med varandra och de molekyler som utgör ytan av andra material som de kommer i kontakt med.För att ändra ytenergin måste det förstås att dessa molekyler kan avlägsnas genom rengöring och behandling, ersättas eller på annat sätt manipuleras för att producera olika nivåer av ytenergi och uppnå önskade resultat.För att kontrollera ytenergin måste den mätas under hela processen med att ändra ytkemin för att bestämma när och med hur mycket.På detta sätt kan den exakta mängden nödvändig ytenergi erhållas vid lämplig tidpunkt under vidhäftnings- eller rengöringsprocessen.
För att förstå hur molekyler gör jobbet med att bygga starka bindningar och kemiskt rengöra ytor måste vi förstå attraktionen som drar samman molekylerna och utgör den tillgängliga ytans totala fria energi.
När vi talar om ytans energi talar vi om den ytans förmåga att utföra arbete.Bokstavligen är detta ytans förmåga att flytta molekyler-denna rörelse kräver energi.Det är viktigt att komma ihåg att en yta och molekylerna som utgör ytan är samma.Utan molekyler finns det ingen yta.Om det inte finns någon energi kan dessa molekyler inte slutföra arbetet med att adsorbera på limmet, så det finns ingen bindning.
Därför är arbetet direkt proportionellt mot energin.Mer arbete kräver mer energi.Dessutom, om du har mer energi, kommer ditt arbete att öka.En molekyls förmåga att fungera kommer från dess attraktion till andra molekyler.Dessa attraktionskrafter kommer från flera olika sätt på vilka molekyler interagerar.
I grunden interagerar molekyler eftersom de har positivt och negativt laddade molekyler, och de attraherar motsatta laddningar mellan molekylerna.Ett moln av elektroner flyter runt molekylen.På grund av dessa ständigt rörliga elektroner har molekylen en variabel laddning i en molekyl av ett givet område.Om alla molekyler har en enhetlig laddning runt sig, kommer inga molekyler att attrahera varandra.Föreställ dig två kullager, varje kullager har en enhetlig fördelning av elektroner på sin yta.Ingen av dem kommer att attrahera varandra eftersom de båda har en negativ laddning och ingen positiv laddning kan attraheras.
Lyckligtvis, i den verkliga världen, är dessa elektroniska moln i konstant rörelse, och det finns områden med positiva eller negativa laddningar när som helst.Om du har två molekyler med slumpmässigt laddade elektroner runt dem när som helst, kommer de att ha en liten attraktion mellan dem.Den kraft som genereras av den slumpmässiga omfördelningen av positiva och negativa laddningar i elektronmolnet runt molekylen kallas dispersionskraften.
Dessa krafter är mycket svaga.Oavsett molekylens struktur eller sammansättning finns det en spridningskraft mellan alla molekyler, som är direkt motsatt den polära kraften som genereras av molekylens struktur.
Till exempel är dispersionskraften den enda kraft som finns mellan kvävemolekyler.Vid rumstemperatur är kväve en slags gas, eftersom spridningskraften är för svag, den kan inte motstå termiska vibrationer även vid den mest måttliga temperaturen och den kan inte hålla samman kvävemolekylerna.Först när vi tar bort nästan all värmeenergi genom att kyla den till under -195°C blir kvävet flytande.När den termiska energin är tillräckligt reducerad kan den svagare spridningskraften övervinna den termiska vibrationen och dra samman kvävemolekylerna för att bilda en vätska.
Om vi ​​tittar på vatten liknar dess molekylstorlek och massa kvävets, men strukturen och sammansättningen av vattenmolekyler skiljer sig från kvävets.Eftersom vatten är en mycket polär molekyl, kommer molekylerna att attrahera varandra mycket starkt, och vattnet förblir flytande tills vattnets temperatur stiger över 100°C.Vid denna temperatur övervinner värmeenergin molekylen Med de polära krafterna sammanhållna blir vattnet en gas.
Den viktigaste punkten att förstå är skillnaden i styrka mellan dispersionskraften och den polära kraften som attraherar molekyler till varandra.När vi talar om ytenergin som produceras av dessa attraktionskrafter, vänligen tänk på detta.
Dispergerad ytenergi är en del av ytenergin, som genereras av spridningen av elektronmoln i molekyler på materialets yta.Den totala ytenergin är ett attraktivt uttryck för attraktionen av molekyler till varandra.Dispergerade ytenergier är en del av den totala energin, även om de är svaga och fluktuerande komponenter.
För olika material är den dispergerade ytenergin olika.Mycket aromatiska polymerer (såsom polystyren) har många bensenringar och relativt stora ytenergidispergerande komponenter.På samma sätt, eftersom de innehåller ett stort antal heteroatomer (såsom klor), har PVC också en relativt stor dispergerad ytenergikomponent i sin totala ytenergi.
Därför beror dispersionsenergins roll i tillverkningsprocessen på de material som används.Men eftersom dispersionskraften knappast beror på den specifika molekylstrukturen är sättet att kontrollera dem mycket begränsat.
Interaktionen av spridd elektronavböjning baserat på dessa fluktuationer är inte det enda sättet för molekyler att interagera med varandra.På grund av vissa strukturella egenskaper som skapar andra attraktiva krafter mellan molekyler, kan molekyler interagera med andra molekyler.Det finns många sätt att klassificera dessa andra krafter, såsom syra-bas-interaktioner, där molekyler interagerar genom sin förmåga att acceptera eller donera elektroner.
Vissa molekyler har strukturella egenskaper som producerar permanenta dipoler, vilket innebär att, förutom den slumpmässiga spridningen av elektroner runt molekylen, vissa delar av molekylen alltid är mer positiva eller negativa än andra.Dessa permanenta dipoler är mer attraktiva än dispersiva interaktioner.
På grund av sin struktur har vissa molekyler permanent laddade regioner som är antingen positivt eller negativt laddade.Polär ytenergi är en komponent av ytenergi, som orsakas av attraktionen av dessa laddningar mellan molekyler.
Vi kan enkelt koncentrera alla icke-dispersiva interaktioner under skydd av polära interaktioner.
En molekyls dispersionsegenskaper är en funktion av molekylens storlek, speciellt hur många elektroner och protoner som finns.Vi har inte mycket kontroll över antalet elektroner och protoner, vilket begränsar vår förmåga att kontrollera spridningskomponenten av ytenergi.
Den polära komponenten beror dock på positionen för protoner och elektroner - molekylens form.Vi kan förändra fördelningen av elektroner och protoner genom behandlingsmetoder som koronabehandling och plasmabehandling.Detta liknar hur vi kan ändra formen på blocklera, men det kommer alltid att behålla samma kvalitet.
Polära krafter är mycket viktiga eftersom de är en del av den ytenergi som vi kontrollerar när vi utför ytbehandlingar.Dipol-dipol-attraktion är orsaken till stark vidhäftning mellan de flesta lim, färger och bläck och ytor.Genom rengöring, flambehandling, koronabehandling, plasmabehandling eller någon annan form av ytbehandling kan vi i grunden öka ytenergins polära komponent och därigenom förbättra vidhäftningen.
Genom att använda samma sida av IPA-duken två gånger på samma yta kan endast lågenergiämnen införas på ytan för att oavsiktligt minska den polära komponenten av ytenergin.Dessutom kan ytan vara överbehandlad, vilket förångar och minskar ytenergin.När ytan inte produceras alls kommer också den polära komponenten av ytenergin att förändras.En ren lagringsyta lockar till sig molekyler i miljön, inklusive förpackningsmaterial.Detta förändrar ytans molekylära landskap och kan minska ytenergin.
Vi kan knappt kontrollera storleken på spridningen.Dessa krafter är i princip fixerade, och det finns lite värde i att försöka ändra spridningskraften som ett sätt att kontrollera ytkvaliteten för att uppnå tillförlitlig vidhäftning under tillverkningsprocessen.
När vi designar eller modifierar ytan, utformar vi egenskaperna hos den polära komponenten av ytenergin.Därför, om vi vill utveckla en ytbehandlingsprocess för att kontrollera ytan på materialet, då vill vi kontrollera ytans polära sammansättning.
Ytfri energi är summan av alla individuella krafter som verkar mellan molekyler.Det finns några formler för ytfri energi.Om vi ​​bestämmer oss för att behandla alla icke-dispersiva krafter som polära krafter, är beräkningen av ytfri energi enkel.Formeln är:
Vid tillverkning av pålitliga produkter, ytbehandling, rengöring och förberedelse är den ytfria energin densamma som ytenergin.
På grund av de produktionskrav som är involverade i olika processer, såsom fogens vidhäftningsprestanda, korrekt vidhäftning av bläcket på plasten eller beläggningsprestandan för den "självrengörande" beläggningen på smartphoneskärmen, beror allt på kontrollen av ytegenskaperna.Därför är det mycket viktigt att förstå ytenergin som en konsekvens av tillverkningskonceptet.
Ytenergi kommer från de olika sätt på vilka molekyler attraherar varandra.De polära interaktionerna mellan molekyler är de viktigaste för vidhäftnings- och rengöringsprocessen, eftersom dessa interaktioner på molekylär nivå är de molekylära interaktioner som vi kan kontrollera mest genom ytbehandling, slipning, slipning, rengöring, avtorkning eller andra ytbehandlingsmetoder.
Kunskaper om polaritet och dispersionssammansättning och ytspänning är mycket viktigt för utvecklingen av lim, bläck och beläggningar.Men för produkter tillverkade med lim, bläck, färger och beläggningar behöver vi vanligtvis bara vara uppmärksamma på den polära komponenten i ytenergin, eftersom det är en som påverkas av tillverkningsprocessen.
Att mäta total ytenergi är en relativt komplex och felbenägen process.Emellertid bestäms kontaktvinkeln för en enda vätska som vatten nästan helt av den polära komponenten av ytenergin.Därför kan vi, genom att mäta vinkeln som produceras av höjden av en vattendroppe på ytan, veta med otrolig noggrannhet hur den polära komponenten av ytenergin förändras.Generellt gäller att ju högre ytenergin är, desto mindre blir vinkeln som orsakas av att vattendropparna så attraheras och sprider sig eller väter.Låg ytenergi gör att vatten pärlar sig och krymper till små bubblor på ytan, vilket bildar en större kontaktvinkel.Konsistensen av denna kontaktvinkelmätning är relaterad till ytenergi och därför till vidhäftningsprestanda, vilket ger tillverkare ett pålitligt och repeterbart sätt att säkerställa styrkan hos sina produkter.
För att lära dig mer om att kontrollera tillverkningsprocessen för att uppnå mer förutsägbara resultat, ladda ner vår kostnadsfria e-bok: Verifiera förutsägbar vidhäftning i tillverkningen genom processen.Den här e-boken är din guide till processövervakning med hjälp av prediktiv analys, en process som eliminerar alla gissningar om att bibehålla ytkvaliteten under hela limningsprocessen.