SU767623A1 - Method for measuring boundary wetting angle - Google Patents

Method for measuring boundary wetting angle Download PDF

Info

Publication number
SU767623A1
SU767623A1 SU782648876A SU2648876A SU767623A1 SU 767623 A1 SU767623 A1 SU 767623A1 SU 782648876 A SU782648876 A SU 782648876A SU 2648876 A SU2648876 A SU 2648876A SU 767623 A1 SU767623 A1 SU 767623A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
measuring
capillaries
capillary
liquid
gas
Prior art date
Application number
SU782648876A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Анатольевич Макаревич
Original Assignee
Уральский Филиал Всесоюзного Научно- Исследовательского И Проектного Института Галургии
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Уральский Филиал Всесоюзного Научно- Исследовательского И Проектного Института Галургии filed Critical Уральский Филиал Всесоюзного Научно- Исследовательского И Проектного Института Галургии
Priority to SU782648876A priority Critical patent/SU767623A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU767623A1 publication Critical patent/SU767623A1/en

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Description

Изобретение относится к способам измерения краевых углов смачивания j на границе раздела жидкость - твердое тело и может найти применение в _ химической, металлургической, легкой * и других областях промышленности для определения адгезионных характеристик жидкостей.The invention relates to methods for measuring contact angles j at the liquid-solid interface and can be used in _ chemical, metallurgical, light * and other industries to determine the adhesion characteristics of liquids.

Известны способы измерения крае- ._ вых углов смачивания на границе жидкость - твердое тело, заключающиеся в измерении объема капли, помещённой на плоскую подложку [1], в измерении глубины мениска жидкости, залитой в кювету [2]. Общим существенным призт 15 наком названных Способов определения краевых уЛюв смачивания являются измерения формы лежащей на твердой поверхности капли.Known methods for measuring edge ._ wetting angles at the liquid-solid boundary are to measure the volume of a drop placed on a flat substrate [1], to measure the depth of the meniscus of a liquid poured into a cuvette [2]. A common essential feature of the above mentioned Methods for determining the boundary wetting levels is the measurement of the shape of a droplet lying on a solid surface.

Недостатком этих способов является их трудоемкость и недостаточно высокая точность измерения размеров капель, необходимость использования различных оптических устройств. 25The disadvantage of these methods is their complexity and insufficiently high accuracy of measuring the size of the droplets, the need to use various optical devices. 25

Наиболее близким техническим решением является способ измерения краевых углов смачивания по методу максимального давления в пузырьке газа, продавливаемого через капилляр,30 находящийся в одновременном контакте с исследуемой поверхностью, жидкостью и газом [3] . По названному способу предварительно определяют поверхностное натяжение исследуемой жидкости и максимальное давление в пузырьке газа, находящегося в контакте с твердой поверхностью, а затем проводят расчет краевого угла смачивания по формуле, полученной из уравнения Лапласа.The closest technical solution is a method of measuring contact angles of contact by the method of maximum pressure in a gas bubble, forced through a capillary, 30 in simultaneous contact with the test surface, liquid and gas [3]. Using the above method, the surface tension of the liquid under investigation and the maximum pressure in the gas bubble in contact with the solid surface are preliminarily determined, and then the contact angle of contact is calculated using the formula obtained from the Laplace equation.

Этот способ обладает существенными недостатками: необходимостью предварительного измерения поверхностного натяжения исследуемой жидкости, что, в свою очередь, требует использования дополнительного оборудования и затраты дополнительного времени, приблизительно равного времени измет рения исследуемой характеристики, т.е. краевого угла смачивания, и необходимостью определения изменения максимального давления, которое фиксируется с помощью жидкостного манометра или датчика. .This method has significant drawbacks: the need for preliminary measurement of the surface tension of the test fluid, which, in turn, requires the use of additional equipment and the cost of additional time, approximately equal to the measurement time of the test characteristic, i.e. contact angle, and the need to determine the change in maximum pressure, which is recorded using a liquid manometer or sensor. .

Целью изобретения является повышение точности и производительности измерений.The aim of the invention is to improve the accuracy and performance of measurements.

767623 .767623.

Для этого краевой угол смачивания определяют по относительной глу- . бине погружения двух капилляров-измерительного и эталонного, помещенных соответственно в исследуемую и 'эталонную жидкости, при условии равенства максимального давления в газовых пузырьках, образующихся на концах этих капилляров.For this, the wetting angle is determined by relative depth. the immersion bin of two capillaries, a measuring and a reference, placed respectively in the test and reference liquids, provided that the maximum pressure in the gas bubbles formed at the ends of these capillaries is equal.

В этом случае не требуется определять абсолютное значение максимального давления в пузырьке, а достаточно лишь измерить относительное погружение двух капилляров. Расчет ' краевого угла проводят по формуле, полученной совместным решением уравнения Лапласа для полукруглого отверстия с уравнением Кантора-Шредингера :In this case, it is not necessary to determine the absolute value of the maximum pressure in the bubble, but just measure the relative immersion of the two capillaries. The calculation of the contact angle is carried out according to the formula obtained by a joint solution of the Laplace equation for a semicircular hole with the Cantor-Schrödinger equation:

go р. Г- CyVlgo r. Mr. CyVl

Cos Θ - ~'q.p~F а ? (Й где ΰ - поверхностное натяжение эталонной жидкости;Cos Θ - ~ 'qp ~ F a ? (Где where ΰ is the surface tension of the reference fluid;

д - ускорение силы тяжести; р~ -- плотность эталонной жидкости; г - радиус измерительного капилляра ;d - acceleration of gravity; p ~ is the density of the reference fluid; g is the radius of the measuring capillary;

- глубина погружения измерительного капилляра;- immersion depth of the measuring capillary;

ah и дЬ.-соответственно относительная глубина погружения эталонного и измерительного капилляров,.ah and db are the relative depths of immersion of the reference and measuring capillaries, respectively.

Если радиусы капилляров не равны (г/гл), то вводят поправку:If the radii of the capillaries are not equal (g / hl), then the correction is introduced:

к “ h1 - h «- -tyt которая может быть определена экспериментально. Для этого оба капилляра ; погружают в эталбнйУю ЖйДйосТь, причем разность глубин погружений (h,-h) при равенстве давлений в пузырьках постоянная и равна К. to “ h 1 - h" - -tyt which can be determined experimentally. For this, both capillaries ; immersed in etalbnuyuyyyyyodt, and the difference in depth of immersion (h, -h) with equal pressure in the bubbles is constant and equal to K.

В качестве эталонных жидкостей могут быть взяты, например; углеводорода, Спирты, кетоны и т.д.As reference liquids can be taken, for example; hydrocarbon, alcohols, ketones, etc.

Для осуществления способа Измерения ’краевого угла смачивания1 предлагается 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.To implement the method of measuring the wetting angle 1 , a device is proposed consisting of a measuring capillary with a semicircular opening, a reference capillary, two microscrews with holders, two. Thermostatic vessels and a system for supplying and fine-tuning gas.

Схема устройства представлена на чертеже.The device diagram is shown in the drawing.

Измерительный капилляр 1 с полукруглым отверстием, закрепленный в .держателе 2,подводят к поверхности ’образца 3, помещенного в исследуемую жидкость 4. Температуру в исследуемой и эталонной жидкостях автоматически поддерживают ультратермостатом с 5 с точностью * 0,02° и контролируют термометром 6. Погружение измерительного 1 и эталонного 7 капилляров производят при помощи микровинтов 8. Подачу предварительно очищенного и _ осушенного газа осуществляют компрессором или из баллона и регулируют вентилем тонкой регулировки.The measuring capillary 1 with a semicircular hole, fixed in the holder 2, is brought to the surface of the sample 3 placed in the test liquid 4. The temperature in the test and reference liquids is automatically maintained with an ultra-thermostat with 5 accuracy * 0.02 ° and controlled with a thermometer 6. Immersion measuring 1 and reference 7 capillaries are produced using microscrews 8. The pre-purified and _ dried gas is supplied by a compressor or from a cylinder and regulated by a fine adjustment valve.

Измерение краевых углов смачивания проводят в следующей последовательности: определяют высоту касания 15 капиллярами 1 и 7 соответственно исследуемой и эталонной жидкостей. Затем подводят измерительный капилляр к поверхности образца и погружением капилляра 7 фиксируют положение рав20 новесия как среднее между уровнями выделения газа в обоих капиллярах, проявляющееся в поочередном выделении газовых пузырьков из капилляров. Полученные значения h и подстав25 ляют в формулу (1) и вычисляют краевой угол смачивания.The measurement of the contact angles is carried out in the following sequence: the contact height is determined by 15 capillaries 1 and 7, respectively, of the investigated and reference liquids. Then, the measuring capillary is brought to the surface of the sample, and by immersion of the capillary 7, the equilibrium position is fixed as the average between the gas evolution levels in both capillaries, which manifests itself in the alternating evolution of gas bubbles from the capillaries. The obtained values of h and 25 are substituted into formula (1) and the contact angle of contact is calculated.

Предлагаемое устройство позволит сократить время эксперимента в 2-3 , раза и повысить точность измеряемой характеристики на 6-8%.The proposed device will reduce the experiment time by 2-3 times and increase the accuracy of the measured characteristics by 6-8%.

Claims (2)

. Изобретение относитс  к способам измерени  краевых углов смачивани  на границе раздела жидкость - твердое тело и может найти применение в химической, металлургической, легкой и других област х промьпиленности дл  определени  адгезионных характеристик жидкостей. Известны способы измерени  краевых углов смачивани  на границе жидкость - твердое тело, заключающиес  в измерении объема капли, помещённой на плоскую подложку l, в измерении глубины мениска жидкости, залитой в кювету . The invention relates to methods for measuring wetting angles at a liquid-solid interface and can be used in chemical, metallurgical, light, and other industrial areas to determine the adhesion characteristics of liquids. Methods are known for measuring wetting angles at a liquid-solid interface, consisting in measuring the volume of a drop placed on a flat substrate l, in measuring the depth of the meniscus of a liquid poured into a cell. 2. Общим существенным призт наком названных способов определени  краевых уАюв смачивани   вл ютс  измерени  формы лежащей на твердой поверхности капли. Недостатком этих способов  вл етс  их трудоемкость и недостаточно высока  точность измерени  размеров капель, необходимость использовани  различных оптических устройств. Наиболее близким техническим решением  вл етс  способ измерени  краевых углов смачивани  по методу максимального давлени  в пузырьке газа, продавливаемого через капилл р наход щийс  в одновременном контакте с исследуемой поверхностью, жидкостью и газ.ом з . По названному способу предварительно определ ют поверхностное нат жение исследуемой жидкости и максимальное давление в пузырьке газа, наход щегос  в контакте с твердой поверхностью, а затем провод т расчет краевого угла смачивани  по формуле, полученной из уравнени  Лапласа. Этот способ обладает существенными недостатками: необходимостью предварительного измерени  поверхностного нат жени  исследуемой жидкости, что, в свою очередь, требует использовани  дополнительного оборудовани  и затраты дополнительного времени, приблизительно равного времени измег рени  исследуемой характеристики, т.е. краевого угла смачивани , и необходимостью определени  изменени  максимального давлени , которое фиксируетс  с помощью жидкостного манометра или датчика. . Целью изобретени   вл етс  повышение точности и производительности измерений. Дл  ЭТОГО краевой угол смачивани  определ ют по относительной глуеЗине погружени  двух капилл ров-измерительного и эталонного, помещенных соответственно в исследуемую и эталонную жидкости, при условии равенства максимального давлени  в газовых пузырьках, образующихс  на концах этих капилл ров, В этом случае не требуетс  определ ть абсолютное значенне максимального давлени  в пуэьфьке, а достаточно лишь измерить относительное погружение двух капилл ров. Расчет краевого угла провод т по формуле, полученной совместном решением уравнени  Лапласа дл  полукруглого отверсти  с уравнением Кантора-Шредингераг - р-г- лЪ Cose-- ГЬ-.О.-У- ;. () r,,v,-) где С - поверхностное нат жение эта ЛОННОЙ жидкости; g - ускорение силы т жести; р плотность эталонной жидкост г - радиус измерительного капил л ра; h,- глубина погружени  измерительного капилл ра; &h и дЬ,-соответственно относительна глубина погружени  эталонно го и измерительного капилл  ров,. Если радиусы капилл ров не равны ( ) , то ЕВОДЯ5 поправку: К « h - h У- -уф котора  может быть определена экспе риМентально. Дл  этого оба капилл р Шг&ужают в зталЬйНУю жйДйОс ь, при чем разность глубин погружений (Цпри равенстве давлений в пузырьках посто нна  и равна К, В качестве эталонных жидкостей м гут быть вз ты, например/ углеводор ды, спирты , кетоны и т.д. Дл  осуществлени  способа Измере ни  краевого угла смачивани предла гаетс  устройство, состо щее из измерительного капилл ра с полукруглы отверстием, эталонного капилл ра, двух микровинтов с держател ми, дву . термостатируемых сосудов и системы дл  подачи и тонкого регулировани  газа, Схема устройства представлена на чертеже. Измерительный капилл р 1 с полу круглым отверстием, закрепленньзй в держателе 2 , подвод т к поверхности образца 3, помещенного в исследуемую жидкость 4, Температуру в исследуемой и эталонной жидкост х автомати ески поддерживают ультратермостатом 5с точностью i 0,02° и контролируют термометром б. Погружение измерительного 1 и эталонного 7 капилл ров производ т при помощи микровинтов 8. Подачу предварительно очищенного и осущенного газа осуществл ют KOMnpiecсором или из баллона и регулируют вентилем тонкой регулировки. Измерение краевых углов смачивани  провод т в следующей последовательности: определ ют высоту касани  капилл рами 1 и 7 соответственно исследуемой и эталонной жидкостей. Затем подвод т измерительный капилл р к поверхности образца и погружением капилл ра 7 фиксируют положение равновеси  как среднее между уровн ми выделени  газа в обоих капилл рах, про вл ющеес  в поочередном выделении газовых пузырьков из капилл ров. Полученные значени  h и u,h подставл ют в формулу (1) и вычисл ют краевой угол смачивани . Предлагаемое устройство позволит сократить врем  эксперимента в 2-3 , раза и повысить точность измер емой характеристики на 6-8%, Формула изобретени  Способ измерени  краевого угла смачивани  по максимальному давлению в пузырьке газа, продавливаемого через капилл р, подведенный к твердой повёрхйости образца, наход щегос  в исследуемой жидкости, о т л и ч а ющ и и с   тем, что, с целью повышеНИН точности и производительности измерений, краевой угол смачивани  определ ют по относительной глубине погружени  двух капилл ров соответственно в исследуемую и эталонную жидкости при условии равенства максимального давлени  в газовых пузырьках , образующихс  на концах Этих капилл ров . « Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 548788, кл, G 01 N 13/02, 1975, 2,Авторское свидетельство СССР 232737, кл. G .01 N 13/00, 1967, 3, Авторское свидетельство СССР № 418762, кл, G 01 N 13/02, 1972.2. The general essential feature of these methods for determining wetting edge margins is the measurement of the shape of a droplet lying on a solid surface. The disadvantage of these methods is their laboriousness and insufficient accuracy of measuring droplet sizes, the need to use various optical devices. The closest technical solution is the method of measuring wetting angles by the method of maximum pressure in a gas bubble, which is forced through a capillary in simultaneous contact with the surface, liquid and gas under investigation. By this method, the surface tension of the test liquid and the maximum pressure in the gas bubble in contact with the solid surface are preliminarily determined, and then the wetting angle is calculated using the formula obtained from the Laplace equation. This method has significant drawbacks: the need for preliminary measurement of the surface tension of the test liquid, which, in turn, requires the use of additional equipment and the cost of additional time, approximately equal to the time required for measuring the measured characteristic, i.e. wetting angle, and the need to determine the change in maximum pressure, which is recorded with a liquid manometer or sensor. . The aim of the invention is to improve the accuracy and performance of measurements. For THIS, the wetting angle is determined from the relative depth of immersion of two capillaries, measuring and reference, placed respectively in the test and reference liquids, provided that the maximum pressure in the gas bubbles formed at the ends of these capillaries is equal. In this case, it is not necessary to determine the absolute value is the maximum pressure in the pool, and it suffices to measure the relative immersion of the two capillaries. The calculation of the contact angle is carried out according to the formula obtained by the joint solution of the Laplace equation for a semicircular hole with the Cantor-Schrödingerag equation - p-gg l cose-fc-o. -V- ;. () r ,, v, -) where C is the surface tension of this LONN liquid; g is the acceleration of the force of gravity; p is the density of the reference fluid g is the radius of the measuring capillary; h, is the immersion depth of the measuring capillary; & h and db, respectively, the relative immersion depth of the reference and measuring capillaries ,. If the radii of the capillaries are not equal (), then by the GO5 correction: К «h - h У --уф which can be determined experimentally. To do this, both capillaries & ng are squeezed into the squeeze, and the difference between the depths of the dives (with equal pressure in the bubbles is constant and equal to K, for example, hydrocarbons, alcohols, ketones and t To implement the method of measuring the wetting angle, a device is proposed consisting of a measuring capillary with a semicircular orifice, a reference capillary, two microscrews with holders, two thermostatically controlled vessels and a system for supplying and finely regulating the gas The measuring capillary p 1 with a semi circular opening fixed in the holder 2 is brought to the surface of the sample 3 placed in the test liquid 4. The temperature in the test and reference liquids is automatically maintained by an ultra-thermostat 5 with an accuracy of i 0.02 ° and monitored with a thermometer B. The immersion of the measuring 1 and reference 7 capillaries is carried out with the aid of microscrews 8. Supply of pre-cleaned and drained gas is carried out with a KOMnpiec or from a cylinder and regulated with a fine-tuning valve ovki. The measurement of the contact angle is carried out in the following sequence: the height of contact is determined by capillaries 1 and 7, respectively, of the test and reference liquids. The measuring capillary is then brought to the surface of the sample and the immersion of the capillary 7 fixes the equilibrium position as the average between the levels of gas evolution in both capillaries, which is manifested in the alternate evolution of gas bubbles from the capillaries. The obtained values of h and u, h are substituted into formula (1) and the wetting angle is calculated. The proposed device will reduce the experiment time by 2-3 times and increase the accuracy of the measured characteristic by 6-8%. Claims The method of measuring the wetting angle at the maximum pressure in a gas bubble pushed through a capillary, brought to the solid surface of the sample, , in order to increase the accuracy and performance of measurements, the wetting angle is determined by the relative depth of the two capillaries, respectively the test and reference liquids provided that the maximum pressure in the gas bubbles formed at the ends of these capillaries is equal. “Sources of information taken into account in the examination 1. USSR author's certificate 548788, cl, G 01 N 13/02, 1975, 2, USSR author's certificate 232737, cl. G .01 N 13/00, 1967, 3, USSR Copyright Certificate No. 418762, class G 01 N 13/02, 1972. 33 XX ibib 77//////////////////////////////////////////77 ////////////////////////////////////////// jKjK У//////Л////// L .f.f ЖF Y///////Y ///////
SU782648876A 1978-07-24 1978-07-24 Method for measuring boundary wetting angle SU767623A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU782648876A SU767623A1 (en) 1978-07-24 1978-07-24 Method for measuring boundary wetting angle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU782648876A SU767623A1 (en) 1978-07-24 1978-07-24 Method for measuring boundary wetting angle

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU767623A1 true SU767623A1 (en) 1980-09-30

Family

ID=20778900

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU782648876A SU767623A1 (en) 1978-07-24 1978-07-24 Method for measuring boundary wetting angle

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU767623A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2794420C1 (en) * 2022-01-27 2023-04-17 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Тюменский государственный университет" Device for measuring dynamic contact angle in a channel

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2794420C1 (en) * 2022-01-27 2023-04-17 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Тюменский государственный университет" Device for measuring dynamic contact angle in a channel

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Beysens et al. Growth of breath figures
US3195346A (en) Automatic osmometer
Lubetkin et al. The variation of surface tension and contact angle under applied pressure of dissolved gases, and the effects of these changes on the rate of bubble nucleation
SU767623A1 (en) Method for measuring boundary wetting angle
US2054438A (en) Surface tension measuring device
Bastow et al. Physical properties of surfaces. II—Viscous flow of liquid films. The range of action of surface forces
US2860516A (en) Apparatus and method for measuring density
Kreevoy et al. Filter paper diaphragm technique for diffusion coefficients
EP0104153B1 (en) Apparatus for measuring the swelling or shrinkage of a specimen in a fluid
SU623138A1 (en) Liquid surface tension determining method
SU1096542A1 (en) Liquid surface property determination method
RU2747460C1 (en) Method for determining the surface tension coefficient of a liquid by comparative analysis
RU2748725C1 (en) Method for determining the surface tension coefficient of a liquid by express analysis
Levinson A simple experiment for determining vapor pressure and enthalpy of vaporization of water
SU890160A1 (en) Porous material mass-exchange characteristic determination method
Bowden The double-capillary method of surface tension measurement
US1398878A (en) Method and apparatus for determining viscosity
SU1030701A1 (en) Filter pore radius determination method
SU1679295A1 (en) Method for determination of distribution of pores on sizes of microfiltration polymer hydrophibic membranes
SU535491A1 (en) Method for determining convective heat transfer coefficient
SU1286949A1 (en) Method of determining liquid capillary constant
SU800831A1 (en) Method of determining liquid surface tension
SU987470A1 (en) Liquid inter-phase tension measuring method
JP2790415B2 (en) Method and apparatus for measuring surface wetting characteristics of particles
RU2244288C1 (en) Method of measurement of surface tension coefficient and static and dynamic wetting angles