材料表面與界面習(xí)題含答案

1、參考醫(yī)學(xué)第一章1、什么是young方程？接觸角的大小與液體對(duì)固體的潤(rùn)濕性好壞有怎樣的關(guān)系？答：young方程：界面化學(xué)的基本方程之一。它是描述固氣、固液、液氣界面自由能sv，sl，lv與接觸角之間的關(guān)系式，亦稱(chēng)潤(rùn)濕方程，表達(dá)式為：sv-sl=lvcos。該方程適用于均勻表面和固液間無(wú)特殊作用的平衡狀態(tài)。關(guān)系：一般來(lái)講，接觸角的大小是判定潤(rùn)濕性好壞的依據(jù)，若=0.cos=1，液體完全潤(rùn)濕固體表面，液體在固體表面鋪展；若090°，液體可潤(rùn)濕固體，且越小，潤(rùn)濕性越好；90°180°，液體不潤(rùn)濕固體；=180°，完全不潤(rùn)濕固體，液體在固體表面凝集成小球。2、水蒸

2、氣驟冷會(huì)發(fā)生過(guò)飽和現(xiàn)象，在夏天的烏云中，用飛機(jī)撒干冰微粒，試氣溫驟降至293k，水氣的過(guò)飽和度（p/ps）達(dá)4，已知在293k時(shí)，水的表面能力為0.07288n/m，密度為997kg/m3，試計(jì)算：（1） 在此時(shí)開(kāi)始形成雨滴的半徑。（2） 每一雨滴中所含水的分子數(shù)。答：（1）根據(jù)kelvin公式有 開(kāi)始形成的雨滴半徑為： 將數(shù)據(jù)代入得：（2） 每一雨滴中所含水的分子數(shù)為n=nan ，n=m/m=rv/m，得3、 在293k時(shí)，把半徑為1.0mm的水滴分散成半徑為1.0m的小水滴，試計(jì)算（已知293k時(shí)水的表面gibbs自由為0.07288j .m-2）（1）表面積是原來(lái)的多少倍？（2）表面gi

3、bbs自由能增加了多少？（9分）答：（1）設(shè)大水滴的表面積為a1，小水滴的總表面積為a2，則小水滴數(shù)位n，大水滴半徑為r1,小水滴半徑為r2。又因?yàn)閷⒋笏畏稚⒊蒼小水滴，則 推出 =故有 即表面積是原來(lái)的1000倍。（2） 表面gibbs自由能的增加量為=4*3.142*0.07288*109*（10-6）2-（10-3）2= 第二章1、 什么是cmc濃度？試討論影響cmc的因素。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一種實(shí)驗(yàn)測(cè)定cmc的方法。答： （1）cmc 濃度是指隨著表面活性劑濃度上升，溶液的表面張力逐漸下降，直至表面張力幾乎不變時(shí)所發(fā)生轉(zhuǎn)折時(shí)的濃度。（2）疏水基的影響、親水基、溫度、添加劑（電解質(zhì)、有機(jī)物）。（3

4、）測(cè)定方法：測(cè)定電導(dǎo)率、滲透壓、冰點(diǎn)、增溶性、洗凈力等物理量發(fā)生顯著變化的轉(zhuǎn)折點(diǎn)2、溫度對(duì)離子型表面活性劑和非離子型表面活性劑溶解度的影響有什么不同？為什么離子型表面活性劑在k.p點(diǎn)以上溶解度迅速增大，而非離子型表面活性劑溶液在c.p點(diǎn)變成渾濁？答：（1）離子型：在足夠低的溫度下，溶解度隨溫度升高而慢慢增大，當(dāng)溫度達(dá)到一定值后，溶解度會(huì)突然增大krafft 現(xiàn)象非離子型：溶解度隨溫度升高而下降，當(dāng)溫度升高到一定溫度時(shí)，溶液會(huì)突然變渾濁（2）離子型：表面活性劑以膠束形式溶解非離子型：溫度上升時(shí)，氫鍵被削弱，達(dá)到c.p.點(diǎn)時(shí)，氫鍵斷裂，表面活性劑從溶液中析出，溶液變得渾濁。3、試求表面活性劑十二烷

5、基苯磺酸鈉的hlb值。答：十二烷基苯磺酸鈉 hlb=hl+7=38.7(12+6)×0.47+7=37.24第三章1、 試討論用液態(tài)氧化法處理聚合物的優(yōu)缺點(diǎn)。答：優(yōu)點(diǎn)：（1）可潤(rùn)濕性大大增加（2）表面張力增大（3）與各種液體接觸角明顯減小，粘接性能大大增加。 缺點(diǎn)：氧化處理會(huì)有大量的酸廢液產(chǎn)生，污染嚴(yán)重。2、聚合物表面接枝有哪些方法？其原理各是什么？答：（1）表面接枝聚合 大分子偶合 添加接枝共聚物（2）表面接枝聚合：在光、輻射線(xiàn)、紫外線(xiàn)、等離子體使聚合物表面產(chǎn)生活性種，引發(fā)乙烯基單體自由基聚合，進(jìn)行表面接枝。大分子偶合： 聚合物表面產(chǎn)生反應(yīng)性活性基團(tuán)，使之與帶有反應(yīng)基團(tuán)的大分子反應(yīng)

6、偶合，實(shí)現(xiàn)其表面接枝。添加接枝共聚物 在欲改性的高聚物中添加有界面活化性能的共聚物成型，共聚物親基材段嵌入到基材內(nèi)部，留下接枝段在基質(zhì)聚合物的表面上，達(dá)到表面改性的目的。3、分別用等張比容和內(nèi)聚能密度法估算下列高分子化合物的表面張力。1)聚苯乙烯2)聚乙二醇（聚氧化乙烯）第四章1、什么是偶聯(lián)劑？說(shuō)明硅烷偶聯(lián)劑對(duì)玻璃纖維增強(qiáng)塑料的作用機(jī)理。用偶聯(lián)劑進(jìn)行表面處理有哪些方法？答：（1）偶聯(lián)劑是分子含有兩種不同性質(zhì)基團(tuán)的化合物，其中一種基團(tuán)可與增強(qiáng)材料發(fā)生物理或化學(xué)作用，另一種基團(tuán)可與基體發(fā)生物理或化學(xué)作用。（2）x 基團(tuán)的水解，形成硅醇； 硅醇的羥基之間以及硅醇的羥基與玻璃纖維表面的羥基形成氫鍵；硅

7、羥基間脫水形成硅氧鍵。2、高性能纖維的表面處理方法有哪些？答：（1）表面清潔處理（2）表面氧化處理（3）表面涂層（4）化學(xué)氣相沉積（5）電聚合處理（6）低溫等離子處理（7）表面接枝3、 什么是化學(xué)鍵理論？化學(xué)鍵理論有什么缺陷？舉例說(shuō)明化學(xué)鍵理論在碳纖維表面處理中的應(yīng)用。答：（1）化學(xué)鍵理論認(rèn)為兩相之間實(shí)現(xiàn)有效的粘接，兩相的表面應(yīng)含有能相互發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活性基團(tuán)，通過(guò)官能團(tuán)的反應(yīng)以化學(xué)鍵合形成界面。若兩相不能進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，也通過(guò)偶聯(lián)劑的媒介作用以化學(xué)鍵相互結(jié)合。（2）缺陷：不能解釋以下現(xiàn)象 有些偶聯(lián)劑不含有與基體樹(shù)脂起反應(yīng)的活性基團(tuán)，卻有很好的處理效果。偶聯(lián)劑在增強(qiáng)纖維表面有多層結(jié)構(gòu)而并非由化學(xué)

8、鍵理論推導(dǎo)的單層結(jié)構(gòu)， 基體樹(shù)脂固化，熱應(yīng)力松弛效應(yīng)。（3）應(yīng)用：在表面氧化或等離子、輻射等處理過(guò)程中，纖維表面產(chǎn)生了羧基、羥基等含氧活性基團(tuán)，提高了與環(huán)氧等基體樹(shù)脂的反應(yīng)能力，使界面形成了化學(xué)鍵，大大提高了粘接強(qiáng)度。第五章1、纖維對(duì)液體的接觸角的測(cè)定的方法有哪些？答：（1）單絲浸潤(rùn)法（2）單絲浸潤(rùn)力法（3）毛細(xì)浸潤(rùn)法2、簡(jiǎn)述單絲抜脫實(shí)驗(yàn)答： 將單根纖維單絲的一部分垂直埋如基體之中，然后將單絲從集體中拔出，測(cè)定纖維抜脫的應(yīng)力，從而求出纖維與基體間的界面剪切強(qiáng)度。3、界面結(jié)合強(qiáng)度是否越強(qiáng)越好？為什么？答： （1） 界面結(jié)合不是越強(qiáng)越好 （2）原因： 當(dāng)界面結(jié)合強(qiáng)度大于基體強(qiáng)，應(yīng)力不能沿界面緩解，直接作用到纖維斷口的基體上，使基體首先在纖維的斷點(diǎn)處破壞并形成