第二次復(fù)習(xí)課重點.PPT分析.ppt

1、第一節(jié)概述,定義,(溶液)=f(溶劑、溶質(zhì)性質(zhì)、T、c),表面活性劑(surfactant)是指那些具有很強表面活性、能使液體的表面張力顯著下降的物質(zhì)。,第一節(jié)概述,表面活性劑的特征：,其都比水小很多，溶于水后能使水的大大降低；,具有不對稱結(jié)構(gòu)-均為兩極分子RX：由疏水（憎水或親油、親氣）的非極性基R和親水的極性基X所組成；,第一節(jié)概述,表面活性劑分子要在水氣或水油（不溶于水的液體）界面上形成“定向排列”；,存在臨界膠束濃度CMC(critical micelle concentration )；表面活性劑達到形成單分子膜的最低濃度叫做臨界膠束濃度。當其濃度大于CMC時，能在水中形成很大的締合

2、體-膠束。,第二節(jié)表面活性劑的分類,第二節(jié)表面活性劑的分類,陰離子表面活性劑：,在水中離解后，起活性作用的部分是陰離子基團。,第二節(jié)表面活性劑的分類,陽離子表面活性劑：,在水中離解后，起活性作用的部分是陽離子。,第二節(jié)表面活性劑的分類,兩性表面活性劑：分子中同時具有可電離的陽離子和陰離子。通常陽離子部分是由胺鹽或季胺鹽作親水基，而陰離子部分可以是羧酸鹽、硫酸酯鹽、磺酸鹽等。,1、親疏平衡值(HLB),第三節(jié) 表面活性劑的物理、化學(xué)性能,4、表面活性劑的溶解度,2、相轉(zhuǎn)型溫度(PIT),3、臨界膠束濃度（CMC）,1、親疏平衡值(HLB),表面活性劑的親水、疏水性強弱對表面活性有很大的影響。若分

3、子的親水性太強，將完全進入水相；疏水性太強又完全進入油相。親水基團和疏水基團強弱必須有適當平衡，才能使表面活性劑發(fā)揮最佳的表面活性。,第三節(jié) 表面活性劑的物理、化學(xué)性能,以石蠟的HLB=0，油酸的HLB=1，油酸鉀的HLB=20，十二烷基硫酸酯鈉的HLB=40為標準。,HLB越大，表示該表面活性劑的親水性,越強。,1949年，美國科學(xué)家Griffin首先提出了親水疏水平衡值HLB（hydrophile and lipophile balance values）的概念。,第三節(jié) 表面活性劑的物理、化學(xué)性能,第三節(jié) 表面活性劑的物理、化學(xué)性能,(1)沒有考慮油相和水相本身的性能,(2)沒有考慮表面

4、活性劑濃度的影響,(3)沒有考慮溫度及各相體積的影響,HLB存在的缺點：,1、親疏平衡值(HLB),第三節(jié) 表面活性劑的物理、化學(xué)性能,2、相轉(zhuǎn)型溫度(PIT),第三節(jié) 表面活性劑的物理、化學(xué)性能,非離子型表面活性劑在低溫下可形成水包油(O/W)型乳化液。隨著溫度升高，溶解度減小，HLB值下降，最后達到某一溫度，使得乳狀液從原來的O/W型轉(zhuǎn)變?yōu)橛桶?W/O)。這一溫度稱為相轉(zhuǎn)型溫度PIT，又稱為親水親油平衡溫度。,日本學(xué)者提出了相轉(zhuǎn)型溫度(phase inversion temperature, PIT)的概念，用來衡量表面活性劑的親水、親油情況。,2、相轉(zhuǎn)型溫度(PIT),1、親疏平衡值

5、(HLB),第三節(jié) 表面活性劑的物理、化學(xué)性能,2、相轉(zhuǎn)型溫度(PIT),3、臨界膠束濃度(CMC),臨界膠束濃度(critical micelle concentration, CMC),第三節(jié) 表面活性劑的物理、化學(xué)性能,少量表面活性劑的加入可使水的表面張力迅速下降，但到某一濃度后，水溶液的表面張力幾乎不變。這個表面張力轉(zhuǎn)折點的濃度即為臨界膠束濃度(CMC)。在臨界膠束濃度下，表面活性劑在水的表面形成了單分子膜。繼續(xù)增加濃度，表面活性劑分子在水中形成的膠束增多，表面性能并不改變。,3、臨界膠束濃度(CMC),十二烷基硫酸鈉水溶液電導(dǎo)率與濃度的關(guān)系,臨界膠束濃度的測定,利用電導(dǎo)率儀測定不同濃

6、度的十二烷基硫酸鈉水溶液的電導(dǎo)率(也可換算成摩爾電導(dǎo)率),并作電導(dǎo)率(或摩爾電導(dǎo)率)與濃度的關(guān)系圖,從圖中的轉(zhuǎn)折點即可求得臨界膠束濃度。,1、親疏平衡值(HLB),第三節(jié) 表面活性劑的物理、化學(xué)性能,4、表面活性劑的溶解度,2、相轉(zhuǎn)型溫度(PIT),3、臨界膠束濃度(CMC),第三節(jié) 表面活性劑的物理、化學(xué)性能,離子型表面活性劑的溶解度隨溫度的升高而慢慢增大，當溫度達到某一定值后，溶解度會突然增大。這種現(xiàn)象稱為Krafft現(xiàn)象，此時的溫度稱為Krafft溫度或K.P點。,三相點（Krafft點，或K.P點）,第三節(jié)表面活性劑的物理、化學(xué)性能,Krafft點也是表面活性劑應(yīng)用溫度的 如十二烷基硫

7、酸鈉的Krafft點為 而十二烷基磺酸鈉的Krafft點為,70。,9，,下限。,三相點（Krafft點，或K.P點）,高分子材料的表界面特性具有重要意義,纖維的染色、塑料的噴金、涂料對金屬或木材表面的涂覆、高聚物對其他材料的粘結(jié)、橡膠輪胎與其他材料接觸時的摩擦和磨損、醫(yī)用高分子材料與生物體的相容性等。,表面張力的本質(zhì)是分子間的相互作用。因為分子間的相互作用力因溫度的上升而變?nèi)?，所以表面張力一般隨溫度的升高而,第一節(jié) 表面張力與溫度的關(guān)系,降低。,有人提出表面張力與溫度的關(guān)系的經(jīng)驗式：,式中，0為T=0K時的表面張力；TC為臨界溫度。,第二節(jié) 表面形態(tài)對表面張力的影響,高分子聚合物往往是晶態(tài)與

8、非晶態(tài)共存的。,高聚物熔體冷卻固化時，通常表面生成非晶態(tài)高聚物，本體則富集晶態(tài)高聚物，以降低體系的能量。,由于晶態(tài)的密度高于非晶態(tài)，因此晶態(tài)的表面張力高于非晶態(tài)。,如果使高聚物熔體在具有不同成核活性（或不同表面能）的表面上冷卻，可得到結(jié)晶度不同的表面，這類表面具有不同的表面張力。,等張比容具有嚴格的加和性，即物體的等張比容等于組成該物質(zhì)分子的原子或原子團和結(jié)構(gòu)因素的等張比容（Pi)之和，它的數(shù)值幾乎不受溫度的影響：,由此可通過測定化合物的表面張力、密度、分子量來計算等張比容值而推測其分子結(jié)構(gòu)。這在歷史上曾起過一定作用，但在各種光譜、能譜技術(shù)高度發(fā)展的今天，已沒有多大實用意義了。,第一節(jié)概述,清

9、潔表面,真實表面,金屬表面的類型,第一節(jié)概述,實際的金屬表面包括三個薄層：,真實表面,加工應(yīng)變層、,氧化層,和吸附層。,第四節(jié)金屬材料的腐蝕,金屬腐蝕的定義：金屬在環(huán)境中，由于在金屬表面或界面上進行的 多相反應(yīng)，或者由于而造成的材料氧化、損壞或變質(zhì)。,化學(xué)、,電化學(xué),物理溶解作用,1.按化學(xué)反應(yīng)分類： 2.按腐蝕形態(tài)分類：,第四節(jié)金屬材料的腐蝕,金屬腐蝕的分類：,化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕；,全面腐蝕（或均勻腐蝕） 和局部腐蝕。,電化學(xué)腐蝕：金屬表面與離子導(dǎo)電的介質(zhì)因發(fā)生電化學(xué)作用而產(chǎn)生的破壞。,第四節(jié)金屬材料的腐蝕,原電池：借助于氧化還原反應(yīng)把化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。,原理：,本質(zhì)：,腐蝕原電

10、池反應(yīng)。,氧化還原反應(yīng)。,陰極：,陽極：,電池反應(yīng)： Fe + 2H+ =Fe2+ + H2 ,當鋼鐵處于酸性氣氛中時，易發(fā)生析氫腐蝕；,第四節(jié)金屬材料的腐蝕,Fe - 2e- = Fe2+,2H+ 2e- =H2 ,陽極： Fe - 2e- = Fe2+,陰極：,電池反應(yīng)： 2Fe+ O2+2H2O =2Fe(OH)2,當鋼鐵處于中性或酸性很弱或堿性條件下，易發(fā)生吸氧腐蝕。,第四節(jié)金屬材料的腐蝕,O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-,第五節(jié)金屬的表面改性,第五節(jié)金屬的表面改性,陽極氧化/微弧氧化,化學(xué)轉(zhuǎn)化膜,化學(xué)鍍,第一節(jié)陶瓷的表界面,陶瓷表界面結(jié)構(gòu),弛豫：,指表面區(qū)原子或離子間的距離

11、偏離體內(nèi)的晶格常數(shù)，但晶胞結(jié)構(gòu)基本不變。,第一節(jié)陶瓷的表界面,重構(gòu)：,重構(gòu)指在平行襯底的表面上，原子平移的對稱性與體內(nèi)顯著不同，原子作了較大幅度調(diào)整。,第一節(jié)陶瓷的表界面,偏析：,第一節(jié)陶瓷的表界面,偏析,表面或界面附近薄層內(nèi)化學(xué)組成偏離晶體內(nèi)部的平均組成，某種原子、離子或化合物濃度明顯高于內(nèi)部。,表面吸附：,第一節(jié)陶瓷的表界面,吸附現(xiàn)象,固體表面存在大量的具有不飽和鍵的原子或離子，能吸引外來的原子、離子和分子，產(chǎn)生吸附。,表面化合物：,第一節(jié)陶瓷的表界面,化合物,碳化物陶瓷，如碳化硅在空氣中易氧化，表面形成二氧化硅膜，阻止了內(nèi)部碳化硅進一步氧化。,一、熱敏電阻陶瓷,第一節(jié)陶瓷的表界面,功能陶

12、瓷,熱敏陶瓷是一類電阻率隨溫度發(fā)生明顯變化的材料。在溫度改變的時候，它們的電阻率就改變。把測溫度變成測電阻率。,應(yīng)用：,應(yīng)用于溫度控制與溫度傳感器中，如空調(diào)、鍋爐、熱水器等設(shè)備中作溫度控制檢測。,二、氣敏陶瓷,第一節(jié)陶瓷的表界面,功能陶瓷,原理：元件表面的氣體吸附和隨之發(fā)生的元件電導(dǎo)率變化。,能對氣體成分進行分析、檢測及報警的陶瓷。,第一節(jié)陶瓷的表界面,功能陶瓷,三、壓敏陶瓷,壓敏陶瓷是對電壓變化敏感的非線性電阻，在某一臨界電壓下電阻值非常高，幾乎沒有電流通過；但當超過這一臨界電壓（壓敏電壓）時，電阻將急劇變小并有電流通過。壓敏陶瓷電阻的應(yīng)用非常廣泛，主要在電力系統(tǒng)、電子線路和一般家用電器設(shè)備

13、中過壓保護、高壓穩(wěn)壓等的關(guān)鍵元件。,一、復(fù)合材料的定義和特點,ISO定義為：兩種或兩種以上物理和化學(xué)性質(zhì)不同的物質(zhì)組合而成的一種多相固體材料。,1、復(fù)合材料,第一節(jié)復(fù)合材料概述,(Composition Materials, Composite),2、復(fù)合材料的特點：,(3)復(fù)合材料具有可設(shè)計性。,(2)具有單一材料所不具備的優(yōu)良特殊性能。,(1)由兩種或多種不同性能的組分通過宏觀或微觀復(fù)合在一起的新型材料，組分之間存在著明顯的界面。,2、復(fù)合材料的特點：,復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)通常是一個相為連續(xù)相，稱為 ；而另一相是以獨立的形態(tài)分布在整個連續(xù)相中的分散相。與連續(xù)相相比，這種分散相的性能優(yōu)越，會使材料

14、的性能顯著增強，常稱為,在大多數(shù)情況下，分散相較基體硬，強度和剛度較基體大。分散相可以是纖維及其編織物，也可以是顆粒狀或彌散的填料。,基體,增強劑。,3、復(fù)合材料的基本結(jié)構(gòu)模式,(1)密度小、強度高,熱固性復(fù)合材料 1.72.0 g/cm3 熱塑性復(fù)合材料1.11.6 g/cm3,五、聚合物基復(fù)合材料的特性,(2)電性能好,聚合物基復(fù)合材料的電絕緣性、高頻介電性能，微波透光性好，適宜用作電機儀表零件、雷達罩等。,鋼7.8 g/cm3,(4)熱性能好,(3)耐腐蝕性能好,聚合物基復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)低，是優(yōu)良的絕熱材料，能保護飛行器重返大氣層免受2000以上的高溫、高速氣流損害。,聚合物基復(fù)合材料

15、耐海水、酸、堿、鹽和有機溶劑，適宜用作化工機械零部件、管道、貯槽、漁船等。,復(fù)合材料的界面：指基體與增強相之間化學(xué)成分有顯著變化的、構(gòu)成彼此結(jié)合的、能起載荷傳遞作用的微小區(qū)域。,第二節(jié)復(fù)合材料的界面,復(fù)合材料的界面是一個多層結(jié)構(gòu)的過渡區(qū)域，約幾個納米到幾個微米。,1、浸潤性理論 ,第三節(jié)復(fù)合材料的界面理論,2、化學(xué)鍵理論 ,3、過渡層理論,1、浸潤性理論,第三節(jié)復(fù)合材料的界面理論,空隙,(a) 不浸潤,(b) 浸潤,浸潤性理論是1963年由Zisman提出的該理論認為，浸潤是形成界面的基本條件之一，兩組分如能實現(xiàn)完全浸潤，則樹脂在高能表面的物理吸附所提供的黏結(jié)強度可超過基體的內(nèi)聚能。,浸濕是組分良好粘結(jié)的必要條件，并非充分條件。,第三節(jié)復(fù)合材料的界面理論,如環(huán)氧樹脂對新鮮的E玻璃纖維表面浸濕性好，但黏結(jié)性卻不好，界面耐水老化性也差。,2、化學(xué)鍵理論 化學(xué)鍵理論認為要使兩相之間實現(xiàn)有效的黏結(jié)，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，通過官能團的反應(yīng)以化學(xué)鍵結(jié)合形成界面。,兩相界面發(fā)生化學(xué)反應(yīng),化學(xué)鍵理論是應(yīng)用最廣、也是最應(yīng)用最成功的理論。,化學(xué)鍵理論的應(yīng)用：,碳纖維、有機纖維的表面處理是化學(xué)鍵理論的應(yīng)用實例。在表