Метод градуювання пробних рідин для вимірювання поверхневої енергії методом Оуенса-Вендта

Анотація

У представленій науковій роботі здійснено комплексне дослідження поверхневих характеристик сумішевих рідин з використанням методики графічного аналізу, розробленої Оуенсом і Вендтом, що дозволяє кількісно розділити загальний поверхневий натяг на два основні компоненти — дисперсну та полярну складові. З метою підвищення точності та надійності результатів розрахунків у роботі запропоновано використання ряду полімерних матеріалів із заздалегідь відомими поверхневими властивостями як калібрувальних субстратів для визначення контактних кутів змочування. Це дозволило розширити застосування графічного підходу Оуенса–Вендта до аналізу складних багатокомпонентних рідинних систем, зокрема таких, що містять як неполярні органічні розчинники, так і речовини з вираженим полярним або водневим зв’язком. 

У ході дослідження було досліджено змочування різними сумішами полімерних поверхонь на основі поліетилену, поліпропілену, тефлону, полістиролу та інших полімерів, що мають різні співвідношення дисперсної та полярної складових поверхневого натягу. Отримані експериментальні значення контактних кутів дали змогу побудувати апроксимуючі прямі в координатах методу Оуенса–Вендта для кожної суміші та кожної поверхні. Завдяки цьому стало можливим обчислення окремих компонентів поверхневого натягу для досліджуваних рідинних систем із високим ступенем точності. Проаналізовано вплив складу сумішей на зміну величин полярної та дисперсної взаємодій на межі поділу фаз. 

Крім того, продемонстровано, що збільшення кількості полімерних калібрувальних поверхонь призводить до зменшення похибок при лінійній апроксимації та дозволяє уникнути систематичних відхилень у визначенні параметрів поверхневої енергії. Отримані результати узгоджуються з літературними даними, що підтверджує достовірність розробленого підходу. Представлена методика може бути ефективно застосована для оцінювання поверхневих властивостей нових композиційних матеріалів, рідких препаратів і функціональних рідин у різноманітних галузях хімії, біотехнології та матеріалознавства. Таким чином, дослідження не лише розширює можливості застосування класичного підходу Оуенса–Вендта, але й пропонує новий інструмент для точнішої та зручнішої оцінки міжмолекулярної взаємодії в системах із рідинною фазою.