Измерения контактных углов после химической обработки поверхности

Изучались свойства смачиваемости образцов стекла К8, ПК и ПММА после обработки спиртом. Образцы выдерживались в этиловом спирте 1 и 15 минут, далее высушивались, а затем проводились измерения, результаты которых приведены на рис. 21. Объем капли воды также составил 20 микролитров. Проводилось по 8 измерений для каждого образца.

Рис. 21. Гистограмма, иллюстрирующая величины контактных углов смачивания при взаимодействии с водой образцов после обработки спиртом.

На рис. 22 приведены результаты после аналогичной модификации, но уже при взаимодействии образцов с 0.1 М щелочью NaOH.

Рис. 22. Гистограмма, иллюстрирующая величины контактных углов смачивания при взаимодействии со щелочью (0.1 М NaOH) образцов после обработки спиртом.

Измерения контактных углов при взаимодействии с водой без обработки и после обработки этиловым спиртом в течение 1 и 15 минут показывают:

1. Угол контакта для стекла сначала уменьшается на ~11 градусов, затем происходит его незначительное увеличение.

2. Для ПК значения углов смачивания после обработки спиртом увеличиваются по сравнению с начальной поверхностью, но отличаются друг от друга незначительно.

3. Обработка спиртом ПММА приводит к уменьшению контактных углов, которые отличаются от первоначального значения на ~15 градусов.

Аналогичные выводы можно сделать при исследовании взаимодействия образцов со щелочью.

Следующая серия экспериментов заключалась в измерении контактных углов при взаимодействии образцов (стекло К8, ПК, ПММА) с водой после обработки их в растворах: 0.5 М щелочи NaOH в течение 15, 30 минут и спустя 2 часа (рис. 23); 0.1 М щелочи NaOH в течение 15, 30 минут и спустя 2 часа (рис. 24); гипохлорита натрия 3% NaClO при таких же длительностях воздействия (рис. 25).

Рис. 23. Гистограмма, иллюстрирующая величины контактных углов смачивания при взаимодействии с водой образцов после обработки щелочью (0.5 М NaOH).

Рис. 24. Гистограмма, иллюстрирующая величины контактных углов смачивания при взаимодействии с водой образцов после обработки щелочью (0.1 М NaOH).

Рис. 25. Гистограмма, иллюстрирующая величины контактных углов смачивания при взаимодействии с водой образцов после обработки гипохлоритом натрия 3% NaClO.

Взаимодействие стекла с 0.5 М щелочью NaOH приводит к снижению значений углов после 15 и 30 минут, после чего поверхность приобретает первоначальные свойства. ПММА существенно не меняет свои свойства. ПК постепенно приобретает более гидрофобные свойства.

Модификация стекла 0.1 М щелочью NaOH происходит следующим образом. Значения углов после 15 мин и 2 часов обработки выше, чем в исходном состоянии. Стекло приобретает более гидрофобные свойства. А после 30 минутной обработки утрачивает их. ПК меняет свои свойства после 2 часов обработки, предыдущие значения мало отличаются от начального. ПММА существенно не меняет свои свойства, как и в случае обработки 0.5 М щелочью NaOH.

После обработки 3% водным раствором NaClO образцов в течение 15 мин, 30 мин и 2 часов изменение угла смачивания носит следующий характер. Для стекла максимальное значение угла наблюдается после 15 минут обработки. Затем система возвращается практически в исходное состояние. Для ПК происходит увеличение угла ~ на 6 градусов после 15 минут и сохраняется почти неизменным. Обработка ПММА практически не приводит к изменению контактного угла.

Диаграммы были построены на основе статистических данных, приведенных в таблицах Приложение 1, 2, 3, 4.