1.3液-液界麵的表麵張力和液體親水性的判斷

如前所述，雖然物質極性的強弱可以用以判斷其親水性的強弱，但是在實際中，會遇到一些極性很強而親水性不是那麽明顯的物質，或者是一些反應產生的新物質（例如生產版材所需的一些聚合物），那麽究竟如何來判斷這類物質或者（這裏的物質都是液體）的親水性？生產實踐中經常用的一種方法，就是直接實驗，拿印刷版材的生產來說，就是直接用材料製作版材，然後進行製版實驗來判斷親水性的好壞。毋庸置疑，這樣做確實直接的測試了版材這個體係的親水性，可以說是簡單而有效。可是對於生產基礎材料的研究者來說，這樣的測試對研究材料的親水性幫助不大，對製作材料的原材料的親水性的研究也沒有幫助。下麵本文通過研究液-液界麵的表麵張力，嚐試提出來判斷液體的親水性的方法。

液液界麵，顧名思義就是液體之間形成的界麵，隻要是兩種液體不互溶或者說互溶性不好，兩者相互接觸，就可以而形成的液液界麵。根據研究，兩種液體，要形成液液界麵，通常通過以下三種方式：黏附方式、鋪展方式和分散方式。

第一種方式，黏附方式。兩種不同的液體，液體A和液體B，互相相接觸後，兩者和氣體形成的表麵同時消失，形成液體A和液體B之間的界麵，也就是液液界麵（AB）的過程，這就是黏附過程。該過程如圖2所示。

圖2黏附過程

如果液體A和液體B為同一種液體，那麽這個黏附過程就稱為內聚過程。在內聚的過程中，液體A和液體B液體的表麵消失，內聚功（即該過程的黏附功）WAA=γA+γA+γAA，其中γAA為0，WAA=2γA，明顯WAA＞0，即內聚可以自發進行。

由此可知，當液液界麵是黏附方式形成的，那麽判斷黏附過程自發進行的依據就是黏附功WAB，當WAB＞0時黏附過程可以自發進行，也就是說兩種液體之間的吸引強度較大。如果兩種液體之一（例如A）為水，那麽黏附功的大小就可以判斷另一種液體（B）親水性的大小。

此外黏附功的計算式中γAB為A和B的液液界麵張力，關於這個界麵張力的計算，有多重理論，最簡單的一種是Antonoff規則，該規則認為γAB=γA飽和—γB飽和，式子中γA飽和、γB飽和指的是指的是液體A和液體B相互飽和後的表麵張力，而不是其各自的表麵張力。

第二種方式，鋪展方式。在上述的液-固界麵的潤濕作用，液體在固體表麵的鋪展也可以引用到液液界麵，不過此時的鋪展過程複雜一些。比如在清潔的水麵上，滴加不溶性“油”滴，此時的“油”在水麵上，可能表現出三種不同的狀態：

第一種狀態，“油”在水麵上，形成一層雙重膜，也就是形成了液體水與膜的界麵，和膜與空氣的界麵，如此一來，“油”在水麵上鋪展形成了兩個獨立界麵。

第二種狀態，“油”在水麵上不鋪展，而是呈“透鏡”狀態。

第三種狀態，“油”在水麵上，先鋪展成單分子膜；多餘的“油”，則會呈現“透鏡”狀態，並且單分子膜與“透鏡”保持平衡。

這三種狀態如圖3所示。

圖3鋪展過程

其中，WAB代表“油”與水的黏附功；而WBB則是油的內聚功。由此可知，當“油”與水的黏附功比這種“油”的內聚力還強時，“油”就會在水的表麵上鋪展。參照水在固體表麵的鋪展，此時可以說此種“油”類的親水性較好。

第三種方式，分散。分散是指液體A分散到另外一種與之互不相容的液體B中，形成A、B混合物的過程，過程如圖4所示。

圖4分散過程

由此可知，當液液界麵是分散方式形成的，那麽判斷分散過程自發進行的依據就是分散係數F，當F＞0時，分散過程可以自發進行，那麽在其他條件相同，可以判斷分散過程能夠自發進行的物質親水性好於不能自發進行的物質。

結論

為了能夠更加準確地衡量物質（或材料）的的親水性，本文研究了液-固界麵和液-液界麵的一些性質，探討了使用表麵張力為主要工具來衡量物質（或材料）的親水性。相比於簡單的使用極性來判斷物質（或材料）的親水性，使用表麵張力這一工具能夠比較好的標示物質（或材料）的親水性。表麵張力法（標示親水性）具體應用為：

1、液-固界麵，鋪展係數S=γg-l（COSθ-1），式子中γg-l，θ都可以測量出來，那麽S就可以計算出來。如果若S≥0，說明液體可以在固體表麵自動鋪展。說明該固體親水性較好。

2、液-液界麵。第一種情況，黏附過程形成的界麵，黏附功，γA代表液體A的表麵張力；γB分別代表液體B的表麵張力；γAB為代表液體A和液體B的液液界麵張力，WAB則代表為黏附功，黏附功反映的是不同液體間的相互吸引強度。當WAB＞0時，黏附過程可以自發進行。此時該液體的親水性較好。第二種情況，鋪展過程形成的界麵，則，S為鋪展係數，若S＞0，則體係的鋪展過程能自發進行。此時該液體的親水性較好。第三種情況，分散過程形成的液液界麵，F=-ΔG=—γAB，F為分散係數，當F＞0時，分散過程可以自發進行，那麽在其他條件相同，可以判斷分散過程能夠自發進行的物質親水性好於不能自發進行的物質。

值得注意的是，與通過極性判斷親水性不同，本文討論的方法即表麵張力法完全是通過實驗測定表麵張力（和接觸角）來判定親水性，所以本方法依賴於實驗多過理論，而且親水性的強弱可以由數據直觀地反應出來，可以說是比較可靠的方法。

基於表麵張力方法判斷物質（或材料）的親水性（一）

基於表麵張力方法判斷物質（或材料）的親水性（二）