AR 300-80 new和接触角测量

除了使用 AR 300-80(基于二苯基硅烷二醇)外,其他含硅氧烷的化合物也可用于使样品表面的亲水性改变为疏水性。发生这种情况的先决条件是用于此目的的硅烷具有一个或两个能够与表面反应的反应性脱离基团。

反应基团通常是例如氯化物、醇化物或羟基,因此在缩合反应期间形成HCl、游离醇或水。然而,反应性基团在其反应性方面表现出显着差异。

通常我们建议在使用样品前需彻底清洁所有衬底。通常,仅用丙酮和去离子水进行冲洗就足以达到此目的。对于污染更严重的衬底表面,需要使用 O 2 等离子体、热碱性或酸性食人鱼溶液处理。随后必须用 DI 水彻底冲洗。必须避免酸性食人鱼溶液与丙酮接触,因为这样可能会形成爆炸性丙酮过氧化物!

即使在远低于室温的条件,氯硅烷通常也很容易与基材反应,从而释放出 HCl。在不低于 30 °C 的温度下,硅烷醇化物与表面的反应要慢得多,但较高的温度会加速缩合反应。相比之下,羟基硅烷需要更高的温度,例如 AR 300-80 大约需要 170 – 180 °C。然而,如此的高前烘温度对许多衬底都是不利的。使用前烘温度在约 70 °C – 90 °C 范围内的 Si 醇化物则是一个非常好的替代方案。而且,与氯硅烷相比,不会释放腐蚀性 HCl。我们基于这些硅醇化物的增附剂 AR 300-80 new 的新变体与之前的变体同样适合作为增附剂。

接触角测量

下面我们将简要介绍接触角测量(根据悬滴法),以石蜡表面与不同溶剂为例。

接触角测量分为两类,静态或动态测量。如果使用静态接触角,则待分析的液滴滴在固体表面上。液滴直径应为 2 至 6 毫米,因为在这种情况下测量的接触角与液滴的直径无关。相比之下,动态接触角描述了润湿和去润湿过程中液-固界面的过程。在这种情况下,确定前进(液滴体积的扩大)和后退角(液滴体积的减少)并评估接触角的迟滞。

静态接触角可以使用切线法来确定。液滴的整个轮廓在此适用于一般圆锥截面方程。该方程在基线处的推导产生三相边界处的斜率,从而产生接触角。

杨氏方程(来源:维基百科)

σ L  = 液体的表面张力

σ S  = 固体的表面张力

σ LS  = 液体和固体之间的界面能

ϴ = 接触角

下图显示了不同溶剂滴在石蜡上的图像记录,用于测量静态接触角 ϴ。各个图像说明了液滴形状以及接触角如何随溶剂表面特性的变化而变化。水的静态接触角为 109°,乙二醇为 88°,而长链醇的静态接触角明显变小(37°)。水和乙二醇的接触角之间的差异在不同的液滴形状中变得很明显,因此润湿行为也不同(差异约为 20°)。

石蜡上的水,ϴ = 109°

乙二醇在石蜡上,ϴ = 88°

石蜡上的辛醇,ϴ = 37°

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