The use of interphacial energies to estimate the spreading coefficients of organic liquids by the solid polymer surface of polytetrafluoroethylene

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

In the article, using equations previously obtained by the author, calculations were made of the interfacial energies of a solid polymer – polytetrafluoroethylene in contact with organic liquids and their vapors. Based on the calculation results, the spreading coefficients in the studied systems were calculated. Since Young’s derivation of the equation for the cosine of the contact angle, many researchers have attempted to determine the surface energy of solids, which would, in turn, make it possible to determine the interfacial energy at the solid-melt (liquid) interface. However, on the way to solving this problem there were obstacles associated with various processes that accompany phenomena occurring on the surface of a solid body in the presence of a liquid (melt) of another body on its surface. This is not the place to list all types of processes. They are well known to specialists in the field of surface phenomena. Here are just a few of them that affect the surface properties of bodies: chemical reactions, mutual dissolution of components of solid and liquid phases, deformation of solid phases, etc. In the case of contact of the polymer with organic liquids, such obstacles do not exist. Also, since it is impossible to dwell on all publications devoted to the determination of the surface energy of solids, the article discusses specific works on determining the interfacial energy at contact angles close to or equal to zero. Since the question of the behavior of interfacial energy at a contact angle equal to zero is of fundamental importance, and there are conflicting opinions in the literature on this matter, giving the correct answer to this question is an urgent task. Using examples of calculations of interfacial energies of homologous series of organic liquids on a solid surface of polytetrafluoroethylene, we have shown that only at zero contact angle the interfacial energy is zero. In this article, using interfacial energy values, we are the first to calculate the spreading coefficients of organic liquids over the surface of a solid polymer, which, in our opinion, is also an urgent task.

About the authors

M. P. Dokhov

Kabardino-Balcarian State Agrarian University named after V.M. Kokova

Author for correspondence.
Email: innagubachikova@mail.ru
Russian Federation, Nalchik

References

  1. Volyak L.D., Stepanov V.G., Tarlakov Yu.V., Yargin V.S. O temperaturnoy zavisimosti krayevogo ugla smachivaniya [On the temperature dependence of the contact angle] / Phizicheskaya himiya granic razdela kontaktiruyushih phase (Physical chemistry of interfaces between contacting phases). Kiev: Naukova dumka. 1976. P. 124–127. [In Russian].
  2. Fox H.W, Zisman W.A. The Spreading of Liquids on Low Energy Surfaces. I. polytetrafluoroethylene. Journal of Colloid Science. 1950. № 5. Р. 514–531.
  3. Naidich Yu.V., Perevertailo V.M., Grigorenko N.F., Kapilarnye yavleniya v procesah rosta i plavleniya kristallov [Capillary phenomena in the processes of crystal growth and melting]. Kiev: Naukova dumka. 1983. [In Russian].
  4. Dohov M.P. Raschyot mezhfaznoi energiy nekotoryh organicheskih soedineniy na granice razdela monokristall – rasplav [Calculation of the interfacial energy of some organic compounds at the single crystal–melt interface] // Zhurnal fizicheskoi himii. 1981. 55. № 5. P. 1324–1327. [In Russian].
  5. Dohov M.P. Izmenenie mezhfaznih energiy tverdoe telo – rasplav i tverdoe telo – par v zavisimosti ot kraevogo ugla [Change in interfacial energies solid – melt and solid – vapor depending on the contact angle] // Izv. Vuzov: Fizika. 1985. № 7917–B.85. P. 12. [In Russian].
  6. Rowlinson J., Widom B. Molekulyarnaya teoriya kapillyarnosti [Molecular theory of capillarity]. M.: 1986. P. 247–257. [In Russian].
  7. Good R.J., Girifalco L.A. A theory for estimation of surface and interfacial energies. III. Estimation of surface energies of solids from contact angle data // The Journal of Physical Chemistry. 1960. 64 (5). P. 561–565.
  8. Rhee S.K. A method for determining surface energies of solids // Materials Science and Engineering.1973. 11. № 6. P. 311–318.
  9. Dohov M.P. K voprosu o velichine mezhfaznoi energii na granice razdela tverdoe telo – rasplav v singularnin tochkah [On the question of the magnitude of interfacial energy at the solid-melt boundary at singular points] // Rasplavy (Melts). 2022. 4. P. 362–372. [In Russian].
  10. Naidich Yu.V. Kontaktniye yavleniya v metallicheskih rasplavah [Contact phenomena in metal melts]. Kiev: Naukova dumka. 1972. [In Russian].
  11. Lipatov Yu.S. Mezhfaznye yavleniya v polumerah [Interfacial phenomena in polymers]. Kiev: Naukova dumka. 1980. [In Russian].
  12. Sritapunya T., Kitiyanan B., Scamehorn J., Grady B., Chavadej S. Wetting of polymer surfaces by aqueous surfactant solutions // Colloids and surfaces A. 2012. 409. P. 30–41.
  13. Puhova I.V., Kurzina I.A., Savkin K.P., Oskomov K.V., Oks E.M. Modifikatsiya poverkhnosti politetraftoretilena metodom ionnoy implantatsii [Modification of the surface of polytetrafluoroethylene by ion implantation] / Trudy mezhdunarodnogo mezhdistsiplinarnogo simpoziuma. Fizika poverkhnostnykh yavleniy, mezhfaznykh granits i fazovyye perekhody (Physics of surface phenomena, interphase boundaries and phase transitions.). 2015. 5. P. 185–188. [In Russian].
  14. Zisman W.A. Relation of the Equilibruium Contact Angle to Liquid and Solid Constitution // Advances in chemistry series. 1964. 43. P. 1–51.
  15. Pugachevich P.P., Beglyarov E.M., Lavigin I.A. Poverhnostniye yavleniya v polimerah [Surface phenomena in polymers]. M: Himiya. 1982. [In Russian].

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».