化工专业表面张力的毕业论文

洗衣机是代替人工洗衣物的机器。 1776年在欧洲出现了最早的简易机械洗衣机。1874年美国人发明了一台木制的洗衣机，其外结构粗糙，使用也不方便。1911年，美国人费舍尔又研制出世界上第一台电动洗衣机，其外形呈圆桶状，内装一部电动机和一根带刷子的主轴，刷子的转动和搅拌带动桶内的水和衣物旋转，并刷洗衣物，费舍尔发明的搅拌式洗衣机促进了洗衣机发展和实用性。此后，又出现了滚筒式洗衣机和喷流式洗衣机。 30年代，日本先后从美国引进了滚筒式洗衣机，从英国引进了喷流式洗衣机，并加以改进，试制出简便廉价的波轮式洗衣机。至今，波轮洗衣机和滚筒洗衣机仍是家用洗衣机的最常见形式。 1979年，以电脑（实际是微处理器）控制的全自动洗衣机在日本问世，开创了洗衣机发展史的新阶段。 洗衣机的保养润滑 为使洗衣机长期运转正常好用，必需按时认真进行正确的润滑维护保养，需要润滑的地方主要是轴承和齿轮，轴承需由注油孔注入抗磨性和抗氧化安定性好的L-TSA22号防锈抗氧化润滑油，一般2-3年加油一次，如用一般机械油则需每年加油一次。齿轮则应用粘附性好的2号极压锂基润滑脂，或油性好的，加质量分数为1%的二烷基二硫代磷酸锌，或质量分数为3%的MoS2，L-CKC100号中等极压抗磨齿轮油进行润滑。甩干机的轴承和齿轮都应每年或半年加入抗氧化防锈抗磨性好的L-AN15和L-AN68号润滑油。用密封滚动轴承的，则应由轴承厂封入使用寿命在1000h以上的，聚脲基稠化精制石油润滑油，并加防锈抗氧化剂的2号润滑脂。 洗衣机里的化学 由于有了铁粉和磁粉为原料制成的特殊洗涤剂，被石油污染了的鸟将会很快重返天空飞翔。这种方法是由澳大利亚墨尔本大学的约翰·奥尔贝尔发明的。这一方法不采用表面活性物质，因为它的去污作用对羽毛不透水的油层会造成损害。这位科学家发现，石油对铁粉的亲和力大于对羽毛的亲和力，当铁粉与石油亲和后，加入磁粉微粒就能将铁枣石油的结合体吸走。这种磁性清洗法比传统的清洗要快得多，只要小心谨慎地擦上这种粉末，然后冲洗一下即可。 洗衣粉的去污功能来自一些具有表面活性的化学物质。它们能够提高水的浸透能力，同时利用分子间存在电斥力的机理，清除污垢微粒。由于表面活性分子构成的形式，洗衣粉才能发挥其双重功能。表面活性分子的一端是亲脂疏体，即它一方面吸引污脂分子，同时又排斥水；而在另一端则只有亲水体，也就是能够吸引水分子。把洗衣粉倒入洗衣机后，表面活性分子的亲脂体部分就极力向任何没有充满水的平面黏附，也就是向正洗涤的物体表面（因体表面或布料表面）黏附。与此同时，亲水体部分就排斥油脂物质可减弱保持水分子相互结合的那种分子间的引力（就是水形成水珠的那些吸引力，这些力使水珠就像包在弹性薄膜里），而单个分子就得以渗透到需要清洗的物体表面和污垢微粒之间。因此可以说表面活性物质减小了水的表面张力。洗衣机的机械功能或手的揉搓可以导致被表面的活性分子包围的污垢微粒脱落，而污垢微粒是随着亲脂部分黏附在表面活性分子上的。这引起仍然悬浮在物体上面的污垢微粒能够在冲涮阶段被清除掉。 去污物质还可依据分子间的静电排斥机理细分。污垢是带有电荷的，正因如此，表面活性物质是根据电荷的不同来分类的，即阴离子的表面活性物质和阳离子的表面活性物质。阴离子的表面活性物质有负电荷，对清除固体污垢微粒有效（尘埃、油垢等）。比如肥皂就是一种典型的负电荷的表面活性物质，它能同造成硬性水质的离子（镁离子和钙离子）结合，形成不溶解的污垢泡沫层。阳离子的表面活性物质有正电荷，可用作消毒杀菌剂。事实上，细菌是带有负电荷的微生物，也就是说在它们的表面有过剩的电子。还存在有“非离子”的表面活性物质，即没有电荷的表面活性物质：在水质特硬时效力不很大，一般来讲，泡沫较少，为此它们用于清洗不需要多冲涮的物品。 大部分表面活性物质都是可被生物降解的，这就意味着污水中的细菌能够“撕碎”洗衣粉的分子，直至将其转化为无害物质，如二氧化碳、水和矿物质。为了改善表面活性物的去污效能获得更多的泡沫，在洗衣粉中加进NaPO3(偏磷化钠)便能瓦解污垢,并从中吸收金属离子(如钠)，然后同金属离子从而形成可溶于水的物质。另外，它们将带正电荷的钙离子镁离子结合在一起形成复合分子，从而避免沉淀成石灰质水垢，这种特硬水质的典型水垢既能损伤布料，又能损坏洗衣机！ 现在洗衣粉所含的磷酸盐不能超过2%，因为它们对海藻和水生植物有施肥的作用。如果它们过于茂盛，就会使水中氧气减少，从而损害水中的生态平衡。在洗衣粉中还添加了一些能使衣物更富光泽的物质。这是利用了磷光现象：它们的分子吸收太阳光中看不见的紫外线并将其转换为蓝色光。这样“处理过”的光就能使白色的床单或衬衣呈现一种近似天蓝色的光彩。在经过深入实验和进行心理分析基础上发现的这种颜色，是引导消费者具有清洁与卫生感觉的最好色彩。

实验二十 表面张力的测定——最大气泡法 一、 实验目的 1． 掌握最大气泡法测定表面张力的原理和技术。2． 通过对不同浓度正丁醇溶液表面张力的测定，加深对表面张力、表面自由能和表面吸附量关系的理解。3． 学习用Matlab处理实验数据。4． 使用《管理系统》完成实验。二、 实验原理 图20-1 分子间作用力示意图 在液体的内部任何分子周围的吸引力是平衡的。可是在液体表面层的分子却不相同。因为表面层的分子，一方面受到液体内层的邻近分子的吸引，另一方面受到液面外部气体分子的吸引，而且前者的作用要比后者大。因此在液体表面层中，每个分子都受到垂直于液面并指向液体内部的不平衡力（如图20－l所示）。这种吸引力使表面上的分子向内挤促成液体的最小面积。要使液体的表面积增大就必须要反抗分子的内向力而作功增加分子的位能。所以说分子在表面层比在液体内部有较大的位能，这位能就是表面自由能。通常把增大一平方米表面所需的最大功A或增大一平方米所引起的表面自由能的变化值ΔG称为单位表面的表面能其单位为J．m-3。而把液体限制其表面及力图使它收缩的单位直线长度上所作用的力，称为表面张力，其单位是Nm-1。液体单位表面的表面能和它的表面张力在数值上是相等的。欲使液体表面积增加△S时，所消耗的可逆功A为：-A =△G =σ△S液体的表面张力与温度有关，温度愈高，表面张力愈小。到达临界温度时，液体与气体不分，表面张力趋近于零。液体的表面张力也与液体的纯度有关。在纯净的液体（溶剂）中如果掺进杂质（溶质），表面张力就要发生变化，其变化的大小决定于溶质的本性和加入量的多少。当加入溶质后，溶剂的表面张力要发生变化。把溶质在表面层中与本体溶液中浓度不同的现象称为溶液的表面吸附。使表面张力降低的物质称为表面活性物质。用吉布斯公式(Gibbs)表示：图20-2 最大气泡法表面张力测定装置 式中： 为表面吸附量()，σ为表面张力（）。 表示在一定温度下表面张力随浓度的改变率。即： <0，Г>0，溶质能降低溶剂的表面张力，溶液表面层的浓度大于内部的浓度，称为正吸附作用。 >0，Г<0，溶质能增加溶剂的表面张力，溶液表面层的浓度小于内部的浓度，称为负吸附作用。 由此，测定溶液的浓度和表面张力，可以求得不同浓度下溶液的表面吸附量。如图20-2是最大气泡法测定表面张力的装置示意。待测液体置于支管试管中，使毛细管端面与液面相切，液面随毛细管上升。打开滴液漏斗缓慢抽气。此时，由于毛细管液面所受压力大于支管试管液面所受压力，毛细管液面不断下降，将从毛细管缓慢析出气泡。在气泡形成的过程中，由于表面张力的作用，凹液面产生一个指向液面外的附加压力△P，因此有以下关系：P大气 = P系统 +△P 附加压力与表面张力成正比，与气泡的曲率半径R成反比。图20-3气泡形成过程 若毛细管管径较小，则形成的气泡可视为球形。气泡刚形成时，由于表面几乎是平的，所以曲率半径R极大；当气泡形成半球形时，曲率半径R等于毛细管半径r，此时R值最小。随着气泡的进一步增大，R又趋增大，直至逸出液面。R=r时，附加压力最大：最大附加压力由数字微压差计或U型管压差计读出。用数字微压差可以直接读出压差的值（Pa），体系的导气管接数字微压差计的负压口（L），正压口（H）与大气相通。若用U型管压差计，压差则以△hm表示。下式中，ρ为工作介质密度，g为重力加速度，则： △Pm =△hmρg σ= r△hmρg 在实验中，使用同一支毛细管和压差计， rρg为常数（仪器常数），用K表示，即： σ=K△hm。 用已知表面张力的液体作为标准，可以测得仪器常数K，也可以测定其它求知液体的表面张力。 吸附量与浓度之间的关系可以用Langmuir等温吸附方程式表示： (20-4) Γ∞为饱和吸附量,k为经验常数。将上式整理得： (20-5) 以c/Г∞对c 作图可得到一条直线，其斜率的倒数为Г∞。 如果以N代表1平方米表面层的分子数，则 (20-6) 式中NA为Avogadro常数，则每个分子的截面积A∞为: 三、仪器和试剂 恒温槽装置； 数字微压差计（或U型管压差计）滴液漏斗（250rnL）l个； 支管试管（φ25×20cm）毛细管（～）1支； 烧杯（250mL）T形管1个； 重蒸馏水正丁醇（AR）；四、实验步骤 1．仪器常数的测定：（1）仔细洗净支管试管与毛细管，连接装置。（2）加入适量的重蒸馏水于支管试管中，毛细管端面与液面相切。恒温（200C）20分钟。（3）打开滴液漏斗缓慢抽气，使气泡从毛细管缓慢逸出，调节逸出气泡每分钟20个左右。读出压差计最大高度差，读3次，取平均值。2．待测样品表面张力的测定：配制从系列（, , , , , , , ）的正丁醇溶液。（正丁醇ρ=）可先配制的溶液，其它的浓度用稀释的办法配制。3．用待遇测溶液洗净支管试管和毛细管后，方法同1，装入待测样品，测定气泡缓慢逸出时的最大压差。五、数据记录与处理 由于需要在实验数据绘制的曲线图上作切线，求斜率，手工作图将会有很大的随意性并带来误差，因此应该用计算机处理数据。用MATLAB处理实验数据的方法见II部分第一章第6节有关内容。以下是手工处理数据的步骤：1．计算仪器常数并计算溶液的表面张力。 2．以浓度C为横坐标，以σ为纵坐标作图，横坐标从0开始，连成光滑曲线。 3．在曲线上取若干（, , , , , , ， ）点，求其斜率。 m = 结果正确的关键在于曲线光滑和切线的确定。如是手工处理，画切线可采用镜面反射法（图20-4）。4．根据吉布斯方程求吸附量。 图20-4 作图求 示意 5．表列出c、Г、 、c/Г的对应数据。 6.以c/Г对c作图，从直线的斜率求出Г∞， 并计算出正丁醇分子的截面积A∞。 六、注意事项 1．测定时毛细管及支管试管应洗涤干净，否则气泡不能连续形成，而影响最大压差的测量。2．测定时毛细管端刚好和溶液面相切。3．U形压力计应选用酒精或水压计。4．控制好滴液漏斗的放液速度，以利于读数的准确性。5．数字微压差仪的测压接口在仪器后的面板上。使用时，先将仪器按要求连接在实验系统上（注意实验系统不能漏气），再打开电源预热10min，即可进行测量。仪器上显示的数字即为实验系统与大气压之间的压差值。七、思考题 1．表面张力为什么必须在恒温槽中进行测定，温度变化对表面张力有何影响，为什么，2．实验如用U型管压差计，工作液应选什么为宜？3．用最大气泡法测量表面张力时为什么要读最大压差？4．滴液漏斗的放液速度对本实验有何影响？八、使用《管理系统》 本实验中压差测量采用微压差计，通过串口与计算机通讯。1、压差测量（图20-5）首先进行仪器常数测定。准备好实验，精密压差仪置0，开始减压后，点击序号“1”，系统开始记录。记录3分钟完成。再进行第2、3次测定，最后求“平均”、“保存数据”。如果实验失败，选择“放弃”。 图20-6 仪器常数与表面张力确定 图20-5 压差测量 未知试样测定与仪器常数测定类似。 2、数据处理（1）仪器常数与表面张力确定（图20-6）确认实验人，“调入数据”。确认有关仪器常数数据，计算出仪器常数。提供计算表达式后，“计算”出未知试样的表面张力，“保存/退出”。（2）拟合函数选择本实验需要从表面张力与浓度的关系得出表面吸附量与浓度的关系，系统采用多项式拟合出适当的函数关系，然后计算指定浓度的导数的值，使结果更具有客观性，同时学生对非线性拟合也有了更形象的了解。系统（图20-7）提供了几种拟合方式：σ~c、σ~lnc、σ~Sqrt(c)。选择一种方式，输入拟合阶数，点击“拟合”。系统自动进行拟合，并显示拟合的结果。根据图形很容易判断拟合的效果。如果不满意，可以重新选择条件，再进行拟合。满意后，点击“确认”。图20-7 多项式拟合 图20-8 吸附量与浓度关系 学生需根据拟合的结果，写出拟合多项式。根据吉布斯吸附等温式和拟合多项式，提供计算吸附量的表达式，点击“斜率计算”，系统自动计算，并进入吸附量界面，显示斜率和吸附量的计算结果，并给出吸附量与浓度关系图（图20-8）。确定最大吸附量的数值，并需要提供计算溶质分子截面积的计算式。九、进一步考虑的问题 一般教科书都用上式来分析Г—c的关系，并将Г∞称为饱和吸附量。但是，表面吸附量Г的概念是一种表面超量(表面过剩)，是指单位面积的表层中所含溶质的量与具有相同质量溶剂的本体溶液中所含溶质的量之差。因此从表面超量角度理解，当浓度较低时，由于溶质(具表面活性)优先排布在溶液表面层，使Г随浓度增加而增加。当浓度增大到一定值后，再增加溶质浓度，必定使溶质在表面层的浓度与在体相中的浓度之差越来越小，直到浓度无限大时，这个差值为零。因此吸附量Г达到极大值后，会逐渐减少，直到Г∞＝0。显然上式没有体现这一特征。参考文献 1．W．J．Popiel．Laboratory Manual of Pysical Chemistry．（1964）2．．Experimental Physical Chemsistry．Fifth edition (1956)3．斯.阿.巴列金著，物理化学和肢体化学实验，第106—116页，人民教育出版社（1960）。4．陈纪岳，推导一个表面张力等温式，化学研究与应用，11卷第3期(1999)

文献综述是对论文选题研究现状的梳理，但并不仅仅是把文献进行简单的堆砌与罗列，而是需要在总结梳理别人研究的同时，对已有的研究做出评价，也就是说有述有评，这也是为什么文献综述也叫做文献述评的原因。

Based on the theory and the polymerization of new technology, new technologies, especially at home and abroad silicone modified acrylic emulsion of a comprehensive summary of progress on the basis of a methyl methacrylate (MMA) , Butyl acrylate (BA), 4-4 4 vinyl Central siloxane (ViD4) as raw materials, use of vinyl 4-4 4 siloxane Central acrylate chemical modification of the Semi-continuous use of the principle of pre-core-shell emulsion polymerization method used ammonium sulfate (APS) as the initiator system had acrylic - silicone emulsion. Emulsion on the Synthesis of emulsifier in the best dosage and the polymerization of determining the appropriate choice of temperature, the amount of emulsifier the best: 4%, polymerization temperature :75-80 ℃. Also explore the surface tension, emulsifier, the reaction temperature on the emulsion performance of the series, and the infrared spectra of the polymer. It was found that the amount of emulsifier and the different temperature of the emulsion stability, viscosity and surface tension there is a clear impact.

最大气泡法测表面张力【注意事项】（如果注意事项都不满足当然会有偏差）仪器系统不能漏气.所用毛细管必须干净,干燥,应保持垂直,其管口刚好与液面相切.读取压力计的压差时,应取气泡单个逸出时的最大压力差.造成的原因可能有毛细管没有与液面相切,放置时没有垂直液面,导致形成的气泡压力不稳定无法稳定测量.另外实验测试的数据只有一组,偶然性质太大,没有更多的数据来进行对比还有温度的影响，正常的数据统一使用20摄氏度下的物质各项数值