Влияние диэлектрических свойств материала поверхности

Влияние гидрофильности поверхности на прочность ее сцепления с осадком минеральных солей

Материал поверхности	Краевой угол смачивания поверхности водой Θ, градус	Прочность сцепления солевых отложений σсц, МПа
Стекло Сталь Полиэтилен		0,41 0,225

Работа адгезии W_a между жидкостью и поверхностью твердого тела может быть определена из уравнения Юнга

W_a = σ_2.3 + σ_1.3 - σ_1.2 = σ_2.3 (1 + cos Θ). (5.1)

Работа адгезии тем больше, чем сильнее взаимодействие контактирующих фаз. Работа когезии жидкости W_к численно равна 2σ_2.3, отсюда σ_2.3 = 0,5 W_к. Подставив это выражение в уравнение (5.1), получим

cosΘ = (W_a/W_к) - 1. (5.2)

Из уравнения (5.2) следует, что при контакте полярной жидкости с гидрофобной поверхностью взаимодействие будет минимально, так как W_к > W_a.

Для придания поверхностям оборудования гидрофобных свойств применяют покрытия на основе неполярных пленкообразователей или гидрофобизируют покрытия на основе полярных пленкообразователей.

Таблица 5.11

на интенсивность отложения солей (по данным В.Е. Кащавцева)

Материал поверхности	Тангенс диэлектрических потерь tgδп.	Диэлектрическая проницаемость εм	Фактор диэлектрических потерь К д = εмtgδп.	Интенсивность отложения солей I с, r/(м^2мес)
Капролон Поливинилхлорид Полиметилметакрилат Полиэтилен Полипропилен	0,028 0,05 0,003   0,0003 0,0001	5,9 3,4 2,9   2,3	0,161 0,25 0,09   0,0006 0,0002

Гидрофобизация осуществляется введением гидрофобизирующих добавок (кремнийорганические жидкости ГКЖ-10, ГКЖ-11, ГКЖ-94, ВМ-1000 и др.) в объем материала покрытия или обработкой гидрофобизаторами поверхности покрытия. Кремнийорганические гидрофобизаторы (алкилхлорсиланы, алкилалкоксиксиланы, полиорганосилазаны и др.), взаимодействуя с гидроксильными группами пленкообразователей, понижают поверхностное натяжение и резко уменьшают смачивание поверхности водой. Краевой угол смачивания гидрофобизированных покрытий превышает 90°, в то время как при отсутствии гидрофобизаторов он составляет 40-75°. Гидрофобные свойства покрытия повышаются при введении некоторых наполнителей и пигментов (слюда, сажа и др.). Наибольший эффект достигается при нанесении на покрытие из пигментированных материалов (грунт, эмаль) слоя лака на основе неполярных пленкообразователей.

Адсорбирующийся на поверхности слой органических компонентов нефти усиливает сцепление солевых отложений с поверхностью. При контакте покрытий из неполярных материалов с водно-солевой системой, не содержащей органических компонентов, на гидрофобных поверхностях этих покрытий солевые отложения не образуются. При наличии в водно-солевой системе даже 1 % органики возникают отдельные скопления кристаллов солей на поверхности ряда гидрофобных материалов (например, на полиэтилене, поливинилхлориде, полистироле). Под осадками солей обнаруживаются органические пленки. На поверхности фторопласта отложения солей отсутствуют, что, очевидно, объясняется его более низким критическим поверхностным натяжением.

Критическое поверхностное натяжение σ_к, характеризующее поверхностную энергию, служит одним из критериев, определяющих смачивание жидкостью поверхности твердого тела. Наименьшее смачивание наблюдается при контакте полярных жидкостей с гидрофобными покрытиями, обладающими низким поверхностным натяжением.

Данные об осадке солей δ_с (в мм) на внутренней поверхности труб

Дата добавления: 2014-01-04