活性剂溶液铺展过程和动力学特性的研究进展

表面活性剂通过改变物系的界面状态进而改变其铺展、润湿及去湿等过程,活性剂溶液的铺展过程呈现出复杂的指进现象,并受多种因素的影响。从表面活性剂引起的Marangoni效应、实验现象、铺展液膜间的分离压效应、铺展理论模型及特征量演化方程等四个方面阐述了该领域的研究进展,并对可深入研究的方向进行了展望。     

分离压对不同基底上含活性剂液滴铺展特征的影响

针对不同基底结构上含不溶性活性剂液滴的铺展过程,引入受活性剂浓度影响的分离压模型,应用润滑理论建立了液滴厚度和活性剂浓度演化方程组,通过数值计算得到了分离压作用下含活性剂液滴过程的演化特征。研究表明不考虑分离压时,最小液膜高度贴近壁面,诱发去润湿现象发生,基底不平整度增加加剧液膜变形;分离压作用下最小液膜高度显著上升,铺展前沿处衍生出的子波结构明显减少,铺展更加稳定;分离压具有抑制液膜表面变形促进液滴铺展的作用。     

含活性剂液滴铺展过程中的指进特征

含活性剂液滴放置在预置液膜上或固体壁面上时,表面活性剂浓度梯度将驱动液滴向周围铺展,并在铺展前沿处呈现出复杂的指进现象。通过数值模拟重现了含不溶性活性剂液滴在预置液膜表面铺展过程中的指进现象,分析了指进现象中不同手指的指长和指宽的增长率,结合液膜厚度的功率谱图,给出了导致液滴铺展最不稳定的最危险扰动波数。研究表明:因初始扰动的存在,在液滴底部的液膜最薄区域产生指进现象,且随时间延续,手指不断伸长、变宽、分叉,指进现象更加显著;施加不同形式的初始扰动呈现的指进现象有所区别:施加余弦扰动下的指进现象中长短手指分布较匀称,而施加随机扰动下的指进现象中长短手指分布均匀性较差,呈随机特征;在当前计算参数情形下,影响液滴铺展稳定性的最危险扰动波数为k=10。     

添加表面活性剂KP法蒸煮液的渗透性能研究

采用不同种类的表面活性剂,加入到KP法蒸煮液中,测定蒸煮液的表面张力、粘度和在载玻片上的接触角,并计算出粘附功降低因子和粘附功,得出表面活性剂对蒸煮液润湿性能的改善效果,再用称重法测定蒸煮液对木片、竹片的渗透能力。结果表明,添加了表面活性剂的蒸煮液,表面张力和在同一表面上的接触角降低,润湿效果改善,粘附功、粘附功降低因子和润湿性因子都减小,对木片、竹片的渗透增重百分比均比未加表面活性剂的蒸煮液高。     

致密储层体积改造润湿反转提高采收率的研究

以致密油气体积改造注入的压裂液为切入口,将表面活性剂复配至压裂液中,探索在压裂过程中改变储层基质润湿性,提高采收率的方法.基于接触角和界面张力测量,在压裂液中分别添加阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂,在不同润湿状态下对致密岩心进行渗吸物模实验.通过改变润湿反转前后的相渗曲线和毛管压力曲线,对该过程进行模拟研究.结果显示:仅依靠压裂液不能引起润湿反转,渗吸采收率仅为4.95%.添加表面活性剂后润湿性发生变化,渗吸采收率有大幅提高,其中阳离子表面活性剂改变润湿性的能力要好于非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂;考虑润湿反转的模型可对表面活性剂润湿反转过程进行较好描述,模拟结果与实验数据拟合较好;现场一平台井压裂液中加入润湿反转剂DL-15后,体积压裂形成复杂裂缝,产量比邻井提高2~4 t/d.建议体积改造形成复杂缝网的前提下,在压裂液中添加表面活性剂,延长焖井时间,依靠停泵后的压差驱替和渗吸置换作用,提高开井后产量.     

激光作用下CuSi3在镀锌钢板表面的润湿行为研究

实验研究了影响CuSi3在镀锌钢板上润湿铺展行为的主要因素:激光功率、离焦量、激光加热时间以及母材表面是否存在镀锌层.研究钎料铺展直径随着这些参数变化的规律,并在此基础上进行了显微硬度测试.实验结果表明,离焦量对铺展直径的影响最大;显微硬度测试结果显示,当钎料在母材上润湿铺展良好时,能够得到力学性能优异的接头,界面处硬度达到镀锌钢板的90％,为更好地利用CuSi3钎料激光钎焊镀锌钢板提供了理论依据.     

表面活性剂对非织造布表面再润湿性的改善

本文通过测量吸附了表面活性剂的非织造布表面的再润湿时间,发现表面活性剂在非织造布表面的吸附提高了其表面再润湿性,但阴离子型和非离子型表面活性剂的表面改性效果优于阳离子型表面活性剂。涤纶非织造布在表面活性剂溶液中处理时间越长,表面再润湿性提高越多,但超过某值后表面再润湿时间不再变化。一般,当表面活性剂溶液浓度大于ＣＭＣ后,非织造布表面的再润湿性才有根本改善,但ＬＡＳ特殊。在中性ｐＨ值时（水中）,阳、阴、非离子表面活性剂的吸附都经历三个区域,只是ＣＭＣ值不同。纤维越细、结构越松的非织造布表面再润湿性越好。     

阳离子改性剂对墨滴铺展渗透扩散行为的影响机理

随着生产生活中喷墨数码印花技术的普及,以及印刷图案使用的日益复杂,在提高颜色强度和色牢度前提下,对印后图案边缘清晰度也提出了越来越高的要求.印后轮廓的清晰程度通常与微量墨滴在多孔织物上的铺展扩散等行为密切相关,对面料的有效预处理能够显著改善这种渗化现象.研究以混纺机织物为例,选择阳离子改性剂作为预处理试剂,通过测试处理后织物(纱线)表面电位、化学元素组成情况、润湿性能以及扫描电镜下对前后纱线表面形貌变化的观察,对不同使用浓度下,5微升涂料墨滴形成的不同铺展面积、边缘渗化清晰度及颜色深度做出解释,并探究得到墨滴铺展、渗透与扩散的行为机理及成因.试验结果表明,阳离子改性剂最佳使用浓度为1％,可达到最佳边缘清晰度与铺展形态.     

可控硫酸溶液和表面活性剂作用下铜矿石的液体扩散行为及表面润湿性

为了揭示表面活性剂对提高铜矿表面润湿性的潜在作用,采用高速摄像和图像处理方法,对含表面活性剂硫酸溶液的液滴扩散行为进行了可视化研究,并对固液相互作用进行了探讨.结果表明,液体表面张力和矿石表面粗糙度是影响表面润湿性的主要因素.通过定量铺展面积、铺展系数和接触角,揭示了硫酸溶液浓度和表面活性剂对矿石表面润湿性的影响.液滴...     

含胶束结构的活性剂溶液非均匀铺展演化模型研究

当活性剂浓度超过其临界胶束浓度时,活性剂单分子缔合成胶束结构,其增溶与催化作用将不同程度地影响铺展过程;受铺展液膜与预置液膜间的分离压作用,活性剂液滴铺展呈现非均匀的指进特征。针对含有胶束结构的活性剂溶液铺展过程,通过引入恰当的分离压模型,建立了分离压作用下含胶束结构的活性剂溶液非均匀铺展的四方程演化模型。根据分离压模型的选取不同,可分析不同分离压模型的影响,为深入研究活性剂动力学特性和稳定性提供可以借鉴的理论模型。     

真空钎焊中晕环现象的研究

通过试验研究发现,晕环是由于Cu,Ag,Sn,Mn和Au等几种元素导先钎料整体沿晶界或毛细磨痕润湿母材的结果,从而提高钎料的润湿性。液态钎料与母材的性能以及在钎焊温度下相互作用情况是影响晕环形成的主要因素。     

阳离子和两性表面活性剂对石英接触角的影响

利用座滴法研究了不同结构阳离子表面活性剂十六烷基羟丙基季铵盐和两性离子表面活性剂十六烷基羟丙基羧酸甜菜碱在石英表面形成的吸附膜对固体表面润湿性的影响,并考察了不同类型电解质对其接触角的影响趋势。结果表明,阳离子表面活性剂通过静电作用在石英表面形成单层吸附膜,低浓度时接触角数值较高;高浓度时通过疏水作用形成双层膜,接触角陡降。两性离子表面活性剂通过较弱的Lifshitz-van der Waals作用力在石英表面吸附,接触角随浓度增大通过一个极大值,较大的分子尺寸不利于形成双层膜结构。电解质的加入对于两性离子表面活性剂体系影响不大,但能明显降低阳离子体系的接触角。     

水中油滴在不同润湿性表面上的铺展行为研究

通过高速显微实验与理论推导相结合的方式,从微观角度研究了水中油滴在光滑铜板基底的铺展行为;通过物理和化学修饰,实现了黄铜表面水下超亲油到超疏油的可控调节,观察了油滴浮升到修饰黄铜表面后铺展长度随时间变化的差异.与空气中液滴撞壁铺展不同,水中油滴的铺展需要同时考虑液滴铺展过程中周围流体对液滴铺展的黏性作用,其在基底表面的...     

Dynamic wetting of rolling oil on aluminum surfaces

Static and dynamic contact angles of stock oil and its solutions with additives（fatty acid, fatty alcohol, fatty methyl ester usually used in rolling aluminum） were measured on aluminum surface （Alloy 1145） by sessile drop technique on an OCA35 dynamic contact angle tester. The effect of additive on the drop spreading was investigated as well. It is shown that the drop spreads very quickly in the first 500 ms after the lubricant contacts with the aluminum surface, and then does slowly later. The dynamic contact angle decreases exponentially with time. In contrast to the stock oil, although addition of polarity additive of long chain alkyl into stock oil is able to decrease the surface tension of solutions, it weakens the wetting dynamic, which results fi＇om the adsorption at the expanding solid/liquid interface. Among the same long chain polarity organic compounds used, dynamic wetting decreases in the order of fatty acid, fatty alcohol and fatty ester. The blend of fatty alcohol and fatty methyl ester can improve the oil wetting dynamics and promote the lubricant spreading.     

界面热效应下可溶性活性剂覆展过程的演化模型

可溶性活性剂液滴覆展过程在工业和医学领域应用广泛,深入研究其动力学机理和输运特性具有重要的理论和应用价值。在固体壁面和气-液界面热效应作用下,通过建立可溶性活性剂液滴在预置液膜上覆展过程的理论模型,推导出包括液滴厚度、液滴表面单分子浓度和活性剂溶液内部单分子浓度的二维非线性三方程演化模型。与非溶性活性剂液滴覆展模型相比,不仅增加了溶液内部单分子浓度方程,并且液滴表面单分子浓度方程增加了与控制液滴表面和溶液内部单分子传递有关的吸附通量项,为深入认识可溶性液滴覆展的演化特性奠定了理论基础。     

应用表面活性剂进行低渗透砂岩铀矿床地浸采铀的实验研究

低渗透砂岩铀矿床的地浸开采是目前的一个技术难题.以新疆某铀矿为对象,利用搅拌浸出和柱浸实验研究了表面活性剂在低渗透铀矿地浸开采中的应用.实验中采用10 g/LH2SO4溶液作溶浸剂,并加入不同量的表面活性剂P.搅拌浸出实验结果表明,溶浸液中加入不同浓度的表面活性剂均可提高铀浸出率,在表面活性剂P的浓度为10 mg/L时其铀浸出率最高,达到92.6%.柱浸实验表明,加入10 mg/L表面活性剂P时矿石渗透系数可提高28.8%,铀的浸出率可提高32%而达到85.79%.表面活性剂降低溶浸液的表面张力,促进了铀的溶解和提高铀浸出率.低渗透砂岩铀矿床可以在溶浸液中加入适当的表面活性剂进行地浸开采.     

元素Cu对BNi-7钎料组织和润湿性能的影响

在钎焊温度为980℃,保温时间为30 min的条件下,向BNi-7钎料中添加质量分数为9%的合金元素Cu,利用扫描电镜、同步热分析仪以及对比实验,分析元素Cu对BNi-7钎料微观组织、熔化特性以及润湿性能的影响.结果表明,添加合金元素Cu,钎料润湿铺展过程中相的种类不变,但Ni基固溶体厚度增加,共晶组织里的韧性Ni(Fe,Cr,Cu)固溶体数量增加;随着合金元素Cu的添加,钎料的固液相线温度逐渐降低,但熔化温度范围增大;对于添加9%Cu的BNi-7钎料,由于前驱膜的变宽,促进了钎料的润湿,润湿性能良好.