Kontrowersje wokół określania stanu fizykochemicznego powierzchni polimerów

• Autorzy: Bryjak M.

Warianty tytułu

EN

Some controversions in the characterization of the physicochemical condition of the polymer surface

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Poddano krytycznej analizie powszechnie przyjętą metodę określania stanu fizykochemicznego powierzchni ciał, w tym powierzchni polimerów, na podstawie pomiaru kąta zwilżania. Przedstawiono przy tym niektóre błędy związane nie tylko z metodą oznaczania tego kąta i histerezy jego wartości, ale i z często stosowanymi uproszczeniami. W dalszej części opracowania omówiono modele Fowkesa [równanie (7)], Gooda-van Ossa-Chaudhury'ego (GvOC) [równanie (11)] oraz Changa-Chena (CC) [równanie (14)], szczególną uwagę zwracając na często wykorzystywany model GvOC. Podkreślono przy tym typowo popełniane błędy związane z doborem cieczy stosowanych do określania kąta zwilżania. W związku z oznaczaniem stężenia powierzchniowego grup zdolnych do dysocjacji przedstawiono problematykę miareczkowania powierzchniowego. Przypomniano tu omówione przez Whitesidesa [22] przyczyny powodujące występowanie istotnych różnic w dysocjacji grup znajdujących się na powierzchni polimeru i w wodnych roztworach ich mało-cząsteczkowych analogów oraz omówiono własną metodę szacowania stężeń powierzchniowych [równanie (19), tabela 3],

EN

The generally adopted method of determining the physicoche-mical condition of the surface of solids, including polymers, from contact angle measurements, is critically evaluated. Errors involved in the contact angle measuring method, the contact angle hysteresis and the oversimplifications often resorted to, are specified. The models developed by Fowkes (eqn. 7) [1], Chang-Chen (eqn. 14) [3], and particularly by Good-van Oss-Chaudhury (GvOC, eqn. 11) [2] are described. Typical errors made in selecting the test liquid to be used to measure the contact are pointed out. Surface titration is reanalyzed as a method for determining the surface concentration of dissociable groups. The method is believed to offer an alternative approach to establishing the nature of the surface. Reasons are reminded [22] for which the dissociation of the groups residing at the surface of a polymer differs essentially from the dissociation of these groups occurring in aqueous solutions of their low-M analogs. Surface titration is believed to be a reliable method of estimating the surface concentration. Author's own estimation procedure is presented in detail (eqn. 19, table 3).

Słowa kluczowe

PL

napięcie powierzchniowe; pomiary kąta zwilżania; modele zjawisk powierzchniowych; miareczkowanie powierzchniowe; stężenie jonotwórczych grup powierzchniowych

EN

surface tension; contact angle measurement; models of surface phenomena; surface titration of surface-borne ionogens

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2001
• Tom: T. 46, nr 11-12
• Strony: 785--791
• Opis fizyczny: Bibliogr. 29 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Bryjak M.

• Politechnika Wrocławska Instytut Technologii Organicznej i Tworzyw Sztucznych Wyb. Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław,

Bibliografia

• 1. Garbassi M., Morra M., Occhiello E.: „Polymer surfaces: from physics to technology", J. Wiley, Chichester 1998, str. 143.
• 2. Johnson R. E., Dettre R. H.: J. Phys. Chem. 1964, 68, 1744.
• 3. Cassie A. B. D.: Dis. Faraday Soc. 1948, 3, 16.
• 4. Israelachvili J. N., Gee M. L.: Langmuir 1989, 5, 288.
• 5. Fadeev A. Y., McCarthy T. J.: Langmuir 1999, 15, 3759.
• 6. Morra M., Occhiello E., Garbassi F., Marola R., Humprey P.: J. Colloid Interface Sci. 1990, 137, 11.
• 7. Kwok D. Y., Lam C. N. V., Li A., Leung A., Wu R., Мок E., Neumann A. W.: Colloids Surfaces A-Phys- Chem. Eng. Aspects 1998, 142, 219.
• 8. Kwok D. Y., Neumann A. W.: Adv. Colloid Interface Sci. 1999, 81, 167.
• 9. Fowkes F. M.: Ind. Eng. Chem. 1964, 56, 40.
• 10. Owens K. D., Wendt R. C.: J. Appl. Polym. Sci. 1969, 13, 1741.
• 11. Fowkes F. M., Kaczinski M. B., Dwight D. W.: Langmuir 1991, 7, 2464.
• 12. Fowkes F. M., Mostafa M. A.: Ind. Eng. Chem. Prod. Res. Dev. 1978, 17, 3.
• 13. Chehimi M. M., Delamar M., Kurdi J., Arefi-Khonsari F., Lavarte V., Watts J. F.: „Characterization of acid-base properties of polymer surface by XPS" w „Acid base interactions" (red. Mittal K. L.), VSP, Dordrecht 2000, str. 275.
• 14. van Oss C. J., Chaudhury M. K., Good R. J.: Adv. Colloid Interface Sci. 1987, 28, 35.
• 15. Della Volpe C., Siboni S.: J. Colloid Interface Sci. 1997, 195, 121.
• 16. Della Volpe C., Siboni S.: „Troubleshooting of surface free energy acid-base theory applied to solid surfaces: the case of Good, van Oss and Chaudhury theory" w „Acid base interactions" (red. Mittal K. L.), VSP, Dordrecht 2000, str. 55.
• 17. Lee L. H.: Langmuir 1996, 12, 1681.
• 18. Shen Q.: Langmuir 2000, 16, 4394.
• 19. van Oss C. J., Griese R. F., Wu W.: J. Adhesion 1997, 63, 71.
• 20. Chen D., Chang W. V.: Langmuir 1991, 7, 281.
• 21. Chang W. V., Qin X.: „Repulsive acid-base interactions: fantasy and reality" w „Acid base interactions" (red. Mittal K. L.), VSP, Dordrecht 2000, str. 3.
• 22. Whitesides G. M., Biebouyck H. A., Folkers J. P., Prime E. L.: „Acid-base interaction in wetting" w „Acid-base interactions" (red. Mittal K. L., Anderson H. R.), VSP, Ultrecht 1991, str. 229.
• 23. Shahidzadeh-Ahmasi N., Arefi-Konsari F., Amourox J.: J. Mater. Sci. 1995, 5, 226.
• 24. Bryjak M., Gancarz L, Poźniak G.: Langmuir 1999, 15, 6400.
• 25. Gancarz L, Poźniak G., Bryjak M.: Eur. Polym. f. 2000, 36, 1563.
• 26. Gancarz L, Poźniak G., Bryjak M.: Eur. Polym. J. 1999, 35, 1419.
• 27. Gancarz L, Poźniak G., Bryjak M.: Eur. Polym. J. 2001, przyjęte do druku.
• 28. Gancarz L, Poźniak G., Bryjak M.: Eur. Polym. J. w przygotowaniu.
• 29. Gancarz L, Poźniak G., Bryjak M.: Acta Polym. 1999, 59, 317.