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橡塑技术与装备（橡胶） CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT (RUBBER)

2 实验结果与讨论 γ = γ + γ −2Φ ( γγ ) 2 / 1
SL L S L S
黑索金是一种重要的高能炸药，学名 1,3,5- 三硝 Φ 是一个与液、固两相分子作用匹配情况有关的
基-1,3,5- 三氮杂环己烷，又称环三亚甲基三硝胺， 参数，可用下述经验关系式表达 ：
代号 RDX。分子式是 C 3 H 6 N 6 O 6 ，结构式为 ： 4 (γ γ ) 1/3
O O Φ = L S 2
(γ S 1/3 + γ L 1/3 )
N + N +
O N N O Neuman 指出，Φ 与液 - 固体系的界面张力之间
有下述经验关系 ：
N
N + Φ ≈ 1− 0.007 5γ SL
O O Shell 和 Neuman 提出了界面张力与表面张力（表
面能 ) 之间的经验关系 ：
黑 索金 是 无 臭无 味 的白 色 粉 状结 晶， 难 溶于 水
（20 ℃时 0.005%，100 ℃时 0.28%）四氯化碳、乙酸 (γ 1/2 − γ 1/2 ) 2
γ SL = S L 1/2
乙酯及石油醚，微溶于醇、苯、甲苯、氯仿及二硫化碳， 1− 0.015 (γ S γ L )
易溶于丙酮、浓硝酸、热苯胺及酚等。黑索金在某些 2.2 接触角
溶剂中的溶解度，摘取部分如表 3 所示。 将一液体滴到一平滑均匀的固体表面上，若不铺
表 3 黑索金溶解度表（g/100 g 溶液 ) 展，则将形成一个平衡液滴，其形状由固液气三相交
溶 剂 20℃ 30℃ 40℃ 60℃ 界处任意两相间之夹角所决定 [20~22] ，通常规定在三相
乙 腈 — 12.0 16.2 24.6
二甲基甲酰胺（DMF) 25.5 27.3 29.1 33.3 交界处自固液界面经液滴内部至气液界面之夹角为平
甲 醇 0.235 0.325 0.48 1.06 衡接触角如图 2 所示，以 θ 表示。θ 与三个界面张力
之关系为杨氏（Young)方程：
综合黑索金溶解度大小，本文选用较为典型的对
RDX 有较强溶解能力的 N，N- 二甲基甲酰胺，乙腈， γLcosθ=γ S -γ LS
杨氏方程也称为润湿方程，它是界面化学基本方
甲醇和三氯乙烯作为制备 RF/RDX 的备选溶剂。
程之一。液 - 固接触体系的接触角可以直接测定。由
2.1 表面张力与界面张力
上式可知，只有 γ L >γ S -γ LS 时才有明确的三相交界线，
表面即物体单独存在的外部区域，处于表面的物
质分子的朝外方向，由于没有受到同种分子的吸引作 即有一定的 θ 值 ；而 γ L =γ S -γ LS 时 θ 为零 ； γ L <γ S -γ LS
时不存在平衡接触角。
用，其受力情况与非表面区（相内 ) 分子处于各向受
力平衡的情况不同 [11~12] 。物质表面区的分子由于受力 润湿分为三种情况 ：沾湿、浸湿、铺展。
不平衡产生一种向内收缩的力或势能，即表面张力或 沾湿是气 - 液和气 - 固界面消失，形成液 - 固
-1
表面能。表面张力的单位为 mN·m ，表面能的单位 界面的过程，单位面积上该过程的吉布斯函数变化
为 mJ·m -2[13~15] 。液体的表面张力可以直接测定，固体 定义为 ΔG a =γ LS +γ L -γ S ；若沾湿过程为自发的，则有
ΔGa<0，沾湿过程的逆过程，即把单位面积已沾湿的
的表面不能直接测定。
液 - 固界面分开形成气 - 固和气 - 液界面过程所需的
界面是两种不相容和不反应的物质相接触时的交
功，称为沾湿功 W a ，显然 W a =-ΔG a 。
界区，一般包括气 - 液、气 - 固、液 - 固和固 - 固
形式 [16] 。界面张力是两物质界面区的分子受力情况与 浸湿是将固体浸入液体，气 - 固界面完全被液 -
各相内分子受力的情况不同而产生的一种作用力。液 固界面取代的过程，恒温恒压时单位面积上该过程的
吉布斯函数变化定义为 ΔG i =γ LS -γ S ；如浸湿为自发过
体与固体相接触时，液 - 固体系的界面张力 γ SL 与液
程，则有 ΔG i <0，浸湿过程的逆过程，即把单位面积
体的表面张力 γ L 及固体表面张力（表面能 )γ S 之间的
关系，按几何平均法则为 [17~19] ： 已浸湿的液 - 固界面分开形成气 - 固界面过程所需的
功，称为浸湿功 W i ，显然 W i =-ΔG i 。
γ = γ + γ − ( γγ ) 2 / 1
SL L S L S 铺展是少量液体在固体表面上自动展开，形成一
上述基于几何平均法推导的关系，并不符合实际
层薄膜的过程。它实际上是液 - 固界面取代气 - 固界
情况。Good 和 Girifalco 等经过研究，提出了下述修
面，同时又增加大气 - 液界面的过程。若少量液体在
正式 ：
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