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

中的接触角结果如表 4 所示。 180º、小于等于 90º 和等于 0º，因此当 θ180º 时就可
表 4 不同溶剂与 RF 气凝胶的接触角平均值 以算是润湿过程的一种（沾湿 )，这就给实际应用带
测试液体 表面张力 /mN·m -1 接触角 /º 来了困难。目前习惯上规定 θ>90º 为不润湿，θ<90º
水 0.072 75（20℃） 89.988
丙酮 0.023 70（20℃） 89.936 为润湿。从溶剂在 RF 凝胶表面的接触角数值看，三
乙腈 0.019 10（20℃） 76.813
三氯乙烯 0.027 83（20℃） 46.721 氯乙烯接触角 46.721º、N，N- 二甲基甲酰胺接触角
N，N- 二甲基甲酰胺 0.035 20（25℃） 68.375 68.375º、乙腈接触角 76.813º，这三种溶剂的接触角
甲醇 0.022 55（20℃） 90.008
明显小于 90º，说明其可以进行浸湿过程，可以较好
根据杨氏方程可知，θ 由固气、固液和液气界面 的润湿固体表面。三氯乙烯接触角最小，润湿效果最
张力所决定。在干净的空气中，对于指定的固体，液体 好，DMF 次之，乙腈的润湿效果一般。而甲醇的接触
的表面张力越小，其在固体上形成液滴的 θ 越小 [26~27] 。 角达到了 90º，按照习惯规定视为不能润湿固体表面，
影响 W a 、W i 、S 除了 θ 外还有 γ L 。在三种润湿作用中 在制备 RF/RDX 时不应选用甲醇作为炸药溶剂。
γ L 的作用不同，当固体一定时，γ L 增大有利于沾湿， 分别计算出这四种备选溶剂的黏附功、浸润功、
不利于铺展，而对浸湿无影响。 铺展系数结果如表 5 所示。
为使 W a 、W i 、S 大于零，θ 应分别小于等于

表 5 溶剂的黏附功、浸润功、铺展系数结果
-1
测试液体 表面张力 /(mN·m ) 接触角 /º 黏附功 浸润功 铺展系数
乙腈 0.019 10（20℃） 76.813 0.023 457 0.004 357 282 -0.014 742 718
三氯乙烯 0.027 83（20℃） 46.721 0.046 909 0.019 078 9 -0.0 087 511
N，N- 二甲基甲酰胺 0.035 20（25℃） 68.375 0.048 172 0.012 972 263 -0.022 227 737
甲醇 0.022 55（20℃） 90.008 0.022 547 -0.000 031 486 -0.022 553 149
对于表 5 前三种接触角小于 90º 的溶剂，他们都 对于几何方程、调和方程有关系式 ：
能在 RF 气凝胶表面自发达到浸润的程度。从表 5 中 γ=γ d +γ p
数据可知，乙腈、三氯乙烯、DMF 三者的浸润功大小 对于 YGGF 方程有关系式 ：
AB
A B 1/2
lw
也验证了从接触角的角度分析结果。其润湿 RF 气凝 γ=γ +γ AB ； γ =2(γ γ )
胶效果好坏的炸药溶剂顺序为 ：三氯乙烯 >N，N-二 式 中 ：下 标 l— 固 体 ；下 标 s— 液 体， 上 标 d—
甲基甲酰胺 > 乙腈。 色散作用分量 ；上标 p— 氢键作用分量 ；上标 A—
2.4 固体表面能的测算 酸性分量 ； B— 碱性分量 ； AB— 酸碱性分量 ；上标
固体表面的情况比液体表面要复杂的多，要从实 lw— 范德华尔斯作用分量。
验中测定固体的表面自由能，首先需要得到一个完整、 2.5 溶剂黏度的影响
清洁的真正代表固体自身性质的表面，这是一件十分 θ 是平衡接触角，是气 - 液 - 固三相处在平衡状
困难的工作。再加上固体表面的非流动性，使实验的 态时三者之间表面张力相互作用的结果。同时也要求
测量难度大大增加，所得到的固体表面能数据可能会 固体平面为完全理想的固体表面，具备各向同性、表
因为不同人通过不同途径所得的结果相差会很大。 面无缺陷等特点。在实际条件下以上的完全理想平面
通过毛细管渗透法测定得出标准测试液在固体上 是很难做到的，即使能尽量的接近理想，也需要耗费
的接触角数据后，根据选用的样品及试验方法等因素 科研人员大量的时间和精力。对于 RF 气凝胶的纳米
选择合适的计算表面能的理论模型方程，间接得到固 孔径，尤其突出的问题就是其内孔表面是各向异性的，
体的表面能数值。所依据的方程有几何方程式、调和 固体材料的表面并不是理想的绝对平面，存在有表面
方程式和 YGGF（Yong-Good-Girifalco-Fowkes) 缺陷，另外考虑到表面的粗糙程度、各向异性和势垒
方程 ： 作用等特点，将影响溶剂在固体表面的散开。再加上
γ L (1+ cosθ ) = 2 ( γγ d S d L ) 1/2 + 2 ( γγ p S p L ) 1/2 纳米尺度的孔径，要使炸药溶剂上溶剂润湿 RF 表面
 γ d γ d γ p γ p  需要经过一定时间的发展，这就需要考虑溶剂散开的
γ L (1+ cosθ ) = 4  d S L d + p S L p 
 γ S + γ L γ S + γ L  动力学问题。当我们在进行溶剂选择时，这种动力学
1/2
γ L (1+ cosθ ) [ 2= (γ lw γ lw ) 1/2 + (γ A S γ B L ) 1/2 + ( γγ S B A L ) ] 方面的影响与固 - 液体系的接触角等作用并不存在规
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