Birbiri İle Karışmayan Akışkan Çiftleri Kullanılarak Temas Açılarının Modellenmesi

Abstract

Bu çalışmada, FEP-Teflon, PP, PMMA, PC ve cam yüzeyler üzerinde, farklı sıvı ve birbiri ile karışmayan akışkan çiftleri için ölçülen tek-sıvı ve iki-sıvı temas açısı verileri karşılaştırılıp, toplamlarının 180o ideal durumdan sapması incelenmiştir. Bu açıların toplamları, tamamlayıcı durumlarda ideal durumdan sapmaların anlaşılması için karşılaştırılmıştır. Deneysel temas açısı verileri literatür değerleri ile karşılaştırılarak ve literatür yaklaşımları test edilerek, tek-sıvı verilerinin, iki-sıvı şartlarından tamamıyla bağımsız şartlarda ölçülmesinden, tek-sıvı denklemlerinin iki-sıvı şartlarında kullanamayacakları anlaşılmıştır. Bu çalışmadaki amaç, aynı polimer ve cam yüzeyler üzerinde ve aynı sıvılarla, tek-sıvı ve iki-sıvı temas açısı ölçümlerinin toplamlarının ideal durumdan sapmaların kaynağının araştırılması ve geliştirilecek bir model ile bu sapmaların ampirik olarak bir denklemle ifade edilmesidir. Young-Dupre denklemleri test edilerek bu farklar, yüzeyde oluşan filmin yayılma basıncına dayandırılmıştır. Yeni bir yaklaşım olan tamamlayıcı histeresis yaklaşımında, γHW (cosθx-cosθy) çarpımlarının, aynı yüzey için spesifik bir materiyal özelliği ifade ettiği sonucuna varılmıştır. Burada γHW hidrokarbon-su ara yüzey gerilimini, θx ve θy ise tamamlayıcı durumların temas açısı değerlerlerini ifade etmektedir. Temas açısı histeresis değerleri, iki-sıvı durumu için literatürde ilk defa ölçülmüş olup, kullanılan yüzeylerin yüzey gerilimleri değişimlerine göre incelenmiştir.

In this study, on FEP-Teflon, PP, PMMA, PC and glass surfaces, one-liquid and two-liquid contact angle values were measured by using different liquids and immiscible fluid couples. Summation of both results was compared to examine deviations of difference from ideal condition, total of 180°, for complementary cases. Experimental contact angle results were compared to literature values and by testing literature approaches with our data, it was decided that one-liquid equations could not be used in two-liquid conditions, as the conditions of both measurements differ from each other. The aim of the study is, on the same polymer and glass substrates and by using the same fluid couples, investigating the sources of the discrepancies from the ideal conditions, when measuring one-liquid and two-liquid contact angle data. These discrepancies were explained according to the surface type. In addition, these deviations were attributed to empiric models. After testing Young-Dupre equations, these discrepancies were found to be in relation to spreading pressures of water and oil films, formed on the substrates. A new approach, named complementary hysteresis, was tried for different immiscible fluids; γHW (cosθx-cosθy) values were observed as a specific material property, for the investigated surfaces. Here, γHW , θx and θy represent interfacial tensions of water/hydrocarbon and contact angle values for complementary cases, respectively. Contact angle hysteresis data in two-liquid setup, were measured for the first time in literature and these data were also investigated in terms of surface free energies of the substrates.