CC BY
54УДК 519.711.3
DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2019-776-11-66-72
B.Е. ДАНИЛОВ1, канд. техн. наук (v.danilov@narfu.ru); Е.В. КОРОЛЕВ2, д-р техн. наук (KorolevEV@mgsu.ru); А.М. АЙЗЕНШТАДТ1, д-р хим. наук (a.isenshtadt@narfu.ru); В.В. СТРОКОВА3, д-р техн. наук (vvstrokova@gmail.com)
1 Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова (163002, г. Архангельск, наб. Северной Двины, 22)
2 Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (129337, г. Москва, Ярославское ш., 26)
3 Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова (308012, г. Белгород, ул. Костюкова, 46)
Особенности расчета свободной энергии поверхности на основе модели межфазного взаимодействия Оунса-Вендта-Рабеля-Кьельбле
В строительном материаловедении для получения общей модели разрабатываемого материала часто применяют методы математического планирования эксперимента. Ключевой задачей при этом является сокращение альтернатив, т. е. обоснованный выбор компонентов материала. Для композиционных материалов как сложных технических систем характерно проявление интегративного свойства, обеспечивающего неаддитивность влияния свойств компонентов на свойства композита в связи со структурообразованием на границе раздела фаз. Поэтому рациональным является использование данных о поверхностном натяжении материала (свободной энергии поверхности единицы площади материала) в качестве интегрального критерия совместимости компонентов. Указанный информационный параметр определяется неразрушающим способом, например рассчитывается по модели межфазного взаимодействия Оунса-Вендта-Рабеля-Кьельбле на основании экспериментально определенных статических краевых углов смачивания поверхности исследуемого материала рабочими жидкостями. Однако в настоящее время в научном сообществе поднимаются вопросы о правомочности использования этих углов для расчета в связи с неоднозначным толкованием равновесного состояния системы, образованной порошкообразными материалами. Поэтому целью данной работы явилась демонстрация того, как продолжительность установления механического равновесия в системе рабочая жидкость - поверхность исследуемого твердого тела и выбор метода измерения могут повлиять на величину статических краевых углов смачивания, рассчитанное на их основе поверхностное натяжение. Предложены рекомендации по подготовке пресс-образцов из тонкодисперсных порошков и временным периодам измерения краевых углов рабочими жидкостями с высокой и низкой вязкостью. Получено доказательство правомочности использования статических краевых углов для выбранных рабочих жидкостей (декан, этиленгликоль, глицерин, вода) при условии соблюдения рекомендаций по временным периодам измерения, которые должны быть определены в предварительных экспериментах с использованием анализируемой поверхности опытных образцов.
Ключевые слова: статические краевые углы смачивания, рабочие жидкости, модель межфазного взаимодействия Оунса-Вендта-Рабеля-Кьельбле (ОВРК), свободная энергия поверхности, тонкодисперсный базальт.
Для цитирования: Данилов В.Е., Королев Е.В., Айзенштадт А.М., Строкова В.В. Особенности расчета свободной энергии поверхности на основе модели межфазного взаимодействия Оунса-Вендта-Рабеля-Кьельбле // Строительные материалы. 2019. № 11.
C. 66-72. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2019-776-11-66-72
V.E. DANILOV1, Candidate of Sciences (Engineering) (v.danilov@narfu.ru); E.V. KOROLEV2, Doctor of Sciences (Engineering) (KorolevEV@mgsu.ru); A.M. AYZENSHTADT1, Doctor of Sciences (Chemistry), (a.isenshtadt@narfu.ru); V.V. STROKOVA3, Doctor of Sciences (Engineering) (vvstrokova@gmail.com)
1 Northern (Arctic) Federal University named after M.V. Lomonosov (17, Severnaya Dvina Embankment, Arkhangelsk, 163002, Russian Federation)
2 National Recearch Moscow State University of Civil Engineering (26, Yaroslavskoye Highway, Moscow, 129337, Russian Federation)
3 Belgorod State Technological University named after V.G. Shoukhov (46, Kostyukova Street, Belgorod, 308012, Russian Federation)
Features of the Calculation of Free Energy of the Surface Based on the Model for Interfacial Interaction of Owens-Wendt-Rabel-Kaelble
In building materials science to obtain a general model of the developed material, methods of mathematical planning of the experiment are often used. The key objective here is to reduce the alternatives, that is, the reasonable choice of material components. For composite materials, as complex technical systems, the manifestation of the integrative property, providing non-additive effect of the properties of the components on the properties of the composite due to the structure formation at the interface, is characteristics. In this regard, it is rational to use the data on the surface tension of the material (the free energy of the surface of the material area unit ) as an integral criterion of compatibility of components. This specified informational parameter is determined by a non-destructive way, for example, is calculated by the model of the interfacial interaction of the Owens-Wendt-Rabel-Kaelble on the basis of experimentally determined static contact angles of wetting of the test material surface with working liquids. However, currently the scientific community raises questions about the eligibility of these angles for calculation in connection with the ambiguous interpretation of the equilibrium state of the system formed by powdery materials. Therefore, the aim of this work is the demonstration of how the duration of the establishment of mechanical equilibrium in the system of the working fluid - the surface of the solid body studied and the choice of method of measurement can affect the value of the static contact angle of wetting, calculated on the basis of their surface tension. Recommendations for the preparation of press-samples from fine powders and time periods of measurement of the edge angles by working liquids of high and low viscosity are proposed. A proof of the competence of the use of static contact angles for the selected working fluids (decane, ethylene glycol, glycerin, water), subject to the recommendations on the time periods of measurement to be determined in preliminary experiments with the use of the analyzed surface of the test samples has been got.
Keywords: static contact angles of wetting, working liquids, model of interfacial interaction of Owens-Wendt-Rabel-Kaelble OWRK, free surface energy, fine-dispersed basalt.
For citation: Danilov V.E., Korolev E.V., Ayzenshtadt A.M., Strokova V.V. Features of the calculation of free energy of the surface based on the model for interfacial interaction of Owens-Wendt-Rabel-Kaelble. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2019. No. 11, pp. 66-72. (In Russian). DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2019-776-11-66-72
научно-технический и производственный журнал O'fj^CJVI'J'.SJlbrjbJS "ii ноябрь 2019 (0kfJP>iAJJir
Введение
В строительном материаловедении для получения общей модели разрабатываемого материала часто применяют методы математического планирования эксперимента. Как правило, такие общие модели представляют собой систему экспериментально-ста-
о *
тистических моделей , демонстрирующих влияние выделенных рецептурных и/или технологических факторов на свойство материала [1, 2]. Такой подход позволяет осуществлять решение оптимизационной задачи получения материала с заданными свойствами — установление интервалов варьирования рецептурных и технологических факторов. Количество таких экспериментально-статистических моделей равно количеству свойств материала, определяющих его качество. Перечень свойств устанавливается посредством декомпозиции системы качества материала. Причем важное значение имеет точная классификация выделенных свойств на экстенсивные и интенсивные свойства. При декомпозиции интенсивных свойств по процессам и явлениям выделяют управляющие рецептурные и технологические факторы. Как правило, это факторы, имеющие ключевое значение для технологии, например количество и дисперсность наполнителя, режим перемешивания и т. д. При этом важные для научного знания сведения содержатся в недетализированном виде в экспериментально-статистических моделях.
Ключевой задачей при получении общей модели материала является сокращение альтернатив, т. е. обоснованный выбор компонентов материала. Степень привлечения теоретических знаний для обоснования определяется сложностью технической системы (материала) и требованиями надсистемы (условия эксплуатации, величина технико-экономической эффективности). Часто методики обоснования выбора компонентов являются апостериорными [3]. Такие методики имеют практическую ценность и обеспечивают накопление необходимых данных для соответствующих обобщений и перехода к научному владению технологией [4] и использованию при проектировании технологии принципа физико-химического соответствия, предложенного Мчедловым-Петросяном [5].
Для композитных (композиционных) материалов как сложных технических систем характерно проявление интегративного свойства, обеспечивающего неаддитивность влияния свойств компонентов на свойства композита [6]. Причиной появления интегратив-ного свойства является структурообразование на границе раздела фаз. В этой связи рациональным является использование данных о поверхностном натяжении материала Оц (свободной энергии поверхности единицы площади материала) в качестве интегрального критерия совместимости компонентов [7, 8].
Указанный информационный параметр определяется неразрушающим способом, например рассчи-
тывается по модели межфазного взаимодействия ОВРК (Оунса—Вендта—Рабеля—Кьельбле) на основании экспериментально определенных краевых углов смачивания поверхности исследуемого материала рабочими жидкостями [9, 10]. Краевые углы в свою очередь определяются гониометрическим методом исходя из формы (профиля) капли.
Однако кажущаяся простота гониометрического метода для определения краевого угла смачивания является обманчивой, а получение значимых результатов требует минимизации случайных и систематических ошибок [11, 12]. Согласно [13, 14] данные по краевому углу смачивания различных материалов, представленные в многочисленных статьях, вызывают обеспокоенность у исследователей, регулярно работающих с методами измерения краевого угла. Особой критике подверглись широко распространенные статические методы измерения краевого угла, которые часто дают невоспроизводимые или плохо воспроизводимые результаты.
Для того чтобы частично избавиться от вышеперечисленных неточностей, получая при этом воспроизводимые результаты краевых углов и, как следствие, свободной энергии поверхности по модели межфазного взаимодействия Оунса—Вендта—Рабеля—Кьельбле, по мнению авторов, необходимо обращать особое внимание на некоторые особенности при непосредственном измерении статических краевых углов для различных рабочих жидкостей.
Цели и задачи
Целью исследований, приведенных в данной статье, является демонстрация влияния продолжительности установления механического равновесия в системе рабочая жидкость — поверхность исследуемого твердого тела и метода измерения на величину статического краевого угла смачивания и поверхностное натяжение, рассчитанное методом ОВРК.
Объекты и методы исследований
В качестве объекта исследования был выбран базальт месторождения Мяндуха (Архангельская область). Тонкодисперсный порошок базальта получали методом сухого механического диспергирования на планетарной шаровой мельнице Retsch PM100 (скорость вращения 420 об/мин) в течение 90 мин. Размер частиц определяли на анализаторе Delsa Nano Series Zeta Potential and Submicron Particle Size Analyzers методом фотонно-корреляционной спектроскопии. Диспергирование базальта привело к получению частиц одной фракции со средним размером 400±85 нм. Из полученного порошка с помощью гидравлического пресса ПЛГ-20 в течение 2 мин при давлении 16 т формировали образцы-запрессовки. На автоматической установке DSA-20E (EasyDrop) измеряли краевой угол смачивания образцов рабочими жидкостями с известными полярными и диспер-
* Такие модели являются моделями не «черного», а «серого» ящика.
сионными составляющими поверхностного натяжения: вода, этиленгликоль, глицерин, декан. Измерения краевого угла проводили во времени через каждые 16 мс с момента первого контакта рабочей жидкости с поверхностью образца, причем для декана и дистиллированной воды период измерений ограничивался испарением/впитыванием капли, а для глицерина и этиленгликоля значения краевого угла фиксировали на протяжении первых 5 с. После трех параллельных измерений краевого угла смачивания образца каждой рабочей жидкостью рассчитывали средний угол смачивания, его косинус, дисперсионную (ст^) и поляризационную (ор составляющие и суммарное значение (ст^ поверхностного натяжения исследуемого материала.
В табл. 1 приведены данные о плотности, динамической вязкости, температуре плавления и кипения, а также поверхностном натяжении использованных в исследовании рабочих жидкостях.
Следует отметить, что две из рабочих жидкостей (этиленгликоль и глицерин) имеют относительно высокие значения динамической вязкости, что будет непосредственно влиять на продолжительность стабилизации капли на поверхности материала (установления механического равновесия). В табл. 2 представлены статические методы измерения краевого угла и рекомендуемые условия их применения.
Исходя из рекомендаций (табл. 2) в представленном исследовании использовали метод сегмента для измерения краевых углов смачивания поверхности образца деканом, водой, этиленгликолем и методы сегмента и Юнга—Лапласа для глицерина.
Результаты исследований
На рис. 1 показана кинетика изменения среднего краевого угла смачивания поверхности образца базальта (0) рабочими жидкостями с низкой вязкостью
Таблица 1
Свойства рабочих жидкостей [15-17]
Название р, г/см3 ц, сП* Т ос 1 плав» с Т ос 1 кит с ст/, мН/м* ст/р, мН/м* сти, мН/м*
Декан 0,73 0,838 -27,9 174,1 23,8 0 23,8
Этиленгликоль 1,11 16,5 -12,9 197,3 48,8 16 32,8
Глицерин 1,26 934 18 290 63,4 33,3 30
Вода 1 0,89 0 100 72,8 51 21,8
Примечание. * Значения указаны для 25оС.
Таблица 2
Рекомендуемые статические методы измерения краевого угла
Название метода Рекомендуемый диапазон измерения Рекомендуемый вес капли Предполагаемая форма капли
Тангенциальный метод 1 10-100° Любой Эллипс
Тангенциальный метод 2 10-180° Любой Нет предварительного предположения
Метод высоты/ширины <30о Малый Круговой сегмент (по трем точкам)
Метод Юнга-Лапласа >30о Любой Идеальная лежачая капля, сжатая собственным весом
Метод сегмента <30о Малый Круговой сегмент (по всему контуру)
^ со
а
* Декан Вода
в
У=-233, 5х3+242,7х2-94,7х+2 7,9 R2=0,9966
Г"У=-6 \ 234,8х3+1825х2-165, R2=0,9926 1х+14,3 * • • * • .
0,1
0,2 0,3
Время, с
0,4
0,5
Рис. 1. Кинетика изменения среднего краевого угла смачивания поверхности образца рабочими жидкостями с низкой вязкостью
И 30 1 25
X
сс ш
=Р 20
сс
0
1 15 ^
о 10
ш
ф
сс
^ с
^ 5
X
^ 0
(1) V
о Декан Вода
У=-2,8х4+68,3х3-617,4х2+2465,1х-3656,7 R2=0,9827
У=16,1х3-115,7х2+276,7х-209,8
г5090
Капля сформирована и впитывается
Начальный участок формирования капли
Начальный участок формирования капли
3 4 5 Объем капли, рл
Рис. 2. Зависимости средних краевых углов смачивания поверхности образца от среднего объема рабочих жидкостей с низкой вязкостью
(декан и вода). На рис. 2 представлены зависимости средних краевых углов смачивания образца от среднего объема получаемых капель рабочих жидкостей с низкой вязкостью. Для проведения практических расчетов целесообразно использовать полиноминальные функции. Зависимость 0 = f^) (здесь t — время) для воды (рис. 1) имеет вид:
9 = -233,5 ?3+242,7 94,7*+ 27,9. (1)
Вычисление времени формирования равновесного угла смачивания поверхности водой проводили при условии:
0
2
6
7
8
68
ноябрь 2019
Ы ®
d2Q
dt2
= 0.
Из (1) следует, что достижение механического равновесия наблюдается через tb = 0,35 с, а значение ёь = 14,63о.
Аналогичным образом для декана:
0 = -6234,8i3 + 1825i2-165,li+14,3
(2)
можно получить:
150
f 1 120
I | 90
& я
1 Р 60
X CÖ
¡»8 30
0 1 2 3 4 5
Время, с
Рис. 3. Кинетика изменения среднего краевого угла смачивания поверхности образца рабочими жидкостями с высокой вязкостью: 1 - этиленгликоль; 2 - глицерин (метод Юнга-Лапласа); 3 - глицерин (метод сегмента)
ь = 0,1 с; е6 = 9,6о.
Зависимости, представленные на рис. 2, показывают, что процесс формирования капли можно условно разбить на два (для декана) и три (для воды) этапа. Начальный этап формирования капли (краевой угол и объем капли интенсивно уменьшаются): капля растекается по поверхности материала под действием силы тяжести и поверхностного натяжения исследуемого материала, параллельно происходят процессы впитывания и/или испарения капли. Этап сформировавшейся капли (краевой угол и объем капли практически не меняются): капля находится в равновесном состоянии, процессы впитывания и испарения капли продолжаются. Завершающий этап испарения/впитывания капли (краевой угол и объем капли уменьшаются).
На рис. 3 показана кинетика изменения среднего краевого угла смачивания образца рабочими жидкостями с высокой вязкостью (этиленгликоль, глицерин).
Методы сегмента и Юнга—Лапласа (рис. 3) дают сопоставимые результаты, однако надо учитывать тот факт, что метод Юнга—Лапласа предназначен для расчета краевых углов, которые значительно больше 30о, в то время как метод сегмента — для углов меньших 30о. В нашем случае равновесный краевой угол стремится к 30о, поэтому было принято решение использовать для дальнейших расчетов метод сегмента.
Сопоставление 6 = f^), представленных на рис. 1 и 3, указывает на существенные различия скорости изменения значений 0 в начальный период времени. При этом реализовать подход, используемый для рабочих жидкостей с низкой вязкостью, не удается, т. е. получить полиноминальную функцию с порядком 3 и с высоким коэффициентом достоверности (Я2) не представляется возможным. Практика применения других видов функций, по мнению авторов, должна базироваться на анализе механизмов процессов, протекающих при формировании механического равновесия в системе рабочая жидкость — поверхность твердого тела. Получение значений tb и 06 для рабочих жидкостей с высокой вязкостью предлагается осуществить следующим образом:
1) по экспериментальным данным произвести расчет величины скорости изменения 0:
А0,
Mi;
(3)
2) построение и анализ кинетической зависимости «в = ^):
— при асимптотическом характере изменения т^ё = f ^) величины tb и 0ь определять по величине максимальной кривизны функции (для этого предварительно необходимо провести аппроксимацию кинетической зависимости);
— при периодическом изменении знака величины значения tb и 06 определять по точке, в которой
%(Ч) = 0.
Результаты анализа по указанной методике представлены на рис. 4 и 5.
Из рис. 4 и 5 следует, что для высоковязких рабочих жидкостей наблюдается фиксируемое влияние вязкости на формирование капли (начальный временной отрезок с высокой скоростью изменения краевого угла смачивания), который в случае глицерина сменяется более плавным участком кинетической зависимости; для этиленгликоля такой участок не зафиксирован. Значения Ф5<0 указывают на уменьшение величины краевого угла смачивания, однако после времени t = tb наблюдается некоторая «пульсация» величины краевого угла смачивания. Такое изменение значений краевого угла смачивания для рабочих жидкостей с высокой вязкостью, вероятно, связано с особенностями смачивания шероховатых поверхностей. Для детального понимания особенностей формирования краевых углов смачивания высоковязкими жидкостями целесообразно в дальнейшем исследовать влияние на этот процесс шероховатости (рельефа) поверхности материала. Величины tb и 06 равны:
— для глицерина: tb = 3,42 с и 06 = 38,97о;
— для этиленгликоля: tb = 3,1 с и 06 = 21,87о.
Заключение
Представленные экспериментальные данные и их анализ позволяют выявить некоторые важные методологические особенности проведения исследований по определению краевых углов смачивания поверхностей, сформированных на основе порошков:
1. Необходимо предварительно устанавливать зависимость краевого угла смачивания поверхности,
ф сс
100 50 0 -50
| S -100 Ü
ü 8 -150
СО СО
| I. -200
! -250 о
-300
0 1 2 3 4
Время, с
Рис. 4. Зависимость скорости изменения среднего краевого угла смачивания образца глицерином от времени
сформированной из порошков требуемой гранулометрии (распределения по размерам), от давления прессования. Достаточным будет давление прессования, при котором краевой угол имеет максимальное значение:
е(Л=е„
(4)
Qr=
128ц/
АР
(5)
AP=^cos(0),
(6)
d = 0,154d
f
(7)
где df — диаметр частицы порошка.
ф сс
100 50 0 -50 -100 -150 -200 -250 -300
lllllj 1 JAA íllúJiiJ l4liJli« iMtf
р ÍWfl'T rW 1/ЩТ
0
1
4
5
2 3
Время, с
Рис. 5. Зависимость скорости изменения среднего краевого угла смачивания образца этиленгликолем от времени
Отсюда в окончательном виде закон Пуазейля будет иметь вид (без учета атмосферного давления):
di
Qy=k°~i¿"cos(0),
(8)
где — зависимость краевого угла от давления прессования Р.
Указанное вытекает из следующих соображений. При изготовлении пресс-образца из порошка в нем формируется поровое пространство, которое можно представить как некоторую совокупность капилляров. Эти капилляры будут участвовать в поглощении рабочей жидкости (при краевом угле смачивания менее 90о). Процесс поглощения закономерно будет влиять на геометрические характеристики капли.
На предварительном этапе влияние характеристик порового пространства достаточно оценить по закону Пуазейля:
я«/4
где к0 — константа (к0 = 3,58-10).
Из последней формулы следуют заключения, подтверждающие экспериментальные данные:
— при прочих равных условиях величина QV уменьшается с увеличением вязкости. Отсюда закономерно соотношение:
Q?
Hi'
(9)
из которого следует, что при ц2>Ц1 изменение геометрии капли, а следовательно, и значения краевого угла смачивания для легкоподвижных жидкостей будет протекать интенсивнее. Кроме того, из этого соотношения следует пропорциональное увеличение продолжительности поглощения рабочей жидкости пресс-образцом:
*1 = )Ь
h Ri'
(10)
где QV — объемный расход жидкости; ё и I — диаметр и длина капилляра; ц — динамическая вязкость жидкости; ДР — перепад давления.
Вследствие малой величины объема жидкости в капле влияние силы тяжести можно не учитывать. В этом случае перепад давления зависит только от величины давления Лапласа:
где ст — поверхностное натяжение жидкости.
Диаметр капилляра, безусловно, зависит от гранулометрии порошка, но в данной модели с учетом плотной упаковки частиц сферической формы можно записать:
отсюда закономерно увеличение продолжительности растекания рабочей жидкости по поверхности;
— использование грубодисперсных порошков будет приводить к увеличению объема поглощенной рабочей жидкости, что закономерно влияет на геометрические характеристики капли. Интенсивность влияния указанного фактора существенно выше. Кроме того, использование грубодисперсного порошка может приводить к формированию поверхности со значительным рельефом, который также будет влиять на кинетику растекания капли.
2. Предотвращение негативного влияния порово-го пространства пресс-образцов возможно посредством формирования равновесия между давлением Лапласа и возможностью сжатия воздуха или паровоздушной смеси в капилляре:
4о__ДК 1 d V ,
(11)
где X — изотермическая сжимаемость газа; Д V/ V — относительное изменение объема газа.
научно-технический и производственный журнал O'fj^CJVI'J'.SJlbrjbJS "ТО ноябрь 2019 (0kfJP>iAJJir
ai(cos0+ л Г~1 -1) •
2 V /=6,66х+4 ,2
R2=0,955 •
vi
IK
Таблица 3
Рассчитанные значения поверхностного натяжения
0,2
0,4
0,6
0,8
1,2
1,4
1,6
Способ расчета as, мН/м osp, мН/м asd, мН/м R2
Модель ОВРК 63 45,36 17,64 0,955
Рис. 6. График Оунса-Вендта для поверхности образца тонкодисперсного базальта
Технически указанное равновесие реализуется посредством пропитки нерабочих поверхностей, т. е. поверхностей, на которых не производится измерение краевого угла смачивания, пресс-образца коль-матирующими составами, например растворами или расплавами гидрофобных полимеров.
Функциональная зависимость модели ОВРК, полученная для рассматриваемых систем, приведена на рис. 6. Уравнение данной зависимости имеет следующее выражение, которое характеризуется высоким значением коэффициента достоверности аппроксимации (R2=0,955):
y = 6,66x + 4,2. (12)
В табл. 3 сведены рассчитанные значения составляющих поверхностного натяжения.
В результате проведенных исследований можно сделать ряд заключений. Рабочие жидкости (вода, декан, глицерин, этиленгликоль) можно рекомендовать для реализации метода определения поверхност-
Список литературы
1. Баженов Ю.М., Гарькина И.А., Данилов А.М., Королев Е.В. Системный анализ в строительном материаловедении. М.: МГСУ, 2012. 432 с.
2. Гарькина И.А., Данилов А.М., Королев Е.В. Проектирование и оптимизация свойств сложных систем // Региональная архитектура и строительство. 2018. 4 (37). С. 5-11.
3. Королев Е.В., Баженов Ю.М., Альбакасов А.И. Радиационно-защитные и химически стойкие серные строительные материалы. Пенза; Оренбург: ИПК ОГУ, 2010. 364 с.
4. Чернышов Е.М. Современное строительное материаловедение: эволюция методологий и фундаментальности научного знания. Материалы международной научно-практической конференции-семинара. Волгоград: ВГАСУ, 2004. С. 20-25.
5. Мчедлов-Петросян О.П. Химия неорганических строительных материалов. М.: Стройиздат, 1988. 304 с.
6. Харитонов А.М. Развитие методов оптимизации составов многокомпонентных строительных композитов // Фундаментальные исследования. 2015. № 11-3. С. 520-523.
7. Данилов В.Е., Айзенштадт А.М., Фролова М.А., Тутыгин А.С. Изменение поверхностной энер-
ного натяжения (свободной поверхностной энергии) по модели Оунса-Вендта-Рабеля-Кьельбле. Причем высокий коэффициент достоверности аппроксимации функциональной зависимости модели ОВРК указывает на правомочность использования статических краевых углов для выбранных рабочих жидкостей при условии соблюдения рекомендаций по временным периодам измерения краевых углов, которые для рабочих жидкостей должны быть определены в предварительных экспериментах с использованием анализируемой поверхности опытных образцов. Момент времени, при котором происходит формирование равновесного краевого угла на поверхности, определяется исходя из функциональной взаимосвязи изменения данного параметра во времени при значении второй производной функции, равной нулю. Так, например, для опытных образцов тонкодисперсного базальта необходима фиксация значений краевого угла смачивания для рабочих жидкостей с высокой вязкостью (этиленгликоль, глицерин) в течение первых 3-4 с контакта. Для воды и декана (жидкости с относительно низкой вязкостью) этот временной период составляет менее 1 с, поэтому будет определяться инструментальными возможностями прибора.
References
1. Bazhenov Yu.M., Gar'kina I.A., Danilov A.M., Korolev E.V. Sistemnyi analiz v stroitel'nom materi-alovedenii [System analysis in building materials science]. Moscow: MGSU. 2012. 432 p.
2. Gar'kina I.A., Danilov A.M., Korolev E.V. Design and optimization of the properties of complex systems. Regional'naya arkhitektura i stroitel'stvo. 2018. 4 (37), pp. 5-11. (In Russian).
3. Korolev E.V., Bazhenov Yu.M., Al'bakasov A.I. Radiatsionno-zashchitnye i khimicheski stoikie sernye stroitel'nye materialy [Radiation-protective and chemical-resistant sulfur construction materials]. Penza, Orenburg: IPK OGU. 2010. 364 p.
4. Chernyshov E.M. Modern building materials science: the evolution of methodologies and the fundamental nature of scientific knowledge. Materials of the international scientific-practical conference-seminar. Volgograd: VGASU. 2004, pp. 20-25. (In Russian).
5. Mchedlov-Petrosyan O.P. Khimiya neorganicheskikh stroitel'nykh materialov [Chemistry of inorganic building materials]. Moscow: Stroyizdat. 1988. 304 p.
6. Kharitonov A.M. Development of methods for optimizing the composition of multicomponent building composites. Fundamental'nye issledovaniya. 2015. No. 11-3, pp. 520-523. (In Russian).
4
0
гии - критерий оптимизации состава бесцементного композиционного вяжущего // Материаловедение. 2018. № 2. С. 39-44.
8. Королев Е.В., Гришина А.Н., Пустовгар А.П. Поверхностное натяжение в структурообразова-нии материалов. Значение, расчет и применение // Строительные материалы. 2017. № 1-2. С. 104-108. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2017-745-1-2-104-108
9. Данилов В.Е., Строкова В.В., Айзенштадт А.М. Роль дисперсионных и поляризационных эффектов при формировании древесно-минерального композита на основе тонкодисперсных компонентов // Физика и химия обработки материалов. 2018. № 4. С. 50-56.
10. Тарасенко А.Д., Дулина О.А., Буканов А.М. Влияние неполимерных компонентов резиновой смеси на поверхностные свойства эластомерных композиций // Тонкие химические технологии / Fine Chemical Technologies. 2018. Т. 13. № 5. С. 67-72.
11. H. Yildirim Erbil. The debate on the dependence of apparent contact angles on drop contact area or three-phase contact line: A review // Surface Science Reports. 2014. Vol. 69. Iss. 4, pp. 325-365. https://doi. org/10.1016/j.surfrep.2014.09.001
12. Tommi Huhtamaki, Xuelin Tian, Juuso T. Korhonen and Robin H.A. Ras. Surface-wetting characterization using contact-angle measurements // Nature Protocols. 2018. Vol. 13, pp. 1521-1538. https:/ /doi. org/10.1038/s41596-018-0003-z
13. Jaroslaw Drelich. Guidelines to measurements of reproducible contact angles using a sessile-drop technique // Surface Innovations. 2013. Vol. 1. Iss. 4, pp. 248-254. https://doi.org/10.1680/si.13.00010
14. Jaroslaw W. Drelich. Contact angles: From past mistakes to new developments through liquid-solid adhesion measurements // Advances in Colloid and Interface Science. 2019. Vol. 267, pp. 1-14. https:// doi.org/10.1016/j.cis.2019.02.002
15. Strom G., Frederikson M., Stenius P. Contact angles, work of adhesion and interfacial tensions at a dissolving hydrocarbon surface // Journal of Colloid and Interface Science. 1987. Vol. 119. Iss. 2, pp. 352-361. https:// doi.org/10.1016/0021-9797(87)90280-3
16. Joseph J. Jasper The surface tension of pure liquid compounds // Journal of Physical and Chemical Reference Data. 1972. Vol. 1, No. 841. https://doi. org/10.1063/1.3253106
17. Barsan ME (2007) NIOSH pocket guide to chemical hazards. Department of Health and Human Services, Center for Disease Control and Prevention, DHHS (NIOSH). Publication No. 2005-149. NIOSH Publications, US.
7. Danilov V.E., Aizenshtadt A.M., Frolova M.A., Tutygin A.S. Change in surface energy — a criterion for optimizing the composition of a cementless composite binder. Materialovedenie. 2018. No. 2, pp. 39—44. (In Russian).
8. Korolev E.V., Grishina A.N., Pustovgar A.P. Surface tension in structure formation of materials. Significance, calculation, and application. Stroitel'nye Materialy [Construction materials]. 2017. No. 1—2, pp. 104-108. (In Russian). DOI: https://doi. org/10.31659/0585-430X-2017-745-1-2-104-108.
9. Danilov V.E., Strokova V.V., Aizenshtadt A.M. The role of dispersion and polarization effects in the formation of a wood-mineral composite based on finely dispersed components. Fizika i khimiya obrabotki ma-terialov. 2018. No. 4, pp. 50-56. (In Russian).
10. Tarasenko A.D., Dulina O.A., Bukanov A.M. The effect of non-polymer components of the rubber composition on the surface properties of elastomeric compositions. Tonkie khimicheskie tekhnologii. 2018. Vol. 13. No. 5, pp. 67-72. (In Russian).
11. H. Yildirim Erbil. The debate on the dependence of apparent contact angles on drop contact area or three-phase contact line: A review. Surface Science Reports. 2014. Vol. 69. Iss. 4, pp. 325-365. https://doi. org/10.1016/j.surfrep.2014.09.001
12. Tommi Huhtamäki, Xuelin Tian, Juuso T. Korhonen and Robin H.A. Ras. Surface-wetting characterization using contact-angle measurements. Nature Protocols. 2018. Vol. 13, pp. 1521-1538. https://doi.org/10.1038/ s41596-018-0003-z
13. Jaroslaw Drelich. Guidelines to measurements of reproducible contact angles using a sessile-drop technique. Surface Innovations. 2013. Vol. 1. Iss. 4, pp. 248-254. https://doi.org/10.1680/si.13.00010
14. Jaroslaw W. Drelich. Contact angles: From past mistakes to new developments through liquid-solid adhesion measurements. Advances in Colloid and Interface Science. 2019. Vol. 267, pp. 1-14. https://doi. org/10.1016/j.cis.2019.02.002
15. Ström G., Frederikson M., Stenius P. Contact angles, work of adhesion and interfacial tensions at a dissolving hydrocarbon surface. Journal of Colloid and Interface Science. 1987. Vol. 119. Iss. 2, pp. 352-361. https://doi.org/10.1016/0021-9797(87)90280-3
16. Joseph J. Jasper The surface tension of pure liquid compounds. Journal of Physical and Chemical Reference Data. 1972. Vol. 1, No. 841. https://doi. org/10.1063/1.3253106
17. Barsan ME (2007) NIOSH pocket guide to chemical hazards. Department of Health and Human Services, Center for Disease Control and Prevention, DHHS (NIOSH). Publication No. 2005-149. NIOSH Publications, US.
Подписано в печать 27.11.2019 Отпечатано в ООО «Полиграфическая компания ЛЕВКО» Набрано и сверстано
Формат 60x8818 Москва, ул. Дружинниковская, д. 15 в РИФ «Стройматериалы»
Бумага «Пауэр»
Печать офсетная В розницу цена договорная Верстка: Д. Алексеев, Н. Молоканова
Общий тираж 4000 экз.
