摘要：应用一系列烷烃类液体和接触角技术，对挪威云杉(Pirnnbi I．Kar)树脂的一些表面特征作了研究。发现该树脂的临界表面张力约为18．48mN m．根据Zisman的临界表面张力外推方法将液体的Hamaker常数与COS0作图，发现该树脂有一个唯一的临界Hamaker常数约4．18×10-20J。

由于树脂类物质的作用被发现不仅与日常生活密切相关，也与生命科学密切相关，这使得人们增加了对天然树脂类物质的兴趣。r。木材树脂是一种来源丰富的天然树脂类物质，近年来已有许多研究结果被报道。

本文主要报道挪威云杉(PiceaabiesL．Karst．)树脂的一些表面特征，如表面张力和Hamaker常数。

1实验

1．1挪威云杉树脂的制备

该树脂样品由芬兰AboAkademi大学森林产品系Sundberg提供，提取自挪威云杉．按Sundberg发明的提取方法制备：

1．2接触角测试

首先将丙酮／挪威云杉树脂的混合液涂在光滑不锈钢表面．并让丙酮在空气中自然挥发得到表面平整的挪威云杉树脂膜。

采用一系列分析纯烷烃(碳原子从9到16。Merck公司产品)及接触角技术测试与挪威云杉树脂膜表面的前接触角。整个测试过程由一个液滴装置和摄、录、放像系统组成。通过一个微型注射器将液滴滴在挪威云杉树脂膜表面。每一种液体测10次．然后给出平均值．误差约2度。测试时温度为22℃。

相对湿度为4O。相同的接触角测试技术曾在文献中进行过详细地介绍。

2结果与讨论

2．1烷烃的表面张力与挪威云杉树脂余弦接触角的关系

在表面化学的许多方法中．接触角技术是一种被认为简单而又实用的方法。而且．由于该方法所涉及的材料表面仅在1nm左右的深度。所以比起其它技术更能真实反映材料的表面特征。

为了理解接触角数据。Zisman77曾发明了一种能得到固体材料临界表面能的方法。比如将液体与固体之间的余弦接触角~O8作为所用液体的表面张力的函数。可以得到所测固体材料的临界表面张力y。由于此经验方法得出的结果是一个唯一值。所以该方法似乎还具有消除接触角测试过程所带来的一些测试误差的优点。

根据Zisman7i的研究。这些参数之间有下列关系(见式1)。

COS一1一日(yI—y)(1)

式中：“为常数。

图1是按Zisman的方法对烷烃滴在挪威云杉树脂膜表面的描述。由于所有测试数据之间有着非常理想的线性如图中R值所示．所以可得到该树脂的临界表面张力约等于18．48mN／m。

由于Zisman曾利用临界表面张力表征过一系列的高分子材料．并发现聚四氟乙烯是一种疏水性非常强的材料，其临界表面张力约在18～19mN／m。所以挪威云杉树脂的y被发现几乎与聚四氟乙烯一致，说明其疏水性也应该非常好。

根据Zisman的研究．这个结果意味着挪威云杉树脂可以被表面张力小于其y的液体所湿润．而大于其y的液体则不能。一般认为．材料的湿润性与其成分有关．尤其是与其表面的分子极性有关。

2．2烷烃的Hamaker常数与挪威云杉树脂余弦接触角的关系

Hamaker常数是另一个重要的表征材料表面特性的参数。由于应用的一系列烷烃液体的Hamaker常数Ar可以从文献上得到，而Hough—W hite发现固体的Hamaker常数As与液体的Hamaker常数A之间有关系。本文作者根据Zisman经验方法得到挪威云杉树脂的固体Hamaker常数A。

图2描述了液体的Hamaker常数A与挪威云杉树脂余弦接触角COS0之间的关系。由于图2与图1一样呈现出非常好的线性．显然这意味着也可以应用Zisman经验方法作外推．得出与液体Hamaker常数A有关但代表固体的Hamaker常数A。据图2可知挪威云杉树脂的临界Hamaker常数A约为4．18×10-20J。由于此值是一个临界Hamaker常数．还没有被人们所报道。所以本实得到的A值仅能与文献所报道的一些高分子材料的A值做比较。比如，此值被发现略大于PTFE的3．8O×1O-20J，但明显小于PMMA、PVC等高分子材料一。这与前面得到y的结论依然是吻合的。

图1烷烃的表面张力与挪威云杉树脂余弦接触角cos0之间的关系

3结论

图2烷烃的Hamaker常数与挪威云杉树脂余弦接触角COS0之间的关系

应用接触角技术．研究挪威云杉树脂的一些表面性能．如临界表面张力y(、约为18．48mN／m、临界Hamaker常数A、约为4．18×10-20J。由于该A值在PTFE、PMMA及PVC等高分子材料的As值之间，说明该树脂的疏水性非常好。

值得指出的是，作者根据临界表面张力值计算的方法．类似地首次提出了计算固体临界Hamaker常数的方法。