《材料表界面化學》共十章,第1章緒論,介紹表界面的一些概念和表界面的發(fā)展簡史;第2章介紹物質(zhì)粒子間的微觀相互作用,以及用于描述表面的表面位與表面態(tài);第3、5、6章,介紹了液體、固體及固液體系中涉及的表界面知識和表面活性劑溶液特性及使用;第4章著重介紹膠體的特性及膠體穩(wěn)定機理;第7章至第10章分別介紹高分子材料、無機非金屬材料、金屬材料表面和復合材料的界面。
《材料表界面化學》可作為化學、化工、材料等專業(yè)的教材,也可供相關(guān)人員參考使用。
胡正水,青島科技大學,教授,中國化工學會精細化工專業(yè)委員會委員,《精細化工》編委會委員,中國陶瓷學會特陶學會理事。
在青島科技大學三十多年的科教生涯中。堅持在教學第*線長期從事無機化學、材料化學、功能聚合物材料等教學工作。十幾年來致力于環(huán)保新材料、新技術(shù)、新產(chǎn)品、無機非金屬材料等多學科方向的研究工作,在國內(nèi)外雜志上發(fā)表論文40余篇,多項成果應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。涉及油田化學、膠黏劑、涂料、建材、陶瓷材料、納米材料、材料腐蝕與防護等多個領(lǐng)域。
1緒論1
1.1表面與界面1
1.1.1物理表面2
1.1.2材料表面4
1.2表界面科學發(fā)展簡史6
1.3表界面研究與新材料發(fā)展6
2物質(zhì)粒子相互作用8
2.1微觀相互作用8
2.1.1庫侖作用10
2.1.2范德華作用力11
2.1.3氫鍵11
2.1.4疏水效應(yīng)12
2.1.5溶劑化作用12
2.1.6毛細作用12
2.1.7短程表面力13
2.2表面位與表面態(tài)13
2.2.1清潔表面態(tài)13
2.2.2吸附表面態(tài)14
2.3表面鍵15
2.3.1共價鍵16
2.3.2離子鍵16
2.3.3金屬鍵16
3液體表界面18
3.1液體的表面現(xiàn)象18
3.1.1表面張力18
3.1.2彎曲液面的附加壓力19
3.1.3毛細現(xiàn)象20
3.1.4開爾文(Kelvin)公式20
3.1.5吉布斯(Gibbs)吸附等溫式21
3.2溶液中的表面活性劑21
3.2.1經(jīng)典的表面活性劑概念與范疇21
3.2.2表面活性劑類型和結(jié)構(gòu)22
3.2.3非經(jīng)典結(jié)構(gòu)的表面活性劑25
3.2.4表面活性劑的表面物理化學性能26
3.3膠束形成與類型30
3.3.1形成膠束的作用力30
3.3.2膠束的類型——膠束自組裝結(jié)構(gòu)31
3.3.3表面活性劑的(幾何)堆積——自組裝結(jié)構(gòu)32
3.3.4膠束的增溶作用和應(yīng)用33
3.3.5混合膠束34
3.4表面活性劑-聚合物體系34
3.4.1聚合物誘導表面活性劑聚集35
3.4.2表面活性劑與聚合物的相互作用35
3.4.3表面活性劑與表面活性聚合物的強締合作用36
3.4.4聚合物-表面活性劑混合物的應(yīng)用37
3.5微乳液38
3.5.1一般概念38
3.5.2微乳液的Winsor類型38
3.5.3微乳液的結(jié)構(gòu)和相行為38
3.5.4微乳液的形成和特性39
4膠體和膠體穩(wěn)定性42
4.1膠體的基本性質(zhì)42
4.1.1膠體的光學性質(zhì)42
4.1.2膠體的布朗運動42
4.1.3膠體的電動現(xiàn)象43
4.2膠粒(膠團)表面的雙電層和雙電層厚度43
4.2.1膠粒表面的雙電層模型44
4.2.2雙電層中的動電位——ζ電位46
4.3膠體穩(wěn)定機制47
4.3.1雙電層靜電斥力48
4.3.2空間位阻51
4.3.3溶劑化作用——膠體所處的環(huán)境52
4.4膠體穩(wěn)定性的 DLVO理論53
4.4.1DLVO理論53
4.4.2凝結(jié)和絮凝55
5固液界面57
5.1液體對固體的潤濕57
5.1.1Young方程和接觸角57
5.1.2潤濕現(xiàn)象58
5.2無機顆粒的分散-粗分散體系60
5.3超疏水表面61
5.3.1接觸角滯后現(xiàn)象61
5.3.2超疏水表面的仿生設(shè)計65
5.4超親水表面66
5.4.1超親水表面的特征66
5.4.2TiO2薄膜光誘導超親水表面67
6固體表界面70
6.1固體的表面特性70
6.1.1固體表面的不均一性70
6.1.2表面粗糙度71
6.1.3固體表面的吸附性71
6.2固體在溶液中的吸附特性、吸附量和吸附等溫線72
6.2.1固體在溶液中吸附的復雜性72
6.2.2固體自溶液中吸附的吸附量72
6.2.3液相雙組分在固體表面的復合吸附等溫線72
6.2.4固體自溶液中吸附的吸附等溫線類型74
6.2.5影響固體自溶液中吸附的諸多因素75
6.3固體在聚合物溶液中的吸附76
6.3.1聚合物吸附質(zhì)的特點76
6.3.2聚合物在吸附劑表面的形態(tài)76
6.3.3聚合物吸附的特征77
6.3.4吸附等溫式77
6.3.5水溶性聚合物對材料表面改性78
6.4表面活性劑在固液界面上的吸附78
6.4.1吸附量78
6.4.2吸附等溫線78
6.4.3吸附劑的表面性質(zhì)和吸附力79
6.4.4吸附等溫式81
6.5溶液中其它相互作用的吸附82
6.6溶液中界面活性劑在介觀尺度下的界面吸附83
6.7固體在電解質(zhì)溶液中的吸附——離子的吸附85
6.7.1晶體對溶液中離子的吸附85
6.7.2離子交換樹脂85
6.7.3黏土、沸石和分子篩86
7高分子材料的表面與界面87
7.1高分子表面張力與表面能87
7.1.1高分子表面張力87
7.1.2高分子表面能91
7.2聚合物材料表面改性92
7.2.1聚合物表面等離子改性與等離子聚合92
7.2.2聚合物表面接枝改性95
7.3高分子膜在表面及界面的組裝101
7.3.1表界面吸附概要102
7.3.2層層組裝技術(shù)與成膜推動力103
7.3.3嵌段共聚物囊泡/膠束的組裝105
8無機非金屬材料的表界面108
8.1陶瓷的表界面108
8.1.1陶瓷表界面的結(jié)構(gòu)108
8.1.2陶瓷表界面的特征與行為117
8.1.3表界面對陶瓷性能的影響和新材料開發(fā)121
8.2玻璃的表界面127
8.2.1玻璃表界面的結(jié)構(gòu)127
8.2.2玻璃表界面的化學組成與化學反應(yīng)130
8.2.3玻璃表界面的性能及其改性132
9金屬材料表面136
9.1金屬的表面特性136
9.1.1金屬表面的概述136
9.1.2金屬表面的特征137
9.1.3金屬表面的性能139
9.2金屬表面反應(yīng)140
9.2.1化學腐蝕140
9.2.2電化學腐蝕141
9.2.3常見的腐蝕及防護145
9.2.4在自然環(huán)境中的金屬腐蝕與防護147
9.3金屬表面處理148
9.3.1電鍍技術(shù)148
9.3.2金屬表面轉(zhuǎn)化膜149
9.3.3化學熱處理技術(shù)150
9.3.4等離子體表面處理技術(shù)151
10復合材料界面154
10.1復合材料界面理論154
10.1.1復合材料界面概述154
10.1.2復合材料界面效應(yīng)155
10.1.3復合材料界面結(jié)合方式156
10.2復合材料界面處理159
10.2.1增強材料概述159
10.2.2增強材料表面處理劑160
10.2.3增強材料表面改性的工藝161
10.2.4不同復合材料表面改性161
10.3復合材料界面表征162
參考文獻165