Arayüzey Enerjisinin Dispersiyon ve Polar Bileşenleri
Atomların ve moleküllerin kohezyonu çeşitli etkileşimler tarafından belirlenir. Bu aynı zamanda arayüzeydeki atomlar ve moleküller için de geçerlidir. Bir arayüzeyin arayüzey enerjisi, kutupsal ve dağılma kuvveti etkileşimlerinden oluştuğu şeklinde tanımlanabilir. Polar ve dispersiyon bileşenlerinin oranı iki fazın ıslanmasını ve yapışmasını etkiler.
Moleküller Arasındaki Dispersiyon ve Polar Etkileşimler
Bir maddenin arayüzey enerjisini belirleyen atom ve moleküllerin kohezyonu, farklı etkileşim türlerinden kaynaklanmaktadır. Dispersiyon ve polar etkileşimler arasında bir ayrım yapılabilir.
Atomların veya moleküllerin yük dağılımındaki zamansal dalgalanmalardan kaynaklanan etkileşimlere dağılma kuvveti veya Van-der-Waals etkileşimleri denir. Polar etkileşimler, kalıcı dipoller arasındaki ve kalıcı ve indüklenmiş dipoller arasındaki Coulomb etkileşimlerini içerir. Polar etkileşimlere örnek olarak su molekülleri tarafından oluşturulanlar gibi hidrojen bağları verilebilir.
Arayüzey Enerjisi Polar ve Dispersiyon Bileşenlerinden Nasıl Oluşur?
Arayüzey enerjisi σ, bir dağılım bileşeni σd ve bir polar bileşen σp’den oluştuğu şeklinde anlaşılabilir :
Dağılma kuvveti etkileşimleri tüm atom ve moleküllerde meydana gelir. Bununla birlikte, polar grupları olmayan maddeler de vardır. Bu nedenle arayüzey enerjileri tamamen dispersiyon bileşenlerinden oluşur. Arayüzey enerjisi sadece dağılma kuvveti etkileşimlerinden oluşan bu tür maddelere örnek olarak hidrokarbon zincirlerinden oluşan alkanlar verilebilir.
Polar ve Dispersiyon Bileşenlerinin Yapışma Üzerindeki Etkisi
Dispersiyonun polar bileşenlere oranı karşılaştırılırsa iki fazın yapışması hakkında tahminler yapılabilir. Dispersiyon ve polar bileşenlerin oranı ne kadar benzer olursa, fazlar arasındaki etkileşimler o kadar yüksek olur (bkz. Şekil 2). Bu durumda, iki faz arasında daha güçlü bir yapışma beklenebilir.
Yüzey Aktivasyonu Yüzey Enerjisinin Polar Bileşenini Nasıl Etkiler?
Polimerler çok düşük yüzey enerjisine sahiptir, çünkü yüzey enerjisinin polar kısmı düşüktür veya hiç yoktur. Ayrıca, yüzeydeki kirlilikler yüzey enerjisini düşürebilir. Sonuç olarak, plastiklerin basılması, ıslatılması veya yapıştırılması zordur.
Bu nedenle, endüstride polimerlerin yüzey enerjisini veya daha kesin bir ifadeyle yüzey enerjisinin polar kısmını artırmak için çeşitli yöntemler kullanılmaktadır. Bu tür yöntemler genellikle yüzey ön işlemi veya yüzey aktivasyonu olarak adlandırılır. Örnek olarak yüzeyin alevle işlenmesi, kaplanması veya plazma ile işlenmesi verilebilir.
