E. Wolfram

Equilibrium surface tension of aqueous surfactant solutions

SummaryThe applicability of the drop weight method for determining time dependent surface tension of surfactant solutions was experimentally proved.The presence of CO2 and traces of lauryl alcohol and long chain homologs lower the surface tension of sodium dodecyl sulfate solutions in a measurable extent. The chemical purification of materials and recrystallizations are insatisfactory to obtain sufficient purity; the cleaning of the surface itself is needed by e.g. foaming. The equilibrium surface tension of pure surfactant solutions that is often required to interpret interfacial phenomena and to calculate theGibbs adsorption excess can be determined with reliable accuracy by linear extrapolation to zero time from measurements made in function of time up from 1 minute on moderately contaminated solutions.As a criterion of surface purity the time dependence of surface tension and the average life-time of thin liquid film are suggested.ZusammenfassungDie Tropfengewichtsmethode eignet sich auch zur Bestimmung der zeitabhängigen Oberflächenspannung wäßriger Tensidlösungen. Zur Entfernung von Verunreinigungen, die die Oberflächenspannung von Natriumdodecylsulfatlösungen herabsetzen, wie Spuren von Laurylalkohol und höheren Homologen, reichen weder chemische Methoden noch wiederholtes Umkristallisieren aus, sondern die Oberfläche selbst ist zu „reinigen”, z. B. durch Ausschäumen. Der Gleichgewichtswert der Oberflächenspannung läß sich mit hinreichender Genauigkeit berechnen, in dem man die an mäßig konzentrierten Lösungen über einer Minute Meßzeit gewonnenen Daten auft = 0 linear extrapoliert. Als praktisches Kriterium für die Reinheit der Oberfläche kann man sowohl die Zeitabhängigkeit der Oberflächenspannung, wie auch die mittlere Lebensdauer von dünnen Lösungsfilmen heranziehen.

Neuere Ergebnisse über die Benetzung von Polymeren

ZusammenfassungEs wurde die Benetzbarkeit von Polymeroberflächen verschiedener Polarität durch wäßrige Lösungen ionogener Tenside untersucht. Es wurde der vorrückende Randwinkel von Lösungstropfen sowie die Oberflächenspannung der Lösungen gemessen. Die früher vonBernett undZisman und auch vom Verfasser für die Spreitung vonreinen Flüssigkeiten gefundene Linearität zwischen dem Cosinuswert des Randwinkels und der Oberflächenspannung konnte im allgemeinen nicht bestätigt werden. Dagegen trifft im Falle von unpolaren Oberflächen wie Polytetrafluoräthylen und Paraffin die vom Verfasser früher festgestellte Linearität zwischen Benetzungs- und Oberflächenspannung zu. Bei nicht vollkommen unpolaren Oberflächen treten jedoch in den cosΘ,γL-Kurven Wendepunkte, Knickpunkte, ja sogar Minima bei Oberflächenspannungswerten auf, die mitunter weit oberhalb von derγCMC liegen (das ist die der CMC entsprechende Oberflächenspannung). Im Falle von relativ stark polaren Polymeren (z. B. Polyäthylenterephthalat, Polycarbonat) tritt auch unterhalb von derγc (der kritischen Oberflächenspannung nachZisman) keine Spreitung auf. Die der CMC entsprechenden Randwinkel sind — bis auf wenige Ausnahmen — unabhängig von der Art des Tensids und des Polymers.Die Ergebnisse weisen darauf hin, daß die Tensidmoleküle an allen im System vorliegenden drei Grenzflächen adsorbiert werden und dadurch sowohl die Grenzflächenspannung fest/flüssig wie auch die Oberflächenspannung des Polymers geändert wird. Der Flächenbedarf der adsorbierten Moleküle wächst mit zunehmender Polarität der Polymeroberfläche, da die Moleküle um so flacher liegen, je intensiver das auf ihre polaren Enden ausgeübte Kraftfeld ist.

Strukturaufklärung von wäßrigen Polyvinylalkohollösungen aus viskosimetrischen Messungen

ZusammenfassungDie Grenzviskosität von Polyvinylalkohol (PVA) gelöst in Mischungen von Wasser undn-Propanol ändert sich nach einer Maximumkurve mit der Propanolkonzentration. Aus diesen Ergebnissen, sowie aus Messungen in Θ-Mischungen von Wasser und Propanol bzw. anderen niedermolekularen Alkoholen wurde unter Anwendung derFloryschen und derKurata-Stockmayerschen Theorie auf die Konformation und Solvatation des PVA-Moleküls geschlossen. Die für die ungestörte statistische Kettenlänge charakteristische, sich aus der Theorie ergebendeKθ-Konstante, die an sich unabhängig vom Lösungsmittel sein müßte, hängt von der Art des Alkohols, mit dem die θ-Zusammensetzung hergestellt worden war, ab. Sie ist in Äthanol am größten, was durch das Einbetten des quasi-erstarrten PVA-Moleküls in die stark assoziierte Struktur des Lösungsmittelgemisches erklärt werden kann. Die Zunahme der Grenzviskosität in Wasser-Propanol-Mischungen ist auf die bevorzugte Solvatation des PVA durch Wasser zurückzuführen.

Dynamics of oil/water displacement in capillary tubes with periodically varying diameter

In order to simulate microscopic processes that may occur during tertiary oil recovery, capillary tubes of glass, polyethylene and polyurethane withperiodically varying cross-section were prepared, and the displacement of highern-alkanes by aqueous solutions of sodium-dodecylsulfate was studied by means of microphotography. Investigated was the influence of the surfactant concentration, the flow velocity and the viscosity ratio of the two fluids on the dynamic contact angle and the distribution of the “oil” in the pores. It was found that both the extent of the hydrodynamically trapped oil and the way it occurs depends on the local geometry.

Dynamics of Adhesion in Solid/Liquid Systems

Abstract The rate and mechanism of microscopic processes in several types of adhesion phenomena has been studied by high-speed (up to 8000 frames/sec) cinematography. Spreading of a liquid drop on high-energy solid surfaces is preceded by the very rapid advancing of a thick liquid layer which forms immediately when the drop/surface contact takes place. the rate of the motion of the layer and that of the very spreading of the bulk of the drop obey different kinetic laws. Capillary surfaces of gravity-free liquid bridges (i.e., if the bridge liquid connects similar solid surfaces and is immersed in a second liquid with the same density) have the profile of a catenoid. the surface of the thin liquid filament which forms after breakdown of the bridge was, for the first time, observed to assume a sinusoidal shape prior to becoming a satellite droplet having the shape of an oscillating ellipsoid of rotation. This observation directly supports our previously made assumption as to the role played by capillary waves in the instability of liquid bridges. Oil/water displacement in periodically shaped capillary tubes (used for the first time experimentally) shows peculiarities which are not found for uniform (cylindrical) tubes.