フッ素樹脂ってなんで水をはじくんですか？構造の問題なのかなと思いましたがよくわかりません。

フッ素樹脂ってなんで水をはじくんですか？構造の問題なのかなと思いましたがよくわかりません。

No.4 回答者： konjii 回答日時： 2021/06/25 13:49

濡れ性 ( wettability )について。

接触角と界面エネルギー
接触角θと界面エネルギーの関係は以下のヤングの式(1)で表される．ここでγSV，γSL，γLVはそれぞれ固-気，固-液，気-液の界面張力である．

γSV=γSL＋γLV cosθ (1)
水：γLV＝72[mN*m⁻¹]
フッ素樹脂：γSV=21[mN*m⁻¹]なので
π/2<θ<πとなる（はじく）
ヘキサン：γLV＝18[mN*m⁻¹]
フッ素樹脂：γSV=21[mN*m⁻¹]なので
０＜θ<π/2となる（濡れる）

No.3 回答者： psa29 回答日時： 2021/06/24 21:22

フッ素樹脂は表面張力が低いので、表面張力が大きい水をはじく・・・

ということだけでは、質問者さんの疑問解消にはなりませんよね。
なぜ、フッ素樹脂は他の樹脂に比べて表面張力が極端に低いのか？
その理由を知りたいのですよね。

表面張力は分子間力の強弱の指標なので、フッ素樹脂表面では
他の分子との間に分子間力が発生しにくいということになります。

高分子表面に働く分子間力の大小を決める要因として
１、分子の密度；そもそも表面に突き出している分子が少なかれば
　　（なければ）、分子間力は働きません。
　　-CF3やーCH3が表面に突き出していると、熱運動で回転し
　　周りの分子を排除します。これをアンブレラ効果と言います。
　　丁度、これらが傘のように表面を守っているようだからです。
　　フッ素樹脂の中でも-CF3が多いとより表面張力が低くなるのは
　　この効果です。
　　ただし、フッ素樹脂の表面張力が小さい主要因は次の理由です。
２、他の分子が近づいてきた時に表面に存在する原子の電子雲が
　　変形しやすかったりすると、相手に合わせて分極して、分子間力が
　　働いてしまいます。
　　他のハロゲン原子に比べフッ素原子は電子雲が原子核に強く
　　拘束され分極しにくいのです。
　　これが、フッ素化合物の表面張力が小さい主要因となります。

　C-F結合は強力なので、高い耐熱性をしまします。
　また、PTFE（ポリテトラフルオロエチレン）は、ポリエチレンの
　全ての水素がフッ素に置き換わったものです。
　フッ素加工のフライパンなどに利用されている。
　これは対称性が高く、全体として無極性ポリマーとなりますから
　表面にて他の分子との相互作用が低く、さらに表面張力が
　低くなります。

　でも、考え方（主要因）は2の項目だと考えられます。

No.2 回答者： GOMΛFU 回答日時： 2021/06/24 18:19

水は表面張力が高ので球となり加工面から弾かれる

No.1 回答者： satoumasaru 回答日時： 2021/06/24 18:10

下記サイトから引用します。

サイトには図解もありますのでわかりやすいですよ。

---------以下引用

「水をはじく」しくみ

　古くなった傘は、雨の水滴がなかなか落ちない。しかし、撥水スプレーをひと吹きしておくと、まるで新品のように水をはじくようになる。だから、例えばスキー場に行ったときにスキーウエアにかけておけば、雪の上で転んでも濡れることはない。

　スプレーの主成分となる「撥水剤」にはさまざまな種類があるが、服や傘などに吹きかける撥水剤の多くはフッ素樹脂を成分に持つ。このフッ素樹脂はきわめて安定した性質で、他の物質と作用しない。このことは、フライパンの表面加工に用いられていることからもよくわかる。

　他と作用しないというこの性質は、水に対しても当てはまる。したがって、フッ素樹脂の微粒子をモノに吹きかけておけば、水はなじむことなく弾かれる。これが、撥水のしくみである。

撥水（はっすい）スプレーはなぜ水をはじくのか？　
https://ddnavi.com/review/463465/a/