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光學視頻接觸角測量儀的原理及應用

嘉峪檢測網 2021-08-25 23:09

在電裝工藝涂覆過程中，經常會遇到涂覆材料退潤濕的顯現，如圖1所示。發(fā)生這種現象，會導致涂覆材料起皮、脫落，或者部分位置過薄，導致防護不到位，從而引起失效。這種退潤濕現象一般會與基材和涂覆材料的表面能有關。而評價表面能的指標一般通過潤濕角和表面張力來體現。

光學視頻接觸角測量儀的原理及應用

圖1涂覆材料退潤濕的顯現

1、表面張力和接觸角的簡介

在液體和氣體的分界處，即液體表面及兩種不能混合的液體之間的界面處，由于分子之間的吸引力，產生了極其微小的拉力。假想在表面處存在一個薄膜層，它承受著此表面的拉伸力，液體的這一拉力稱為表面張力。液滴在固體表面達到平衡時，在氣、液、固三相交界處，氣液界面和液固界面的夾角稱為接觸角。

光學視頻接觸角測量儀的原理及應用

圖2接觸角示意圖

工業(yè)上合成的表面活性劑、涂料添加劑和粘合劑等材料的屬性都是依賴于表面張力，通過研究固體基材的表面自由能、接觸角和流體的表面張力，可以獲得材料的粘合性、鋪展性、潤濕性等重要信息。

2、光學視頻接觸角測量儀的基本原理

表面張力常用的測試方法為平板法、圓環(huán)法、旋轉滴法、懸滴法和氣泡壓力法，平板法、圓環(huán)法主要是力學法測表面張力，方法較為單一?？紤]到材料的復雜性和多樣性，兼顧表面張力和接觸角等測試項目進而選用光學視頻接觸角測量儀（圖3），通過注射單元注射液滴，根據液滴外形，通過光學鏡頭形成影像，用懸滴法求算表面張力、界面張力；座滴法求算接觸角、前進角和后退角等的一種先進測試方法。

光學視頻接觸角測量儀的原理及應用

圖3 光學視頻接觸角測量儀（OCA 25）

3、光學視頻接觸角測量儀的主要應用

光學視頻接觸角測量儀具有諸多功能，可以對液體材料進行表面張力和界面張力測定，如表面活性劑、涂覆劑、油類及各種液體材料；同時可以測量液體在各種固體表面的接觸角，如玻璃板材、金屬基材、PCB、高分子薄膜等；通過測量上述參數，計算表面自由能、粘附功等。

序號	測試內容	示意圖
1	懸滴法測量各種液體的表面/界面張力及其極性、色散分量
2	液體在固體表面的鋪展、滲透、吸收等潤濕性行為；各種材料的接觸角測量，座滴法測量靜態(tài)接觸角；
3	液滴在材料表面的吸收動態(tài)，接觸角隨時間變化曲線分析
4	通過測量不同液體在固體材料上的靜態(tài)接觸角，從而計算固體的表面自由能及其極性色散分量分析；分析液體在固體表面的粘附功，評價固體表面均勻性和清潔度等

4、光學視頻接觸角測量儀適用的對象及標準方法

測試對象	標準方法
涂料、基材和顏料	ASTM D7334 - 08 (2013) 通過推進接觸角測量涂料、基材和顏料的表面潤濕性
固體圖層、基材和顏料	ASTM D 7490 - 13 使用接觸角測量固體涂層、基材和顏料的表面張力標準試驗方法
玻璃產品	GB/T 24368-2009 玻璃表面疏水污染物檢測接觸角測量法 ASTM C813-1990(2014) 用接觸角測量玻璃上疏水污染的標準試驗方法
薄膜	ASTM D2578-2017 聚乙烯和聚丙烯薄膜潤濕張力的標準試驗方法
各種液體	SY/T 5370-2018 表面及界面張力測定法（懸滴法）
油漆和清漆	ISO 19403-3-2017油漆和清漆-潤濕性第3部分用垂滴法測定液體的表面張力
油漆和清漆	DIN 55660-2 (2011-12-00) 油漆和清漆潤濕性第2部分通過測量接觸角來測定固體表面的自由表面能
油漆和清漆	DIN 55660-3 (2011-12-00) 油漆和清漆潤濕性第3部分用垂滴法測定液體的表面張力
油漆和清漆	DIN 55660-4 (2012-04-00) 油漆和清漆潤濕性第4部分從界面張力中測定液體表面張力的極性和分散性分數
油漆和清漆	DIN 55660-5 (2012-04-00) 油漆和清漆潤濕性第5部分通過對固體表面能的分散貢獻的接觸角測量來測定液體表面張力的極性和分散性分數
油漆和清漆	DIN 55660-6 (2014-10-00) 油漆和清漆潤濕性第6部分動態(tài)接觸角的測量
油漆和清漆	DIN 55660-7 (2014-10-00) 油漆和清漆潤濕性第7部分測量傾斜工作臺上的接觸角(滾轉角)

來源：Internet

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