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一、涂料潤(rùn)濕性的定義

 

潤(rùn)濕性是指物質(zhì)在另一個(gè)物質(zhì)表面形成接觸時(shí)，分子間作用力的表現(xiàn)。通常是指液體在與固體接觸表面上的吸附現(xiàn)象，即液體在接觸角范圍內(nèi)與固體之間的相互作用。潤(rùn)濕性是表征液體與固體接觸的性質(zhì)，直接影響液體在固體表面的傳輸、擴(kuò)散和吸附等過(guò)程。

在涂層領(lǐng)域，潤(rùn)濕性主要指涂層與基材之間的相互作用能力。潤(rùn)濕性好的涂層能夠更好地與基材結(jié)合，提高涂層的附著力、內(nèi)聚力和耐久性。

 

二、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

 

與涂料相關(guān)的潤(rùn)濕性標(biāo)準(zhǔn)主要有：

ASTM D7490-2008《用接觸角測(cè)量法測(cè)量固體涂料、襯底和顏料表面張力的試驗(yàn)方法》

 

ASTM D7334-2008(2022)《用先進(jìn)的接觸角測(cè)量法測(cè)定涂層、底層和顏料表面潤(rùn)濕性的規(guī)程》

 

DIN EN ISO 19403-1-2022《色漆和清漆 潤(rùn)濕性 第1部分：詞匯和一般原則》

 

ISO 19403-2-2024《色漆和清漆 潤(rùn)濕性 第2部分：用測(cè)量接觸角測(cè)定固體表面的表面自由能》

 

ISO 19403-3-2024《色漆和清漆 潤(rùn)濕性 第3部分：用懸滴法測(cè)定液體的表面張力》

 

ISO 19403-4-2017《色漆和清漆 潤(rùn)濕性 第4部分：從界面張力測(cè)定液體表面張力的極性和分散分?jǐn)?shù)》

 

ISO 19403-5-2017《色漆和清漆 潤(rùn)濕性 第5部分：從固體接觸角測(cè)量(僅對(duì)其表面能有分散作用)測(cè)定液體表面張力的極性和分散分?jǐn)?shù)》

 

ISO 19403-6-2017《色漆和清漆 潤(rùn)濕性 第6部分：動(dòng)態(tài)接觸角的測(cè)量》

 

ISO 19403-7-2017《色漆和清漆 潤(rùn)濕性 第7部分：傾斜臺(tái)上接觸角的測(cè)量(滾轉(zhuǎn)角)》

 

ISO 28199-2-2021《色漆和清漆 與噴涂應(yīng)用工藝有關(guān)的涂層系統(tǒng)性能評(píng)定 第2部分：顏色穩(wěn)定性、過(guò)程遮蓋力、再溶解、不粘附噴涂物吸收、潤(rùn)濕、表面紋理和斑紋》

 

三、潤(rùn)濕性的測(cè)定方法

 

潤(rùn)濕性可以通過(guò)接觸角 (contact angle, θ) 來(lái)量化，該接觸角是液體與固體表面相交處形成的角。

θ=0°	0°<θ<90°	θ=90°	90°<θ<180°	θ=180°
完全潤(rùn)濕	部分潤(rùn)濕或潤(rùn)濕	潤(rùn)濕與否的分界線	不潤(rùn)濕	完全不潤(rùn)濕

 

1. 接觸角測(cè)量?jī)x

接觸角測(cè)量?jī)x使用液體滴液法或傾斜盤(pán)法來(lái)測(cè)量接觸角。

液體滴液法：將一滴液體滴在固體表面上，通過(guò)圖像分析測(cè)量接觸角。

傾斜盤(pán)法：將固體樣品放置在傾斜的平臺(tái)上，液體逐漸添加到表面大直到它開(kāi)始流淌，接觸角可以從流淌開(kāi)始的平臺(tái)角度計(jì)算出來(lái)。

2. 濕潤(rùn)時(shí)間測(cè)量

濕潤(rùn)時(shí)間測(cè)量，即測(cè)量液體完全潤(rùn)濕表面所需的時(shí)間。這一方法通過(guò)將液體滴在表面上，并使用計(jì)時(shí)器記錄液體完全鋪展的時(shí)間來(lái)進(jìn)行測(cè)量。

 

3. 表面張力測(cè)量

表面張力測(cè)量可以間接地用于評(píng)估潤(rùn)濕性。

 

液體的表面張力會(huì)影響其潤(rùn)濕性。例如，水具有相對(duì)較高的表面張力。根據(jù)楊氏方程，液體表面自由能是解釋接觸角的力之一。高表面張力的液體有更大的分子內(nèi)聚力，這會(huì)導(dǎo)致水滴成珠。將一滴水和一滴油放在幾乎任何表面上，都會(huì)看到水的接觸角幾乎總是大于油的接觸角。假設(shè)兩個(gè)液滴的固體表面能相同，唯一的區(qū)別就是液體表面自由能在水中更高。如果在液相中加入表面活性劑，表面張力會(huì)降低，潤(rùn)濕性會(huì)增加。

 

液體的表面張力系數(shù)σ，是指在恒溫條件下，表面張力所引起的表面功與其引起的面積變化之比。

 

受表面活性劑特性的影響，液體中的表面活性劑在液體內(nèi)部保持平衡狀態(tài)；但在液體與空氣界面表面活性劑分子的親水基伸向液體，疏水基伸向空氣。

 

4. 原位掃描電鏡 (SEM)

原位SEM可用于觀察液體與固體表面之間的相互作用。通過(guò)在顯微鏡腔室中引入液體并將表面暴露在液體環(huán)境中，可以對(duì)潤(rùn)濕性進(jìn)行評(píng)估。

雖然接觸角和表面張力儀都涉及液體與固體表面的性質(zhì)，但它們所關(guān)注的方面不同。接觸角描述液體在固體表面上的潤(rùn)濕性質(zhì)，而表面張力儀用于測(cè)量液體分子之間的內(nèi)聚力，以評(píng)估液體本身的性質(zhì)。

 

四、潤(rùn)濕性調(diào)控的方法

 

改變涂層材料：選擇具有良好潤(rùn)濕性的涂層材料，如有機(jī)硅、聚氨酯等，可以提高涂層與基材之間的潤(rùn)濕性。

添加潤(rùn)濕劑：在涂層中添加潤(rùn)濕劑，如聚四氟乙烯 (PTFE) 、石墨烯等，可以增強(qiáng)涂層與基材之間的相互作用能力。

 

表面處理：對(duì)基材表面進(jìn)行處理，如清洗、活化等，可以去除表面污染物，提高涂層與基材之間的親和力。

 

涂層厚度：增加涂層厚度，可以提高涂層與基材之間的接觸面積，從而提高潤(rùn)濕性。

 

隨著技術(shù)的發(fā)展，潤(rùn)濕性調(diào)控技術(shù)也在不斷創(chuàng)新和完善。未來(lái)的研究方向可能包括新型潤(rùn)濕劑的開(kāi)發(fā)、基于納米技術(shù)的潤(rùn)濕性調(diào)控方法、智能化潤(rùn)濕性調(diào)控技術(shù)等。這些新技術(shù)將有助于提高涂層的性能，降低生產(chǎn)成本，滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。