Método de prueba estándar ASTM C813-20 para contaminación hidrofóbica en vidrio mediante medición del ángulo de contacto

El estándar “ASTM C813-20 Método de prueba estándar para contaminación hidrofóbica en vidrio mediante medición del ángulo de contacto” desarrollado por la Sociedad Estadounidense de Pruebas y Materiales (ASTM) describe un método de prueba para detectar contaminación hidrofóbica en superficies de vidrio mediante mediciones del ángulo de contacto. Cuando se realiza correctamente, este método de prueba permite la detección de fracciones de contaminantes orgánicos hidrófobos en capas monomoleculares. Las superficies muy rugosas o porosas pueden reducir significativamente la sensibilidad de este método de prueba.

Para los propósitos de esta norma,

• El ángulo de contacto de equilibrio se refiere al ángulo que se puede observar inmediatamente después de aumentar el tamaño de una gota de líquido.
• Hidrófilo se refiere a ser humectable y tener una fuerte afinidad por el agua. Las superficies perfectamente hidrófilas exhiben un ángulo de contacto cero.
• Hidrofóbico se refiere a no humedecerse y tener poca afinidad por el agua. Las superficies hidrofóbicas exhiben ángulos de contacto significativamente mayores que cero (generalmente mayores que 45 grados para el ángulo de equilibrio).
• El ángulo de retroceso es el ángulo más pequeño que se puede observar cuando se reduce el tamaño de una gota de líquido.
• Una gota inmóvil es una gota de líquido que descansa sobre la parte superior de una superficie horizontal.

La prueba del ángulo de contacto se realiza depositando gotas de agua destilada con permanganato o agua reactiva que cumplan con la "Especificación estándar ASTM D1193-06 para agua reactiva" sobre la superficie que se va a probar usando una jeringa hipodérmica montada. Las gotas en cuestión se depositan para medir el ángulo de contacto de equilibrio, como se describe aquí.

Las mediciones se realizan mediante uno de dos métodos bien conocidos:

• Obtener imágenes de la gota fija con un microscopio de comparación equipado con una escala goniómetro que mide directamente el ángulo
• Fotografiar la caída estacionaria y medir el ángulo con un transportador.

La interpretación de las mediciones se basa en el hecho de que la contaminación orgánica en las superficies produce ángulos de contacto significativamente mayores que los ángulos cercanos a cero medidos en superficies limpias o contaminadas con materiales hidrófilos.

La prueba del ángulo de contacto no es destructiva y puede usarse para controlar y evaluar los procesos de eliminación de contaminantes hidrofóbicos. La prueba también se puede utilizar para la detección y control de contaminantes hidrofóbicos en entornos de procesamiento. Para esta aplicación, se expone una superficie libre de películas hidrofóbicas a condiciones ambientales y luego se prueba.

La pérdida de sensibilidad puede ser causada por cualquiera de estos factores:

• Presencia de sustancias hidrófilas, como detergentes de limpieza residuales, en la superficie a probar o en el agua utilizada para la prueba.
• Una superficie inusualmente rugosa o porosa.

El equipo utilizado en estas pruebas incluye:

• Microscopio comparador de bajo consumo (5 a 50×) con escala goniómetro y fuente de luz para iluminación de pequeñas gotas.
• Cámara que puede tomar fotografías de la caída si se utiliza este método alternativo.
• Transportador para medir ángulos si se utiliza un método alternativo.
• Jeringa hipodérmica o bureta micrométrica en soporte fijo. La aguja de la jeringa o la punta de la bureta deben ser de calibre BD 20 a 26 o equivalente y tener una punta perfectamente limpia, de corte cuadrado y libre de cualquier material extraño que pueda obstruir la formación de gotas.
• Placa móvil para montar la muestra mientras se observa el perfil de caída.

Los reactivos y materiales utilizados en estas pruebas incluyen:

• Pureza del agua: Generalmente, es suficiente agua reactiva Tipo II conforme a ASTM D1193-06 o agua destilada de una solución de permanganato de potasio de 3 g/L. El agua utilizada debe estar libre de sustancias hidrófobas e hidrófilas. Para probar si el agua está libre de contaminación hidrofóbica, se debe usar una hoja de mica recién cortada como superficie de prueba para medir el ángulo de contacto de equilibrio del agua como se describe en esta norma. Si el promedio de dos determinaciones de ángulos de contacto de equilibrio no es inferior a 4 grados, se requiere una mayor purificación del agua.
• Miguel.
• Hoja de politetrafluoroetileno.

Se deben medir los ángulos de contacto del agua sobre el politetrafluoroetileno limpio para garantizar que el operador esté familiarizado con la prueba y para verificar el equipo y las técnicas.

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