ASTM C813-20 通过接触角测量测量玻璃疏水性污染的标准测试方法

美国材料与试验协会（ASTM）制定的标准“ASTM C813-20 通过接触角测量测量玻璃疏水性污染的标准测试方法”描述了一种通过接触角测量来检测玻璃表面疏水性污染的测试方法。如果进行得当，该测试方法能够检测单分子层中有机污染物的疏水部分。非常粗糙或多孔的表面会显着降低该测试方法的灵敏度。

就本标准而言，

• 平衡接触角是指液滴尺寸增大后立即可以观察到的角度。
• 亲水性是指可润湿，对水有很强的亲和力。完全亲水的表面表现出零接触角。
• 疏水性是指不可润湿，与水几乎没有亲和力。疏水表面的接触角明显大于零（平衡角通常大于 45 度）。
• 后退角是当液滴尺寸减小时可以观察到的最小角度。
• 静滴是静止在水平表面上侧的一滴液体。

接触角测试是通过使用安装的皮下注射器将符合“ASTM D1193-06 活性水标准规范”的高锰酸盐蒸馏水或活性水液滴沉积到待测表面上来进行的。沉积所讨论的液滴以测量平衡接触角，如此处所述。

测量通过两种众所周知的方法之一进行：

• 使用配有测角仪刻度尺的比较显微镜对固定液滴进行成像，可直接测量角度
• 拍摄静止水滴并用量角器测量角度

对测量结果的解释基于以下事实：表面上的有机污染导致接触角明显高于在清洁表面或被亲水材料污染的表面上测量的接近零的角度。

接触角测试是非破坏性的，可用于控制和评估疏水性污染物的去除过程。该测试还可用于检测和控制加工环境中的疏水性污染物。对于此应用，将不含疏水膜的表面暴露于环境条件下，然后进行测试。

敏感性丧失可能由以下任何因素引起：

• 待测表面或用于测试的水中存在亲水物质，例如残留的清洁剂
• 异常粗糙或多孔的表面

这些测试中使用的设备包括：

• 低功率比较显微镜（5 至 50×），配有测角仪刻度和用于照明小液滴的光源。
• 如果使用这种替代方法，相机可以拍摄水滴的照片。
• 如果使用替代方法，则使用量角器测量角度。
• 固定安装的皮下注射器或测微滴定管。注射器针头或滴定管尖端应为 BD 规格 20 至 26 或同等规格，并具有完全干净的方形切割尖端，没有任何可能阻碍液滴形成的异物。
• 可移动板，用于在观察液滴轮廓的同时安装样品。

这些测试中使用的试剂和材料包括：

• 水的纯度：一般采用符合ASTM D1193-06的II型试剂水或3g/L高锰酸钾溶液的蒸馏水即可。使用的水必须不含疏水性和亲水性物质。为了测试水是否没有疏水性污染，应使用新切割的云母片作为测试表面，按照本标准所述测量水的平衡接触角。如果两次这样的平衡接触角测定的平均值不小于4度，则需要进一步净化水。
• 米卡。
• 聚四氟乙烯板材。

应测量水在干净的聚四氟乙烯上的接触角，以确保操作员熟悉测试并检查设备和技术。

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