ASTM D5946-17 使用水接触角测量法对电晕处理聚合物薄膜进行标准测试方法

美国材料与试验协会（ASTM）制定的标准《ASTM D5946-17 使用水接触角测量对电晕处理过的聚合物薄膜进行标准测试方法》描述了一种测量水滴在电晕处理过的聚合物薄膜表面的接触角的测试方法。该标准与国际标准化组织（ISO）发布的《ISO 15989塑料-薄膜和片材-电晕处理薄膜的水接触角测量》标准基本相同。

就本标准而言，静态接触角是指当液滴静止在平坦的固体表面上时，在三个相点处绘制的液滴表面的切线与基材表面之间的角度。接触角值可以通过如下方法确定：

• 使用各种投影或反射装置分析液滴图像，并使用量角器通过光标线的切向对齐或使用参考对齐程序直接测量接触角（ASTM D724 标准测试方法）
• 使用各种投影或反射装置分析液滴图像，并测量基材表面的高度和宽度，以计算标准中规定的接触角。

第一种方法可能会有偏差，因为在三相点处通过视觉找到液滴图像的切线具有主观性。如果要使用此方法，则必须确定每个操作员测量的偏差。由于第二种方法使用了液滴的测量尺寸，因此预计偏差较小。尚未使用这些不同程序进行比较分析。因此，在比较这些不同方法的数据时应谨慎。当接触角大于90度时，第二种方法可能不适用。

在ASTM D5946-17标准测试方法中，将水滴放在薄膜样品表面，测量并取平均值。

聚合物薄膜保留油墨、涂料、粘合剂等的能力主要取决于其表面的特性，并且可以通过几种表面处理技术之一来改善。已发现电晕处理等放电处理可以增加聚合物薄膜的润湿电压。该过程越强烈，表面与不同极性界面的反应就越活跃。因此，如果油墨、涂料或粘合剂含有极性官能团，则可以将聚合物薄膜表面的接触角与其接受和保留油墨、涂料、粘合剂的能力联系起来。接触角本身并不是衡量油墨、涂层或粘合剂附着力的完全可接受的标准。

聚合物薄膜的润湿电压属于一组没有准确标准的物理参数。聚合物的润湿应力无法直接测量，因为固体不会因表面能而发生明显形状变化。已经提出了许多间接方法。不同的测试方法往往会对同一样本产生不同的结果。固体表面能的实际测定利用了固体与测试液体的相互作用。

尽管工业上传统上以达因/厘米来定义聚合物薄膜的表面光洁度水平，但这些值是从对观察到的测试流体行为的主观解释中得出的。

标准中给出的水接触角值范围可作为定义聚烯烃和许多其他最初具有较低表面能的聚合物薄膜的表面处理水平的指南。应通过对每种特定薄膜和工艺进行能力研究来确定测试对聚合物薄膜的规格验收、生产控制和最终用途的适用性。

在几乎所有材料中，当你从一个点移动到另一个点时，接触角都会发生变化。电晕处理装置对薄膜进行不均匀处理也会增加结果的差异性。因此，需要进行多次测量才能反映工艺和表面粗糙度的变化。

在空气存在的情况下，与液滴接触的聚合物薄膜的润湿应力是空气-薄膜和薄膜-液体界面的表面能的函数。测试液体或薄膜中的任何表面活性剂污染痕迹都可能影响结果。因此，重要的是不要接触或摩擦待测试的薄膜表面的任何部分，所有设备都要一丝不苟地清洁，并小心保持水的纯度。尤其是玻璃仪器，很容易被表面张力很低的清洁剂污染，除非采取特殊的预防措施以确保不会受到污染，例如用铬硫酸清洗并用蒸馏水冲洗。

防滑、抗静电或抗粘连等添加剂的存在会改变薄膜的表面，因为这些添加剂会随着时间的推移而浸出到表面。薄压花膜给测量带来了更多的变化。

聚合物薄膜在加工过程中经常会产生静电荷。电晕处理通常会使问题变得更糟。对于表面测量，薄膜样品可以承受加工过程中产生的静载荷，或者在样品支架表面滑动时通过摩擦获得载荷。

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