ASTM D7334-08 通过改善接触角测量来测定涂料、基材和颜料的表面润湿性的标准实践

美国材料与试验协会 (ASTM) 制定的标准“ASTM D7334-08 通过开发接触角测量来对涂层、基材和颜料的表面润湿性进行标准实践”描述了当液滴施加到涂层表面、基材或预制颜料盘时测量接触角的应用。

接触角有两种类型：前进角和后退角。该标准仅涉及渐进接触角。本应用程序旨在补充但无意取代用于进行测量的设备的制造商说明。

常见的测试液体是水，但也可以使用许多其他液体，例如溶剂、表面活性剂和分散剂溶液，甚至液体染料。该应用基于测角测量法，涉及观察固体基质上静止的测试液滴。尽管接触角受表面张力控制，但该标准不能用于直接测量表面张力。

就本标准而言，适用以下术语和定义：

• 前进接触角是将液滴放置在表面后立即测量的接触角。液滴具有允许液固界面面积的最大体积，任何增加都会导致液滴膨胀并增加液固界面面积。这可以被认为是液滴准备润湿额外区域时的润湿角。这是该方法和大多数涂层测量中使用的接触角。
• 接触角是如图所示，基体上的一滴液体与基体交点处所画的切线之间的夹角。这是液体、气体（空气）和固体相交的三相边界处形成的角度。
• 后退接触角是材料从液滴中取出并收缩时测量的接触角。液固界面面积将会减小。这就是润湿角。
• 休眠液滴是水平表面上的一滴液体。
• 表面张力和表面能这两个术语经常互换使用。它们在数值上相同，但单位不同。这些是测量由于表面不平衡的分子内聚力而产生的效应，这种效应导致表面收缩并表现得像薄膜或膜。表面分子比本体材料中的分子具有更高的自由能。多余的自由能就是所谓的表面能。然而，通常测量的是表面张力，即打破一定长度的薄膜所需的力。

测试时，使用注射器将特定量的水或另一滴约定的测试液体滴入测试样品。接触角可以通过以下两种方法之一测量：

• 通过装有测角仪刻度的显微镜观察静止液滴，直接测量角度。
• 通过捕捉液滴的图像，然后用量角器测量或使用适当的软件处理图像并测量角度。

该标准对于表征表面的润湿性很有用。易于润湿的表面更容易形成良好的附着力和外观，并且不容易出现与表面张力有关的缺陷，如蠕变、缩孔、针孔和橘皮。

该标准还可用于测试颜料表面的润湿性，特别是潜在的表面活性剂或树脂基分散剂或研磨基料的润湿性。容易润湿的颜料更有可能更容易分散，而润湿目标颜料的分散剂/研磨基料更有可能很好地分散这些颜料。

虽然接触角受测试液体和测试表面的表面张力控制，但该角度不能提供直接的表面张力值。

较低的前进接触角值（高达 45 度）表示润湿，而 10 到 20 度的角度表示优异的润湿。

可以使用水作为测试液体来确定（通过渐进接触角）表面是亲水性（角度高达 45 度）、疏水性（角度至少为 90 度）还是介于两者之间（角度在 45 度和 90 度之间）。水接触角已用于预测清洁操作前后的表面清洁度、水性涂料润湿表面的难易程度以及冲洗操作的有效性。

有机液体（例如溶剂）也可用于表征基材、涂层或颜料。产生的接触角取决于液体和测试表面的表面张力。表面张力（能量）较低的测试表面不会被表面张力较高的液体润湿。

除了水和溶剂之外，还可以使用表面活性剂分散体或分散剂溶液来测试颜料表面。任何作为测试颜料潜在分散剂的测试液体都必须彻底润湿颜料，否则它将无法起到分散剂的作用。

接触角测量可用于绘制表面的亲水性、低表面张力成分或污染物的存在或成分差异。需要其他分析方法，例如红外显微镜，来识别引起接触角差异的化学部分。

该测试方法几乎适用于所有涂料和基材，并且可以通过将颜料粉末压缩成固体圆盘扩展到颜料。

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