ASTM D7334-08 透過改善接觸角測量來測定塗料、基材和顏料的表面潤濕性的標準實踐

美國材料與試驗協會 (ASTM) 制定的標準「ASTM D7334-08 透過開發接觸角測量來對塗層、基材和顏料的表面潤濕性進行標準實踐」描述了當液滴施加到塗層表面、基材或預製顏料盤時測量接觸角的應用。

接觸角有兩種類型：前進角和後退角。標準僅涉及漸進接觸角。本應用程式旨在補充但無意取代用於進行測量的設備的製造商說明。

常見的測試液體是水，但也可以使用許多其他液體，例如溶劑、界面活性劑和分散劑溶液，甚至是液體染料。此應用基於測角測量法，涉及觀察固體基質上靜止的測試液滴。儘管接觸角受表面張力控制，但該標準不能用於直接測量表面張力。

就本標準而言，適用以下術語和定義：

• 前進接觸角是將液滴放置在表面後立即測量的接觸角。液滴具有允許液固界面面積的最大體積，任何增加都會導致液滴膨脹並增加液固界面面積。這可以被認為是液滴準備潤濕額外區域時的潤濕角。這是該方法和大多數塗層測量中使用的接觸角。
• 接觸角如圖所示，基體上的一滴液體與基體交點處所畫的切線之間的夾角。這是在液體、氣體（空氣）和固體相交的三相邊界處所形成的角度。
• 後退接觸角是材料從液滴中取出並收縮時測量的接觸角。液固界面面積將會減少。這就是潤濕角。
• 休眠液滴是水平表面上的一滴液體。
• 表面張力和表面能這兩個術語經常互換使用。它們在數值上相同，但單位不同。這些是測量由於表面不平衡的分子內聚力而產生的效應，這種效應導致表面收縮並表現得像薄膜或膜。表面分子比本體材料中的分子具有更高的自由能。多餘的自由能就是所謂的表面能。然而，通常測量的是表面張力，即打破一定長度的薄膜所需的力。

測試時，使用注射器將特定量的水或另一滴約定的測試液體滴入測試樣品。接觸角可以透過以下兩種方法之一測量：

• 透過裝有測角儀刻度的顯微鏡觀察靜止液滴，直接測量角度。
• 透過捕捉液滴的影像，然後用量角器測量或使用適當的軟體處理影像並測量角度。

此標準對於表徵表面的潤濕性很有用。易於潤濕的表面更容易形成良好的附著力和外觀，且不容易出現與表面張力有關的缺陷，如蠕變、縮孔、針孔和橘皮。

此標準也可用於測試顏料表面的潤濕性，特別是潛在的界面活性劑或樹脂基分散劑或研磨基料的潤濕性。容易潤濕的顏料更有可能更容易分散，而潤濕目標顏料的分散劑/研磨基底更有可能很好地分散這些顏料。

雖然接觸角受測試液體和測試表面的表面張力控制，但該角度不能提供直接的表面張力值。

較低的前進接觸角值（高達 45 度）表示潤濕，而 10 到 20 度的角度表示優異的潤濕。

可以使用水作為測試液體來確定（透過漸進式接觸角）表面是親水性（角度高達 45 度）、疏水性（角度至少為 90 度）還是介於兩者之間（角度在 45 度和 90 度之間）。水接觸角已用於預測清潔作業前後的表面清潔度、水性塗料潤濕表面的難易度以及沖洗操作的有效性。

有機液體（例如溶劑）也可用於表徵基材、塗層或顏料。產生的接觸角取決於液體和測試表面的表面張力。表面張力（能量）較低的測試表面不會被表面張力較高的液體潤濕。

除了水和溶劑之外，還可以使用界面活性劑分散體或分散劑溶液來測試顏料表面。任何作為測試顏料潛在分散劑的測試液體都必須徹底潤濕顏料，否則它將無法起到分散劑的作用。

接觸角測量可用於繪製表面的親水性、低表面張力成分或污染物的存在或成分差異。需要其他分析方法，例如紅外線顯微鏡，來識別引起接觸角差異的化學部分。

此測試方法幾乎適用於所有塗料和基材，並且可以透過將顏料粉末壓縮成固體圓盤擴展到顏料。

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