如何通過接觸角測量來評估表面清潔度

作者：Susanna Laurén，Biolin Scientific

表面潔凈度是很多領域研究的重要問題。在涂層、油漆或印刷等應用中尤其重要。如果涂覆涂層的表面不干凈，則涂層與基材之間的附著力會很差。有許多不同方法可確保工業環境中的表面清潔度，例如密集洗滌循環或等離子清洗。但是，如何確定清潔過程是否有效，目前可能花費大量時間來研究，實際上可以快速判斷。接觸角測量是一種快速且靈敏的方法來表征清潔的有效性，它還可以用作質量控制工具以確保合適的表面性能。

使用接觸角評估金屬表面的清潔度

干凈的金屬表面具有較高的表面自由能，與水接觸角較低。理論上來說天然金屬表面具有極高的表面自由能，甚至超過1000mN/m，這是由于將金屬原子固定在一起的強金屬鍵引起的。然而由于表面能如此之高，在實際應用中完全干凈的金屬會立即與空氣中的分子發生反應，造成表面污染。因此理論表面自由能在實際應用中從未被測量過，但清潔表面和污染表面之間存在明顯差異。

在金屬涂層前，需要對其進行清潔以除去油脂或其他污染物。在下表1中，在任何清潔程序前后立即測量銅和鎳表面上的水接觸角。在肥皂溶液中進行超聲波清洗后大部分污染物已經被去除，可通過額外的清潔步驟進一步減小接觸角。

使用接觸角評估聚合物表面清潔度

對于聚合物使測量其與水的接觸角不那么簡單，因為干凈的聚合物表面上的水接觸角數值很高。查看上表，受污染的聚四氟乙烯上的水接觸角低于天然聚四氟乙烯表面的假設（120°是理論值）。最 后一個清潔步驟是用刀片進行處理，提高了接觸角，但接觸角的提高是由于粗糙度的增加而不是清潔度的問題。

為了評估聚合物表面的清潔度，測量前進角和后退角更為適用。從下面的數據中可以看出，所有樣品清洗前后的后退角都有明顯的差異。

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參考文獻

[1] Horsthemke and J.J. Schr?der, “The wettability of industrial surface: contact angle measurements and thermodynamic analysis”, Chemical Engineering and Processing: Process Intensification 19 (1985) 277

標簽：接觸角測量儀