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粘附的一般概念

粘合或涂覆时润湿性和粘附力的测量

作为界面化学的主要概念之一,“粘附”指界面层上彼此接触的两相的粘合。界面化学量(如表面自由能和粘附功)描述的是粘合、涂覆和印刷等工艺的粘附特性。表面张力和接触角测量有助于确保预清洁处理和不粘涂层的质量。

有关粘附的问题

  • 粘合时的粘附力
  • 固体表面色漆、清漆等涂料的稳定性
  • 印刷和印刷适性
  • 粘合或涂覆前清洁处理的质量检测
  • 不粘涂层的研发和测试
  • 颗粒和纤维的粘附

确保预清洁溶液的质量

具有低表面自由能的油脂和其他物质的污染会显著影响粘附力。因此,粘合或涂覆前通常需要清洁。通常清洁剂是可用我们的张力仪来表征的表面活性剂溶液,测得的表面张力值是溶液润湿性能的指标。良好的润湿是必要的,可以确保它与整个材料表面有良好接触。

表面活性剂清洁的作用主要是依靠表面活性剂分子疏水基交合,所谓胶束。开始产生胶束的溶液浓度被称为临界胶束浓度(CMC),CMC是表面活性剂效率的量度。我们的力学法表面张力仪 - K100能全自动测定CMC,可为选择合适的表面活性剂类型和用量提供参考。

可使用气泡压力张力仪检查清洁液的表面活性剂含量。为此,可用实验室仪器气泡压力张力仪 – BP100绘制校准曲线,然后在现场用手持仪器气泡压力张力仪 – BP50进行快速检查。

用接触角测量来检查清洁度和润湿性

我们的接触角测量仪可用来帮助检查清洁是否成功。由于接触角对表面上的化学差异具有非常灵敏的反应,可在不同位置测量接触角以评价清洁的均匀性。便携式表面分析仪 – MSA 可在任何尺寸的表面上轻松进行非破坏性检查。

可直接在相关物质上的接触角基础上测量粘合或涂敷过程的润湿性。还可控温测量,如在作业温度下研究热熔粘合剂的润湿性。

固体的粗糙度也对润湿性有很大的影响。因此,预处理过程通常包括表面粗糙化。结合润湿(前进角)时和去润湿(后退角)时的接触角测量可以表征粗糙度对润湿性的影响。

粘附力和长期稳定性的计算

表面自由能是与固体粘附力的最重要变量之一。具有高表面自由能的固体(如金属)通常更易于涂覆或粘合,对于具有低表面自由能的材料(特别是塑料),经常用电晕、等离子处理、火焰处理和化学处理等方法增加其表面自由能。

可根据几种液体的接触角值测定固体的表面自由能,然后通过分别测量两个表面的自由能就能计算两者的粘附力 - 粘附功,优化两相以得到最佳的粘附或涂覆效果。预处理的成功与否尤其体现在表面自由能的极性组分的含量,所以经常将极性基团引入表面以增加极性组分。

材料和涂层物质之间的界面张力是粘合固有稳定性的量度。此值应尽可能低;如果界面张力较高,当出现诸如水渗入小裂缝的情况时,涂层会更容易脱落(脱层)。
粉末或纤维上也可以测定上述参数。例如,可用此方法计算复合材料内纤维的粘附力或灰尘颗粒与墙壁的粘合性。

不粘涂层和自洁表面的表征

对炊具和卫生洁具等物品而言,需要有尽可能低的粘附力。不粘涂层(如PTFE或硅酮)的质量也可以根据接触角或表面自由能来测定,这里需要有大的水滴角和低表面自由能。

滚动角是具有最小粘附力且超疏水自清洁表面的关键性评价因素。我们的液滴形状分析仪利用倾斜装置测量滚动角,当装置倾斜到一定角度时,液滴会滚落或滑离该表面。

KRÜSS应用报告

AR272:为什么测试油墨无法显现出表面自由能的全部信息

测定了16种材料和等离子体处理的聚合物的表面自由能。在某些情况下,差异相当大。鉴于油墨测试不考虑表面自由能的极性部分,该差异是可以解释的。

AR271:采用单纤维接触角测量仪测量碳纤维的润湿性 - 可行性研究

可采用K100SF单纤维接触角测量仪测量碳纤维上非常低的湿润力,具有显著差异的接触角平均值能定量表示纤维的润湿性。

AR264:难以粘结的轻质金属

对用于车辆制造转化浴粘结的铝合金进行了研究,结果显示:不同的合金材料、停留时间和温度对所测量的表面自由能有不同的影响。

AR262:氧气—氦气等离子体常压处理对医用塑料表面能的影响

经过等离子体处理的聚合物表面改性显著提高了对水的浸润性,可以预计,这一发现将应用于医学领域以提高塑料的生物相容性。

AR256:塑料如何丧失疏水性

接触角测量结果证明了通过臭氧处理可以提高表面极性,研究结果还表明表面活化程度取决于处理的持续时间。

AR207:座滴法和悬滴法在胶印技术中的应用

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