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我终于能够准确地测量高粘度涂料的表面张力

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“表面张力”对于涂料是个很重要的性能指标,因为涂料的表面张力与色漆制造、涂料喷涂施工及涂膜质量都有着密切的关系。一般来说,低表面张力的液体涂料有利于涂膜对基底材的润湿,便于涂膜的流平,提高涂膜对底材的附着力。在涂料油墨配方研究领域中表面张力的测量以前都采用du No y(铂金环)环法、Wilhelm(铂金)板法。可是在使用基于铂金板和铂金环法的表面张力分析仪来测量高粘度涂料样品的表面张力时,铂金板和铂金环通常都躺在涂料的表面,无法全部沉降到涂料的粘性液体中去。

即使铂金板或铂金环浸入到涂料样品中去后,在将铂金环提出液面时,由于样品的粘度太大,出现液体可能拉不起来;即使液体被拉起来,铂金环也会发生形变,计算出的表面张力存在着较大的误差。因此以前我在研究开发高粘度的涂料样品时,一直苦恼找不到一款比较好的表面张力仪来测量高粘度的涂料样品的表面张力。现在幸运的是,我在市面上找到了一款芬兰Kibron公司的表面张力仪,帮我实现了对高粘度涂料样品的表面张力的准确测量。下面我详细介绍一下表面张力的测量过程。

我配置了几组不同成分的涂料样品,如图1所示。可以看出这些样品的粘度都非常大,粘度范围为1000-15000 mPa.s。该仪器的操作过程很简单,首先是使用纯水(纯水的表面张力为72.8 mN/m)对仪器进行校正,然后依次将样品(1-2 mL)转移至一个3 mL的样品杯中进行测量。从测量数据来看(图1所示),所配不同类型的涂料的表面张力值在10-28 mN/m之间。测量开始时该涂料的表面张力值会随着时间的推移而变大,大约5分钟左右逐渐趋于稳定。从图中的曲线趋势可以看出,产生这种现象的原因是因为涂料中有机溶剂的挥发,导致涂料的表面张力变大,从而产生了梯度表面张力。

这说明该表面张力仪测量的表面张力数据非常准确,可以准确地测出涂料因溶剂挥发而引起的表面张力的细微变化。能够准确地测出表面张力这样细微的变化当然与该仪器中的精密分析天平有关,该微量天平灵敏度高(0.2 g)。使用的探针具有良好的表面润湿性能,探针的直径小(0.51 mm),在测量这些高粘度样品时,不会发生形变,探针很容易扎入到样品液面下去,从而得到准确的表面张力数值。芬兰Kibron表面张力仪的另一个优势就是相比于其他类型的表面张力测量仪,所需的样品量少(1-2 mL),我们在使用昂贵样品来开发新型涂料时可以很好地节省成本。