尚高檢測　SGC系列接觸角測試方法

    接觸角因測試原理的不同大致可分為影像分析法、力測量法和滲透法3種：

A. 停滴法（Sessile Drop Method）：從毛細(xì)管口處至上而下滴出一液滴停在固體上表面，采集并分析液滴在固體上表面的角度，也稱座滴法、靜滴法、躺滴法或液滴法；

B. 停泡法（Captive Drop Method）：將固體放在液體上面，液體與固體間沒有空隙，用特制毛細(xì)管至下而上噴出氣泡，停在固體下表面，采集并分析浸入液體中氣泡在固體下表面的角度，也稱氣泡俘獲法或貼泡法；

C. 插板法（Inserting Plate Method）：將固體板插入液體中，通過改變固體板的插入角度，直至液面完全水平地達(dá)到固體的表面為止，采集并分析水平液面與固體板表面之間的夾角，也稱傾板法。因液體用量較多，且無法測出曲面、多點和大于90°的接觸角，所以應(yīng)用范圍較小。

    影像分析法是目前應(yīng)用較廣泛的接觸角測量方法，其使用環(huán)境遠(yuǎn)高于力測量法，如可測試高溫條件下樣品的接觸角；適用于各種形狀的樣品分析，如斜面、凹凸面和不可切割的樣品等。但其所有測試均存在人為誤差，如人為判斷接觸角切線和水平線的誤差，即使是軟件自動分析也會受限于測試區(qū)域內(nèi)的雜點干擾；測試前進(jìn)角和后退角過程中，不同液滴量的誤差也會導(dǎo)致接觸角值的誤差，相對于力測量法而言，這種缺陷是非常明顯的；且無法測試潤濕性粉體的接觸角。

    將一個固體樣品板浸入測試液體中，由于液體的表面張力以及固體的表面自由能的作用，稱重傳感器會感測到一個向下拉的力F，根據(jù)如下計算公式：
                   F=γ_LG·cosθ·P          (1)
(1)式中P為板的周長，因此只要測得力F的值，就可以看出接觸角θ值，當(dāng)然以上我們沒有考慮被測樣品的浮力。如果提升或降低樣品浸入的深度，就可以測得后退角或前進(jìn)角的值。

    力測量法可通過不斷的升降板測得整個樣品的平均接觸角值；分析接觸角隨時間的變化而變化的動態(tài)接觸角體系。但采用力測量法對于樣品材質(zhì)的均勻度和平整性要求較高；樣品要足夠小和輕，不能超過稱重傳感器的量程范圍，且周長、高度等幾何參數(shù)要已知；要保證有足夠量的液體讓樣品侵入；受溫度影響較大，無法測試高溫條件下樣品的接觸角。

A. 透過高度法：液面在毛細(xì)力的作用下會在粉體柱中上升，上升的最大高度h由下式?jīng)Q定：

                   h=-2·γ·cosθ/(ρ·g·r)           (2)
(2)式中γ為液體表面張力、θ為接觸角、ρ為液體密度值、g為重力加速度、r為粉體柱的等效毛細(xì)管半徑。由于粉體柱r值無法直接測定，通常采用標(biāo)準(zhǔn)液體校正的辦法來解決，即用一個已知表面張力、密度和對所研究粉末接觸角為0的液體先測定其透過高度。通過計算此時的透過高度換算出r值。然后再用另一種液體測定，計算出接觸角值。

    由于粉體柱的等效毛細(xì)半徑與其粒子大小、形狀及填裝緊密程度密切相關(guān)，故對樣品填裝方法的統(tǒng)一性十分重要，此外還需要足夠的平衡時間以保證達(dá)到毛細(xì)上升的最大值。

B. 透過速度法：根據(jù)Washburn方程可知，若液體由于毛細(xì)作用滲入半徑為r的毛細(xì)管中，滲透過程中壓縮粉體柱中的氣體而引起的壓力差的平方△P²是時間t的函數(shù)，其方程為：
                   △P²=[(β·γ·cosθ)÷η]×t           (3)
(3)式中β為與粉體柱本身性質(zhì)有關(guān)的參數(shù)、γ為液體表面張力、η為液體粘度；θ為潤濕接觸角。作出ΔP²—t關(guān)系圖，將得到一條近似的線性直線，求出斜率K，得到：

                   K=(β·γ·cosθ)÷η           (4)
從而可得：
                   θ=arcos(K·η)÷(β·γ)           (5)

(5)式中η/γ僅與潤濕液體的性質(zhì)有關(guān)，可以查表得到，K值也可以得到，關(guān)鍵是確定β值。一般用一種對樣品的潤濕角為零度的液體，即用完美潤濕液體(潤濕性最好的液體，其相應(yīng)的接觸角為0°)進(jìn)行實驗，得到相應(yīng)的β值，由它便可以測試出在同等實驗條件下其它液體與該粉體的接觸角。