[发明专利]一种涂层表面接触角测量装置及测试方法

说明书

技术领域

  本发明涉及一种涂层表面接触角测量装置及测试方法，属于材料性能评价试验设备技术领域。

背景技术

接触角是反应涂料层表面特性的重要参数，涂料的设计、使用过程中经常需要测量接触角的数值。用于涂层表面接触角的测量装置并不多见，现有材料表面接触角的测量装置，如对比文献（1）CN 101539502 B〔P〕、（2）CN 201811902 U〔P〕所介绍的是利用液滴体积和接触角的一一对应关系，得到多个对应于不同接触角的液滴的轮廓，建立液滴轮廓与接触角对应关系的数据库，然后将被测液滴的轮廓与数据库中液滴轮廓相对比，从而得到液体的接触角。测试装置一般包括加样系统、摄像系统和数据采集及计算机处理系统，所需设备较多，操作相对较复杂，摄像系统易老化，成像质量对测试结果影响较大。测试之前对每种材料需建立相应的数据库，测试工作量大，影响测试效率。因此，有必要开发一种操作简单、方便快捷，成本低廉，适用于研究不同涂层表面特性的接触角测量装置及测试方法。

发明内容

针对上述的不足，本发明提供一种涂料表面接触角测量装置和测试方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种涂层表面接触角测量装置，包括上部组合块、下部组合块、两块试片；所述的下部组块上设有两条平行的沟槽Ⅰ，所述的上部组块设有两条平行的沟槽Ⅰ，所述的试片通过沟槽Ⅰ和上部组合块、下部组块连接，试片间为平行窄缝，平行窄缝宽度与沟槽Ⅰ间距相同，沟槽Ⅰ宽度与试片厚度相同。

所述的试片为方形平板形状，尺寸为长度50～100 mm，高度50～80 mm。

试片间的平行窄缝宽度为1～2mm，窄缝上部组合块在与窄缝垂直的竖直面上设有一竖直向下的沟槽Ⅱ, 沟槽Ⅱ中心位置位于两平行沟槽Ⅰ之间的中点处，以限制测试窄缝内液面高度的钢丝竖直向下，并指向液面中心处。所述的上部组合块、下部组合块为边长介于5～20mm之间的长方体。所述的平行沟槽Ⅰ深度为2～8mm，宽度为0.5～3 mm。

一种涂层表面接触角测试方法，按如下步骤进行：将基片清洗烘干，将涂料均匀涂装在基片上，待涂层完全干燥固化后，试片即制作完成；

将涂层试片与组合块组装在一起，形成宽为1～2mm 的窄缝，有涂层的一侧位于窄缝内；

将涂层表面接触角测量装置竖直放入盛有液体的容器中，待液面静止后，测量窄缝内外液面高度，计算出窄缝内外液面高度差；

由计算出涂层与液体的接触角，其中h为窄缝内外液面高度差；ρ为液体比重；g为重力加速度；d为窄缝的宽度；α为液体的表面张力系数；θ为液体与所接触固体表面的接触角。盛有液体的容器中液体的深度大于组合块高度的1.5倍。

本发明的工作原理：

竖直放置于液体中的两平行板构成的窄缝，当达到受力平衡状态时，窄缝内外液面高度差满足：，即其中h为窄缝内外液面高度差；ρ为液体比重；g为重力加速度；d为窄缝的宽度；α为液体的表面张力系数；θ为液体与所接触固体表面的接触角。测得处于平衡状态窄缝内外液面高度差h，即可计算出液体与所接触表面的接触角θ。

本发明的有益效果： 1.该装置具有设备结构简单、易于加工制作、成本低廉、可拆卸、节省空间、设备不需要专门的维护与保养、经济性好。2.设备操作简单，测试人员无需专门培训，测试效率高，测试精度能满足科研、生产实际需求，适用范围广，可作为研究不同涂层表面特性的接触角测量装置及测试方法。

附图说明

图1为本发明涂层表面接触角测量装置结构示意图；

图2为本发明涂层表面接触角测量装置的主视图；

图3为本发明涂层表面接触角测量装置的左视图；

图4为本发明涂层表面接触角测量装置的俯视图；

其中：1.下部组合快；2.上部组合快；3.试片；4.沟槽Ⅰ；5.沟槽Ⅱ； 6.窄缝;  7.盛装液体的容器。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。