[发明专利]一种用于测定表面浸润性质的多功能接触角原位测试池及其应用

说明书

本发明涉及一种用于测定表面浸润性质的多功能接触角原位测试池及其应用，包括高压圆筒、样品测控机构、样品位置调控机构；高压圆筒是整个原位测试池的主体，分别与样品测控机构、样品位置调控机构连接，通过样品位置调控机构来控制样品的释放位置，通过样品测控机构来调整高压圆筒内的测试环境。本发明原位测试池可以预先对待测的固体衬底表面进行清洗、修饰和改性，并在高压、特种气氛以及高温下测定液体及熔体与固体表面的接触角，对二者在界面上的浸润性能进行评估。利用本发明的原位测试池得到的数据，可以为表面改性及处理、多组份复合材料和结构的设计提供重要依据。

技术领域

本发明涉及一种用于测定表面浸润性质的多功能接触角原位测试池及其应用，属于新材料及化工设备技术领域。

背景技术

界面浸润性能在现代材料设计、化学研究和化工生产中具有十分重要的影响，与之相关的研究工作引起了越来越广泛的关注。无论是超疏水/超亲水界面的构建，还是化工设备表面防护层的设计和制造，以及多组分有机-无机复合功能材料界面结构的设计，都与界面浸润性能息息相关。为此，人们对多种液-固界面以及熔体-固体界面的接触角进行了测量，得到了大量具有很高参考价值的数据。但是，如果能够在各种特殊条件(高压、高温、不同的表面状态以及各种活性气氛)下连续地测定液-固界面以及熔体-固体界面的接触角，并搞清楚这些特殊条件对界面接触角的影响规律，势必会为化工设备表面防护层以及多组份复合材料的设计和制造提供更多、更重要的依据。

但是，到目前为止还没有能够实现这种功能的设备，特别是一种能够在极端条件下原位实时测定界面接触角的设备。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种用于测定表面浸润性质的多功能接触角原位测试池，其可以在多种特殊条件(包括对固体衬底表面进行预修饰、高压、高温、特种气氛)下连续、实时地测定液-固及熔体-固体界面接触角，从而对二者的浸润性能进行评估。

本发明还提供上述一种用于测定表面浸润性质的多功能接触角原位测试池的工作方法。

本发明的技术方案如下：

一种多功能接触角原位测试池，包括高压圆筒、样品测控机构、样品位置调控机构；

高压圆筒的左右两端由内至外依次安装有支撑圆环、窗口片、密封垫片、密封锤、密封圈和压紧法兰，压紧法兰与高压圆筒固定连接；高压圆筒的外周壁设置有加热炉丝和保温层，保温层的两端通过定位法兰盘紧固且定位法兰盘与高压圆筒固定连接；

样品测控机构包括导热导流圆筒、样品台和热电偶，导热导流圆筒置于高压圆筒内腔且样品台放置在导热导流圆筒内，热电偶穿过保温层、高压圆筒、导热导流圆筒后一端与样品台接触；

样品位置调控机构包括高压连接管、样品导向管、高压钢管、样品推杆；高压连接管贯穿保温层且底端与高压圆筒固定连接，顶端与高压钢管连接，样品导向管置于高压连接管内，样品推杆置于高压钢管内且样品推杆的底端位于样品导向管内；

或样品位置调控机构包括高压连接管、液体滴加管，高压连接管贯穿保温层且底端与高压圆筒固定连接，顶端与液体滴加管连接，液体滴加管上设有液体开关阀门。

优选的，所述高压圆筒内腔连接一充排气管，充排气管上设置有充排气阀门。此设计的好处是，通过充排气管连接气泵，对高压圆筒内腔进行充排气来调节高压圆筒的内压力以及更换不同的气体气氛。

优选的，所述高压圆筒的内腔两端呈阶梯状，支撑圆环、窗口片、密封垫片、密封锤、密封圈、压紧法兰位于两端的阶梯孔内。

优选的，所述压紧法兰通过拉紧螺杆与高压圆筒固定连接。

优选的，所述定位法兰盘通过定位销钉与高压圆筒固定连接。

优选的，所述热电偶插入电偶管内用于测量温度，电偶管通过锁母与高压圆筒固定连接。