[发明专利]过滤材料接触角的测定方法

说明书

本发明通过过滤材料针对不同润湿剂的平均开孔压力来测定接触角，不仅可以测定过滤材料表面的接触角，还可以测定过滤材料孔道内的接触角，既可以测定过滤材料的气/液/固接触角，又可以测定其液/液/固接触角。本发明操作简便、快速，测试设备简单，测试成本低，解决了因过滤材料快速吸收液体而导致接触角难以精确测定的难题，适用于各种过滤材料。本发明中的接触角测定方法只对起过滤作用的通孔有响应，对起不到过滤作用的盲孔没有响应，测定结果更有价值。

技术领域

本发明的技术领域是过滤材料的性能检测，具体涉及一种测量液体对过滤材料接触角的方法。

技术背景

润湿性是固体材料与液体相互作用的基本属性，它的检测对液体环境下固体材料的开发和应用十分重要。润湿性的好坏一般可以通过固体材料与液体的接触角来评价。当液滴接触固体材料表面并达到稳态时，固液界面边缘沿液面的切线与固体表面的夹角θ即为接触角。一般以90°为分界线，θ越接近0°则润湿性越好，越接近180°则润湿性越差。当液体为水时，θ＜5°(也有人定义θ＜10°)为超亲水，θ＞150°为超疏水。大多数情况下，人们所说的接触角实际上都是指表面致密、光滑、平整的固体材料接触角，其测量方法很多[T.T.Chau.A review of techniques for measurement of contact angles and theirapplicability on mineral surfaces.Minerals Engineering，2009，22：213-219；赵振国等.接触角及其在表面化学研究中的应用.化学研究与应用，2000，12：370-374.]，一般分为角度测量法、高度测量法和重力测量法三大类，而且每一大类中又包含多种方法。例如角度测量法中的切线法：当液滴在固体表面达到稳态后，直接测量气/液界面切线与液/固界面的夹角θ。高度测量法中最常用的是小球冠法：液滴轻轻滴在固体表面并达稳态后，忽略重力的影响，利用几何关系可以得出：θ＝2 arctan(h/r)，其中h为液滴的球冠高度、r为液滴与固体表面接触圆的半径。重力测量法中的Wilhelmy吊片法：当悬挂的薄片与液体接触时，液体沿薄片向上浸润就会对薄板产生向下的拉力，利用薄板接触液体前后的重力差和液体对薄板的浮力即可计算接触角。不同的测定方法各有优缺点，需根据待测固体与液体性质进行选择。

除致密固体外，粉体材料润湿性的测定也十分重要。粉体材料接触角的测量方法有座滴法、Wilhelmy吊片法，毛细管上升法等。座滴法是先将粉末压平然后测该平整表面的接触角，但在压实过程中粉末颗粒表面可能会改变。液体向粉末中的渗透严重影响接触角的测定，另外颗粒间的空气和表面粗糙度都可能导致大的测量误差。Wilhelmy吊片法：将粉末涂敷于基材薄板表面(必要时可用胶粘接)，也可将粉体压制成圆片或长方形薄片。该法操作不慎容易数据失真。毛细管上升法(又称柱状灯芯法)：将粉体材料填充到毛细管中，底端用透过性材料封堵并垂直放入液体中，根据毛细管中粉末毛细力所能够吸取的液体量来计算接触角。粉体材料接触角的测量方法还有很多，但每种方法都有巨大的局限性，Alghunaim等对此进行了全面总结[A.Alghunaim，et al.Techniques for determiningcontact angle and wettability of powders.Powder Technology，2015，287：201-215.]。