一種塗層表面接觸角測量裝置及測試方法
2023-04-25 02:40:51 3
專利名稱：一種塗層表面接觸角測量裝置及測試方法
技術領域：
本發明涉及一種塗層表面接觸角測量裝置及測試方法，屬於材料性能評價試驗設備技術領域。
背景技術：
接觸角是反應塗料層表面特性的重要參數，塗料的設計、使用過程中經常需要測量接觸角的數值。用於塗層表面接觸角的測量裝置並不多見，現有材料表面接觸角的測量裝置，如對比文獻(I)CN 101539502 B〔P〕、(2) CN 201811902 U〔P〕所介紹的是利用液滴體積和接觸角的一一對應關係，得到多個對應於不同接觸角的液滴的輪廓，建立液滴輪廓與接觸角對應關係的資料庫，然後將被測液滴的輪廓與資料庫中液滴輪廓相對比，從而得到液體的接觸角。測試裝置一般包括加樣系統、攝像系統和數據採集及計算機處理系統， 所需設備較多，操作相對較複雜，攝像系統易老化，成像質量對測試結果影響較大。測試之前對每種材料需建立相應的資料庫，測試工作量大，影響測試效率。因此，有必要開發一種操作簡單、方便快捷，成本低廉，適用於研究不同塗層表面特性的接觸角測量裝置及測試方法。發明內容
針對上述的不足，本發明提供一種塗料表面接觸角測量裝置和測試方法。
本發明解決其技術問題所採用的技術方案是一種塗層表面接觸角測量裝置，包括上部組合塊、下部組合塊、兩塊試片；所述的下部組塊上設有兩條平行的溝槽I，所述的上部組塊設有兩條平行的溝槽I，所述的試片通過溝槽I和上部組合塊、下部組塊連接，試片間為平行窄縫，平行窄縫寬度與溝槽I間距相同，溝槽I寬度與試片厚度相同。
所述的試片為方形平板形狀，尺寸為長度50 100 mm,高度50 80 mm。
試片間的平行窄縫寬度為1 2mm，窄縫上部組合塊在與窄縫垂直的豎直面上設有一豎直向下的溝槽II，溝槽II中心位置位於兩平行溝槽I之間的中點處，以限制測試窄縫內液面高度的鋼絲豎直向下，並指向液面中心處。所述的上部組合塊、下部組合塊為邊長介於5 20mm之間的長方體。所述的平行溝槽I深度為2 8mm，寬度為0. 5 3 mm。
—種塗層表面接觸角測試方法，按如下步驟進行將基片清洗烘乾，將塗料均勻塗裝在基片上，待塗層完全乾燥固化後，試片即製作完成；將塗層試片與組合塊組裝在一起，形成寬為1 2mm的窄縫，有塗層的一側位於窄縫內；將塗層表面接觸角測量裝置豎直放入盛有液體的容器中，待液面靜止後，測量窄縫內外液面高度，計算出窄縫內外液面高度差；由計算出塗層與液體的接觸角，其中h為窄縫內外液面高度差；P為液體比重；g為重力加速度；d為窄縫的寬度；α為液體的表面張力係數；θ為液體與所接觸固體表面的接觸角。盛有液體的容器中液體的深度大於組合塊高度的1.5倍。
本發明的工作原理豎直放置於液體中的兩平行板構成的窄縫，當達到受力平衡狀態時，窄縫內外液面高度差滿足，即其中h為窄縫內外液面高度差；P為液體比重；g為重力加速度；d為窄縫的寬度；α為液體的表面張力係數；θ為液體與所接觸固體表面的接觸角。測得處於平衡狀態窄縫內外液面高度差h，即可計算出液體與所接觸表面的接觸角θ。
本發明的有益效果1.該裝置具有設備結構簡單、易於加工製作、成本低廉、可拆卸、節省空間、設備不需要專門的維護與保養、經濟性好。2.設備操作簡單，測試人員無需專門培訓，測試效率高，測試精度能滿足科研、生產實際需求，適用範圍廣，可作為研究不同塗層表面特性的接觸角測量裝置及測試方法。
圖1為本發明塗層表面接觸角測量裝置結構示意圖； 圖2為本發明塗層表面接觸角測量裝置的主視圖；圖3為本發明塗層表面接觸角測量裝置的左視圖； 圖4為本發明塗層表面接觸角測量裝置的俯視圖；其中1.下部組合快；2.上部組合快；3.試片；4.溝槽I ；5.溝槽II ； 6.窄縫； 7.盛裝液體的容器。
具體實施方式
下面結合附圖與實施例對本發明作進一步說明。
圖1為塗層表面接觸角測試裝置示意圖，包括下部組合塊1、上部組合塊2、試片3。 將被測塗料塗裝在試片3的基片上，把試片3的上下兩邊分別卡在下部組合塊1和上部組合塊2的平行溝槽I 4內，形成1 2mm寬的窄縫6，試片3有塗層的一側位於窄縫6內。 將塗層表面接觸角測試裝置豎直放置在盛裝液體的容器7中，達到平衡狀態時，窄縫6內外液面形成一定的高度差，用直尺測出窄縫6外液面高度，用細鋼絲沿上部組合塊2的豎直溝槽II 5插入窄縫內，測出窄縫內液面高度，計算出窄縫內外液面高度差h，由求出接觸角，其中h為窄縫6內外液面高度差；P為液體比重；g為重力加速度；d為窄縫6的寬度；α為液體的表面張力係數；θ為液體與所接觸固體表面的接觸角。
實施例1本實施例所用塗層表面接觸角測試裝置試片3採用的基片是兩塊尺寸為60mmX50mm， 厚度為Imm的鋼板，在鋼板上塗裝一種防腐導電塗料，製成試片3。所用3個組合塊尺寸均為IOmm3的木塊，其上均開兩條長為10mm，寬為1mm，深度為7mm的兩個平行溝槽I 4，兩平行溝槽I 4間距為1. 5mm。其中上部組合塊2在與窄縫6垂直的面上開有一條豎直向下的溝槽II 5，豎直方向長10mm，水平和垂直方向為0. 5mm，溝槽II 5的中心位置位於兩平行溝槽I4之間的中點處。試片3與下部組合塊1和上部組合塊2組裝成寬度為1.5mm的窄縫， 有塗層的一側位於窄縫6內。將塗層表面接觸角測試裝置豎直放置入盛水容器中，測試裝置放入前水深為20mm。待液面靜止後用直徑為0. 5mm的鋼絲沿上部組合塊2上的豎直溝槽II5插入窄縫6內，標定窄縫6內液面高度，測量窄縫6外液面高度，計算出窄縫6內外液面高度差h，求出防腐導電塗料製成的塗層的接觸角Θ。
具體測試操作步驟1、將本實施例所述試片的基片清洗烘乾，將防腐導電塗料均勻塗裝在基片的一側上， 待塗層完全乾燥固化後，試片3即製作完成。
2、將塗層試片3與下部組合塊1、上部組合塊2組裝在一起，形成寬為1. 5mm的窄縫6，有塗層的一側位於窄縫6內。
3、將塗層表面接觸角測試裝置豎直放入本實施例所述盛水容器7中，待液面靜止後，用直徑為0. 5mm的鋼絲沿上部組合塊2的豎直向下溝槽II 5插入窄縫6內，標定窄縫6 內液面高度，測量窄縫6外液面高度，計算出窄縫6內外液面高度差h。
4、由計算出防腐導電塗料塗層的接觸角，其中h為窄縫6內外液面高度差；P為液體比重；g為重力加速度；d為窄縫6的寬度；α為液體的表面張力係數；θ為液體與所接觸固體表面的接觸角。
實施例2本實施例所用接觸角測試裝置試片3採用的基片是兩塊尺寸為IOOmmXSOmm厚度為 1. 5mm的玻璃片，在玻璃片上塗裝一種防腐導電塗料，製成試片3。所用3個組合塊尺寸均為15 X 15 X IOmm3的木塊，其上均開兩條長為15mm，寬為1. 5mm,深度為8mm的兩個平行溝槽 I 4，兩平行溝槽I 4的間距為2. 0mm。其中上部組合塊2在與窄縫6垂直的面上開有一條豎直向下的溝槽II 5，豎直方向長10mm，水平和垂直方向為0. 5mm,溝槽II 5的中心位置位於兩平行溝槽I 4之間的中點處。試片3與組合塊組裝成寬度為2. Omm的窄縫6，有塗層的一側位於窄縫6內。將測試裝置豎直放入盛水容器中，測試裝置放入前水深為25mm。待液面靜止後用直徑為0. 5mm的鋼絲沿上部組合塊2上的豎直溝槽II 5插入窄縫6內，標定窄縫 6內液面高度，測量窄縫6外液面高度，計算出窄縫6內外液面高度差h，求出防腐導電塗料製成的塗層的接觸角。
具體測試操作步驟1、將本實施例所述試片基片清洗烘乾，將防腐導電塗料均勻塗裝在基片上，待塗層完全乾燥固化後，試片3即製作完成。
2、將試片3與組合塊組裝在一起，形成寬為2. Omm的窄縫6，有試片3有塗層的一側位於窄縫6內。
3、將測試裝置豎直放入本實施例所述盛水容器中，待液面靜止後，用直徑為0. 5mm 的鋼絲沿上部組合塊2的豎直向下溝槽II 5插入窄縫6內，標定窄縫6內液面高度，測量窄縫6外液面高度，計算出窄縫6內外液面高度差h。
4、由計算出防腐導電塗料塗層的接觸角，其中h窄縫內外液面高度差；P為液體比重；g為重力加速度；d為窄縫的寬度；α為液體的表面張力係數；θ為液體與所接觸固體表面的接觸角。
上述雖然結合附圖對本發明的具體實施方式
進行了描述，但並非對本發明保護範圍的限制，在本發明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發明的保護範圍以內。權利要求
1.一種塗層表面接觸角測量裝置，其特徵是包括上部組合塊、下部組合塊、兩塊試片；所述的下部組合塊上設有兩個平行的溝槽I，上部組合塊設有兩個平行的溝槽I，下部組合塊的溝槽I與上部組塊的溝槽I尺寸相等，所述的試片通過溝槽I和上部組合塊、下部組合塊連接，試片間為平行窄縫，平行窄縫寬度與溝槽I間距相同，溝槽I寬度與試片厚度相同。
2.如權利要求1所述的塗層表面接觸角測量裝置，其特徵是所述的試片為方形平板形狀，尺寸為長度50 100 mm,高度50 80 mm。
3.如權利要求1所述的塗層表面接觸角測量裝置，其特徵是所述的試片間的平行窄縫寬度為1 2mm，窄縫上部組合塊在與窄縫垂直的豎直面上有一豎直向下的溝槽II，溝槽 II中心位置位於兩平行溝槽I之間的中點處。
4.如權利要求1所述的塗層表面接觸角測量裝置，其特徵是所述的上部組合塊、下部組塊為邊長介於5 20mm之間的長方體。
5.如權利要求1所述的塗層表面接觸角測量裝置，其特徵是所述的平行溝槽I深度為2 8mm，寬度為0. 5 3mm0
6.一種塗層表面接觸角測試方法，該方法包括將基片清洗烘乾，將塗料均勻塗裝在基片上，待塗層完全乾燥固化後，試片即製作完成；將塗層試片與組合塊組裝在一起，形成寬為1 2mm的窄縫，有塗層的一側位於窄縫內；將塗層表面接觸角測量裝置豎直放入盛有液體的容器中，待液面靜止後，測量窄縫內液面高度，測量窄縫外液面高度，計算出窄縫內外液面高度差；由計算出塗料塗層與液體的接觸角，其中h窄縫內外液面高度差；P為液體比重；g為重力加速度；d為窄縫的寬度；α為液體的表面張力係數；θ為液體與所接觸固體表面的接觸角。
7.如權利要求6所述的一種塗層表面接觸角測試方法，其特徵是盛有液體的容器中液體的深度大於組合塊高度的1. 5倍。
全文摘要
本發明公開了一種塗層表面接觸角測量裝置及測試方法，包括上部組合塊、下部組合塊、兩塊試片；所述的下部組塊上設有兩個平行的溝槽Ⅰ，所述的上部組塊設有兩個平行的溝槽Ⅰ，所述的試片通過溝槽Ⅰ和上部組合塊、下部組塊連接，在兩平行試片之間形成窄縫，窄縫寬度與溝槽Ⅰ間距相同，溝槽Ⅰ寬度與試片厚度相同。將塗層表面接觸角測量裝置豎直放入盛有液體的容器中，待液面靜止後，測量窄縫內液面高度，測量窄縫外液面高度，計算出窄縫內外液面高度差；計算出塗層與液體的接觸角，本發明具有設備簡單、操作方便、測試效率高、可拆卸、節省空間，經濟性好的優點，適用於不同塗層表面特性的接觸角的測量。
文檔編號G01N13/00GK102507393SQ20111035025
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月8日 優先權日2011年11月8日
發明者姜迪文, 尹輝燕, 張麗, 洪景娥 申請人:國網技術學院