實(shí)驗(yàn)二十三,聚合物表面的接觸角測定

1、 實(shí)驗(yàn)二十三、聚合物表面的接觸角測定實(shí)驗(yàn)?zāi)康模赫莆詹牧辖佑|角形成的的基本原理、以及研究方法；掌握利用接觸角測定儀的操作方法；學(xué)會利用接觸角進(jìn)行不同材料的表面性質(zhì)分析。一、前言在絕大多數(shù)情況下，我們是只與材料的表面發(fā)生接觸，所謂表面往往是指基體最外層的不超過l00nm厚度的那層小部分物質(zhì)。這部分表面，直接影響到材料的許多性質(zhì)與性能，比如手感、染色性抗靜電性、生物相容性、粘結(jié)性、親水，親油性等等。研究材料表面性質(zhì)的方法很多，比如：XPS、TOF-SIMs、SEM、BET、AFM等等。接觸角測定是一種最簡單卻有效的對材料表面性質(zhì)研究方法。對于固體材料的接觸角來說，它是材料、液體與氣體這三者之間界面張

2、力的綜合結(jié)果，如圖所示。水滴在清潔的玻璃表面上會鋪展開來，水銀在玻璃表面上凝聚成珠狀小球，這就是浸潤和不浸潤現(xiàn)象。在固一液一氣三相交界處，固一液界面與液一氣界面在三相交點(diǎn)處的切線的夾角，稱為接觸角，用表示。它表示了液體對固體的浸潤能力。e90。則為不浸潤，090o為浸潤，0=0。和e=180。則分別為完全浸潤和完全不浸潤。Y=Y+Ycos9SVSLLV其中：Y，Y各為固相和液相的表面張力；Y為固/液相的界面張力。SVLVSL二、實(shí)驗(yàn)原理本實(shí)驗(yàn)的原理：利用HarkeCA動(dòng)態(tài)接觸角測定儀，以普通的去離子水為液相，測定不同材料表面的接觸角，并將接觸角的大小同材料的化學(xué)性質(zhì)相關(guān)聯(lián)。三、儀器與試劑Har

3、keCA動(dòng)態(tài)接觸角測定儀：去離子水、微量注射器；載玻片、聚乙烯片、尼龍薄片、PET薄片、PTFE薄膜等：工業(yè)酒精。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、打開接觸角測定儀所用計(jì)算機(jī)、接觸角測定儀電源等，并打開視頻檢測；2、打開光源，將用工業(yè)酒精清洗過的樣品薄膜放置在樣品臺上，并用微量注射器緩慢地將少量去離子水滴在薄膜上；3、調(diào)整各部分位置，使光源中心、樣品表面、液滴、目鏡在一個(gè)水平面上，并保持直線；4、調(diào)焦，真至計(jì)算機(jī)視頻中出現(xiàn)清晰的圖像；5、利用計(jì)算機(jī)視頻截取圖像，讀出該點(diǎn)的左右兩個(gè)接觸角9r和9l。6、在該樣品再選擇兩個(gè)不同點(diǎn)并重復(fù)以上操作。五、數(shù)據(jù)處理（一）該樣品的接觸角采樣點(diǎn)123接觸角9r9l9r9l9r9

4、l采樣點(diǎn)平均接觸角材料平均接解角（二）不同樣品的接觸角測定的不同材料表面的接觸角，將本次實(shí)驗(yàn)所涉及的材料表面按照親水親油性排列，并結(jié)合其化學(xué)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)分析其原因。六、思考題1、液滴的大小會對接觸角有什么影響嗎?2、自由選擇各種材料，結(jié)合化學(xué)結(jié)構(gòu)示意圖，舉例說明如何改變其表面的親水親水親油性?七、參考資料1、沈鐘、趙振國、王果庭：膠體與表面化學(xué)，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004。2、黃玉東：聚合物表面與界面技術(shù)，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003。3、朱士步瑤、趙振國：界面化學(xué)基礎(chǔ)，北京：科學(xué)出版社，1996。附、HARKE接觸角測定軟件的使用1打開計(jì)算機(jī)電源。2在桌面上可看到下列界面雙擊“快捷方式到HARKESOFTT”將出現(xiàn)下列接觸角測試界面插上CCD電源。插上主機(jī)電源。調(diào)節(jié)亮度旋鈕使亮度達(dá)到柔和。在測試界面下點(diǎn)擊開啟視頻項(xiàng)。調(diào)節(jié)主機(jī)上調(diào)焦手輪使圖象清晰。設(shè)定拍攝時(shí)間間隔。在拍攝的圖象中選擇要測試的圖象。點(diǎn)擊方法l圖標(biāo)在水平任意一點(diǎn)作為基點(diǎn)延水平方向移動(dòng)到液滴端點(diǎn)。點(diǎn)一下鼠標(biāo)左鍵。以端點(diǎn)做液滴的切線接觸角自動(dòng)顯示在被測位置上。也可以利用方法2測量液體的直徑和高度得出接