專利名稱：一種涂層表面接觸角測量裝置及測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種涂層表面接觸角測量裝置及測試方法，屬于材料性能評價試驗設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
接觸角是反應(yīng)涂料層表面特性的重要參數(shù)，涂料的設(shè)計、使用過程中經(jīng)常需要測量接觸角的數(shù)值。用于涂層表面接觸角的測量裝置并不多見，現(xiàn)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(yīng)關(guān)系，得到多個對應(yīng)于不同接觸角的液滴的輪廓，建立液滴輪廓與接觸角對應(yīng)關(guān)系的數(shù)據(jù)庫，然后將被測液滴的輪廓與數(shù)據(jù)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(tǒng)、攝像系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集及計算機處理系統(tǒng)， 所需設(shè)備較多，操作相對較復(fù)雜，攝像系統(tǒng)易老化，成像質(zhì)量對測試結(jié)果影響較大。測試之前對每種材料需建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，測試工作量大，影響測試效率。因此，有必要開發(fā)一種操作簡單、方便快捷，成本低廉，適用于研究不同涂層表面特性的接觸角測量裝置及測試方法。發(fā)明內(nèi)容
針對上述的不足，本發(fā)明提供一種涂料表面接觸角測量裝置和測試方法。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種涂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(shè)有兩條平行的溝槽I，所述的上部組塊設(shè)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(shè)有一豎直向下的溝槽II，溝槽II中心位置位于兩平行溝槽I之間的中點處，以限制測試窄縫內(nèi)液面高度的鋼絲豎直向下，并指向液面中心處。所述的上部組合塊、下部組合塊為邊長介于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。
—種涂層表面接觸角測試方法，按如下步驟進行將基片清洗烘干，將涂料均勻涂裝在基片上，待涂層完全干燥固化后，試片即制作完成；將涂層試片與組合塊組裝在一起，形成寬為1 2mm的窄縫，有涂層的一側(cè)位于窄縫內(nèi)；將涂層表面接觸角測量裝置豎直放入盛有液體的容器中，待液面靜止后，測量窄縫內(nèi)外液面高度，計算出窄縫內(nèi)外液面高度差；由計算出涂層與液體的接觸角，其中h為窄縫內(nèi)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為液體的表面張力系數(shù)；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于組合塊高度的1.5倍。
本發(fā)明的工作原理豎直放置于液體中的兩平行板構(gòu)成的窄縫，當達到受力平衡狀態(tài)時，窄縫內(nèi)外液面高度差滿足，即其中h為窄縫內(nèi)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為液體的表面張力系數(shù)；θ為液體與所接觸固體表面的接觸角。測得處于平衡狀態(tài)窄縫內(nèi)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(fā)明的有益效果1.該裝置具有設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、易于加工制作、成本低廉、可拆卸、節(jié)省空間、設(shè)備不需要專門的維護與保養(yǎng)、經(jīng)濟性好。2.設(shè)備操作簡單，測試人員無需專門培訓(xùn)，測試效率高，測試精度能滿足科研、生產(chǎn)實際需求，適用范圍廣，可作為研究不同涂層表面特性的接觸角測量裝置及測試方法。


圖1為本發(fā)明涂層表面接觸角測量裝置結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明涂層表面接觸角測量裝置的主視圖；圖3為本發(fā)明涂層表面接觸角測量裝置的左視圖； 圖4為本發(fā)明涂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(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進一步說明。
圖1為涂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。 將被測涂料涂裝在試片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(nèi)，形成1 2mm寬的窄縫6，試片3有涂層的一側(cè)位于窄縫6內(nèi)。 將涂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(tài)時，窄縫6內(nèi)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(nèi)，測出窄縫內(nèi)液面高度，計算出窄縫內(nèi)外液面高度差h，由求出接觸角，其中h為窄縫6內(nèi)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為液體的表面張力系數(shù)；θ為液體與所接觸固體表面的接觸角。
實施例1本實施例所用涂層表面接觸角測試裝置試片3采用的基片是兩塊尺寸為60mmX50mm， 厚度為Imm的鋼板，在鋼板上涂裝一種防腐導(dǎo)電涂料，制成試片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的中心位置位于兩平行溝槽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， 有涂層的一側(cè)位于窄縫6內(nèi)。將涂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。待液面靜止后用直徑為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(nèi)，標定窄縫6內(nèi)液面高度，測量窄縫6外液面高度，計算出窄縫6內(nèi)外液面高度差h，求出防腐導(dǎo)電涂料制成的涂層的接觸角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干，將防腐導(dǎo)電涂料均勻涂裝在基片的一側(cè)上， 待涂層完全干燥固化后，試片3即制作完成。
2、將涂層試片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，有涂層的一側(cè)位于窄縫6內(nèi)。
3、將涂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，待液面靜止后，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(nèi)，標定窄縫6 內(nèi)液面高度，測量窄縫6外液面高度，計算出窄縫6內(nèi)外液面高度差h。
4、由計算出防腐導(dǎo)電涂料涂層的接觸角，其中h為窄縫6內(nèi)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為液體的表面張力系數(shù)；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采用的基片是兩塊尺寸為IOOmmXSOmm厚度為 1. 5mm的玻璃片，在玻璃片上涂裝一種防腐導(dǎo)電涂料，制成試片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的中心位置位于兩平行溝槽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，有涂層的一側(cè)位于窄縫6內(nèi)。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。待液面靜止后用直徑為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(nèi)，標定窄縫 6內(nèi)液面高度，測量窄縫6外液面高度，計算出窄縫6內(nèi)外液面高度差h，求出防腐導(dǎo)電涂料制成的涂層的接觸角。
具體測試操作步驟1、將本實施例所述試片基片清洗烘干，將防腐導(dǎo)電涂料均勻涂裝在基片上，待涂層完全干燥固化后，試片3即制作完成。
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有涂層的一側(cè)位于窄縫6內(nèi)。
3、將測試裝置豎直放入本實施例所述盛水容器中，待液面靜止后，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(nèi)，標定窄縫6內(nèi)液面高度，測量窄縫6外液面高度，計算出窄縫6內(nèi)外液面高度差h。
4、由計算出防腐導(dǎo)電涂料涂層的接觸角，其中h窄縫內(nèi)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為液體的表面張力系數(shù)；θ為液體與所接觸固體表面的接觸角。
上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
進行了描述，但并非對本發(fā)明保護范圍的限制，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護范圍以內(nèi)。權(quán)利要求
1.一種涂層表面接觸角測量裝置，其特征是包括上部組合塊、下部組合塊、兩塊試片；所述的下部組合塊上設(shè)有兩個平行的溝槽I，上部組合塊設(shè)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(quán)利要求1所述的涂層表面接觸角測量裝置，其特征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(quán)利要求1所述的涂層表面接觸角測量裝置，其特征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中心位置位于兩平行溝槽I之間的中點處。
4.如權(quán)利要求1所述的涂層表面接觸角測量裝置，其特征是所述的上部組合塊、下部組塊為邊長介于5 20mm之間的長方體。
5.如權(quán)利要求1所述的涂層表面接觸角測量裝置，其特征是所述的平行溝槽I深度為2 8mm，寬度為0. 5 3mm0
6.一種涂層表面接觸角測試方法，該方法包括將基片清洗烘干，將涂料均勻涂裝在基片上，待涂層完全干燥固化后，試片即制作完成；將涂層試片與組合塊組裝在一起，形成寬為1 2mm的窄縫，有涂層的一側(cè)位于窄縫內(nèi)；將涂層表面接觸角測量裝置豎直放入盛有液體的容器中，待液面靜止后，測量窄縫內(nèi)液面高度，測量窄縫外液面高度，計算出窄縫內(nèi)外液面高度差；由計算出涂料涂層與液體的接觸角，其中h窄縫內(nèi)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為液體的表面張力系數(shù)；θ為液體與所接觸固體表面的接觸角。
7.如權(quán)利要求6所述的一種涂層表面接觸角測試方法，其特征是盛有液體的容器中液體的深度大于組合塊高度的1. 5倍。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種涂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(shè)有兩個平行的溝槽Ⅰ，所述的上部組塊設(shè)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。將涂層表面接觸角測量裝置豎直放入盛有液體的容器中，待液面靜止后，測量窄縫內(nèi)液面高度，測量窄縫外液面高度，計算出窄縫內(nèi)外液面高度差；計算出涂層與液體的接觸角，本發(fā)明具有設(shè)備簡單、操作方便、測試效率高、可拆卸、節(jié)省空間，經(jīng)濟性好的優(yōu)點，適用于不同涂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(yōu)先權(quán)日2011年11月8日
發(fā)明者姜迪文, 尹輝燕, 張麗, 洪景娥 申請人:國網(wǎng)技術(shù)學院