您当前位置: 首页 » 技术指南 » 【通用】疏油测试 -(原理和实验测试结果)
新闻中心

【通用】疏油测试 -(原理和实验测试结果)

2020-02-23

一、 材料表面润湿的原理

薄膜材料中所谓润湿性, 这就是诸如水, 油墨、 粘合剂、 涂料等对塑料薄膜、纸张或金属箔附着的基础。 润湿性决定一种液体在一种固体表面上的展延性。 如水在亲水性表面就展延成一薄水层, 而在亲油性表面却形成小水滴。 水滴外表层的切线与固体表面间所形成的接触角(图1, 夹角θ) , 即表示该表面润湿性能的强弱, 接触角越大, 润湿性能越差。物理界关于润湿的严格热力学定义是: 固体与液体接触后, 体系(固体十液体) 的自由焓降低时, 称为润湿。

图1  固体-液体相面润湿张力示意图


如上图, 考查其物理模型, 从热力学观点看, 当液滴落在一个清洁平滑的固体表面上,忽略液体的重力和粘度影响时,则液滴在固体表面上的铺展是由固-气(SV)、固-液(SL) 和液-气(LV) 三个界面张力所决定的, 其平衡关系如下确定:

γSV=γSL+γLV cosθ

F=γLV cosθ=γSV-γSL+γLV


式中: θ是润湿角, F 是润湿张力, γ是界面能。 显然, 当θ>90° 则因润湿张力小而不润湿; θ<90° 则润湿; 而在θ=0° 时, 润湿张力 F 最大, 可以完全润湿, 即液体在固体表面上自由铺展。 (产生界面能γ的主要原因是范德华力、 化学键力等在界面处不平衡导致的。这些作用力在固体的内部因为对称,相互抵消,在界面处因为无法对称, 从而显示了界面作用力, 即界面能) 。 可以看出, 达到我们所说的润湿先决条件是γSV>γSL , 或者γSL 十分微小。
所以如果要达到疏油效果, 意味着接触角要越大越好, 张力越小越好;

二、 常见塑料的表面张力(文献记录)

表一 部分塑料表面张力*(dyn/cm, 25℃)

塑   料

表 面 张 力

塑   料

表 面 张 力

PTFE 聚四氟乙烯

18.5

PVC

39.0

PVF 聚偏二氟乙烯

28.0

PMMA

39.0

PCTFE 聚三氟氯乙烯

31.0

PVDC

40.0

PE

31.0

PET

44.0

PS

33.0

PP

29

所以PTFE塑料是表面张力很低的一种塑料。

三、常见液体的表面张力(文献记录)

表2.几种典型液体的表面张力*(dyn/cm25℃)

液体

表面张力

液体

表面张力

72.88

甲醇

22.6

蓖麻油(植物油)

36

乙二醇乙醚

30

29

碳酸丙烯酯

30

乙醇

24

六氟磷酸锂

36

丙酮

24

甲酰胺

59.13

双氧水

78.97

次氯酸

29.6

IPA(异丙醇)

22

\

\

四、疏油的测试方法(《AATCC118-2002拒油性:碳氢化合物的阻抗测试》)

1.疏油性测试是由美国纺织化学师与印染师协会(AATCC)118-1989标准测试的。

1.1测试方法是:将已知表面张力的液体滴在材料的表面,观察润湿情况,吸附以及接触角度的情况,评出材料的拒油性能,拒油级别是以不润湿的测试试液为最高的编号。

 

2.测试设备及试剂

2.1 拒油等级标准试液,按照下表准备。

2.2 滴瓶:通常采用容量为了30ml的滴瓶,瓶外贴上液体名称的标签纸。

2.3 橡胶吸头

2.4 白色AATCC吸水纸

2.5 试验手套

2.6 标准试液

3.测试样品

3.1 二块样品尺寸为20cm*20cm

3.2 试样测试前,放在标准大气下调湿至少4小时。

3.3 测试程序

3.3.1 将试样平放在光滑的平面上,试样下面垫上白色吸水纸。当试样比较稀薄时,需用两层面料,避免测试液润湿底表面,以确保级数不受下层润湿衬纸的影响。

3.3.2沿着测试样品纬纱方向5个位置从最低等级的测试液1级开始滴油(油滴的直径大约为5mm或体积为0.05ml,油滴之间至少相距4.0cm),滴油时,油滴距面料约0.6cm.

3.3.3从约45°角的方向观察液滴30±2s时间内的润湿情况,如果没有出现润湿现象,再滴一滴高一号的试液。

3.3.4 重复以上操作,直到试样在30±2s时间内在液滴下面或液滴周围出现明显的润湿为止,织物润湿的正常迹象是油滴周围织物变深,油滴消失,油滴处圆外圆渗化或油滴闪光消失。

3.4.5 滴油中若有3滴或者更多滴通过,则表示这个级别通过。反之,有3滴或者更多没通过则表示没有通过这个级别。

 

4.测试报告

测试报告应包含以下内容:
4.1 如果2块样品的拒油等级级别相同,报告这个级数
4.2 如果2块样品的级别不同,再测试第三块样品,第三块样品的结果与前2块样品中农的任何一个相同是,报告与第三块样品的级数相同
4.3 如果第三块样品的级数与前两块样品不同,报告中间级数,拒油数精确到0.5级

五、施柏德科技对PTFE透气膜材料进行疏油测试

1.准备7种测试液体(水,机油,甲酰胺,甲醇,双氧水,乙二醇乙醚,酒精),其名称和表面张力如下:

编号

液体

表面张力dyn/cm

1#

72.88

2#

蓖麻油(植物油)

36

3#

甲酰胺

59.13

4#

甲醇

22.6

5#

双氧水

78.97

6#

乙二醇乙醚

30

7#

乙醇

24

2.选取两款防水透气膜(①BD06200300-ASY疏油②BD06200300 不疏油 )长*宽=10*5CM大小;

3.按照 《AATCC118-2002拒油性》测试程序

  • 1)将样品平放在光滑的平面上,试样下面垫上白色吸水纸;
  • 2)沿着测试样品方向纵向位置从上置下开始滴试剂(试剂的直径大约为5mm,试剂之间至少相距0cm),滴试剂时,试剂距样品约0.6cm.
  • 3)从约45°角的方向观察液滴30±2s时间内的润湿情况,如果没有出现润湿现象,再滴另外一种试液。
  • 4)重复以上操作,直到试样在30±2s时间内在液滴下面或液滴周围出现明显的润湿为止,样品润湿的正常迹象是样品周围颜色变深,试剂消失,试剂处圆外圆渗化或试剂闪光消失
  • 5)试剂滴中若有3滴或者更多滴通过,则表示样品通过测试。反之,有3滴或者更多没通过则表示没有通过这个测试

4.测试结果

①从图可知未疏油产品BD06200300,试剂2#机油(36 dyn/cm),4#甲醇(22.6 dyn/cm),7#乙醇(24 dyn/cm),没有拒油能力,表面张力的液体越低,润湿效果越明显; ②从图中可知,BD06200300-ASY对所有测试试剂都有疏油效果,但表面张力越低的液体,接触角θ越小,润湿张力越大,越可能润湿材料; ③施柏德科技的产品BD06200300-ASY的疏油产品可拒试剂甲醇(22.6dyn/cm),达到了AATCC118标准的7级疏油效果。