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接触角测试

Contact angle measurement
接触角测试
检测项目接触角 θ(°)
原理Young 方程:固-气、固-液、液-气三相界面张力平衡
判据θ <90° 亲水(可润湿);θ >90° 疏水;θ >150° 超疏水
仪器接触角测定仪(滴液 + 显微摄像 + 图像分析)
常用液体水(测疏水性);标准试液系列(测表面能)
注意织物是多孔粗糙表面,接触角随时间衰减(液滴被吸收)
接触角测试把一小滴液体滴在织物表面,测量液滴与固面的夹角,用来量化表面的润湿性:接触角越大越疏水。

原理与判读

一滴液体落在固体表面,在液、固、气三相交界处,液滴表面切线与固体表面之间的夹角称为接触角。它由三个界面张力(固-气、固-液、液-气)的平衡决定。

接触角小(接近 0°)表示液体完全铺展,表面亲水;接触角大(>90°)表示液滴收缩成球,表面疏水;超过 150° 且滚动角小则为"超疏水"(荷叶效应)。

试验要点与局限

织物不是光滑平面,而是多孔、粗糙的纤维集合体,因此接触角会随时间衰减(液体被毛细作用吸入)。必须在规定时间(如滴液后 5 s、30 s)读取,并注明时间。

液滴体积要一致(通常 2~5 μL),体积不同重力效应不同。

取样位置要避开折痕与明显的组织结构起伏;起绒织物测量困难,读数离散大。

接触角测的是"局部表面性质",与喷淋法(宏观拒水)不完全等价,两者常配合使用。

  • 试样平整固定(无张力),调湿
  • 用微量进样器滴出规定体积液滴
  • 在规定时间内拍摄并测量接触角(左、右两侧取平均)
  • 多点测量取平均,必要时记录随时间衰减曲线

结果表达与判读

报告"接触角 X°(滴液后 Y 秒)"。若要更全面地表征表面,可用一系列已知表面张力的标准试液(如不同浓度的乙醇/水混合液)测接触角,外推出织物的临界表面张力。

接触角在研发阶段很有用(比较不同拒水剂与工艺的效果),但在质量控制中不如喷淋法、静水压法直观,因此主要用于研发。

相关词条

  • 喷淋法拒水测试(AATCC 22)(test-spray-aatcc22)
  • 拒油测试(AATCC 118)(test-oil-repellency)
  • 表面张力与润湿(term-surface-tension)
  • 亲水性与疏水性(term-hydrophilicity)

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