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接觸角法本質(zhì)上是基于描述固液氣界面體系的楊氏方程的計算方法。該方法通過使用水滴角測量儀測量液體在固體表面的接觸角,結(jié)合已知液體的表面能及其分量,利用表面能分量途徑或狀態(tài)方程途徑等理論模型,來計算固體的表面能。
表面能分量途徑中常用的模型有 Owens-Wendt-Kaelble 方程和 Lifshitz-vander Waal/acid-base(van Oss)途徑等。例如,根據(jù) Owens-Wendt-Kaelble 方程,只需使用水滴角測量儀測量兩種液體(如常用的水和二碘jia烷)在固體表面的接觸角,就可算出固體的表面能。狀態(tài)方程途徑則是基于 Antonow 規(guī)則、Berthelot 規(guī)則等,通過測量一種液體在固體表面的接觸角來計算固體表面能。
有研究通過接觸角法,利用水和二碘jia烷作為測試液體,對聚四氟乙烯(PTFE)和聚甲醛(POM)的表面能進(jìn)行計算,得到的結(jié)果相對誤差較低,PTFE 的表面能為 17.57-17.91 mJ/m2,相對誤差低于 5.5%,POM 的表面能為 42.80-43.23 mJ/m2,相對誤差低于 4.3%。
不過,接觸角法的準(zhǔn)確性受到多種因素的影響,如液體純度、固體表面粗糙度、測量誤差等。為提高準(zhǔn)確性,需要對液體參數(shù)進(jìn)行校正,并選擇合適的測試液體和理論模型。
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