尚高检测　SGC系列接触角测试方法

    接触角因测试原理的不同大致可分为影像分析法、力测量法和渗透法3种：

A. 停滴法（Sessile Drop Method）：从毛细管口处至上而下滴出一液滴停在固体上表面，采集并分析液滴在固体上表面的角度，也称座滴法、静滴法、躺滴法或液滴法；

B. 停泡法（Captive Drop Method）：将固体放在液体上面，液体与固体间没有空隙，用特制毛细管至下而上喷出气泡，停在固体下表面，采集并分析浸入液体中气泡在固体下表面的角度，也称气泡俘获法或贴泡法；

C. 插板法（Inserting Plate Method）：将固体板插入液体中，通过改变固体板的插入角度，直至液面完全水平地达到固体的表面为止，采集并分析水平液面与固体板表面之间的夹角，也称倾板法。因液体用量较多，且无法测出曲面、多点和大于90°的接触角，所以应用范围较小。

    影像分析法是目前应用较广泛的接触角测量方法，其使用环境远高于力测量法，如可测试高温条件下样品的接触角；适用于各种形状的样品分析，如斜面、凹凸面和不可切割的样品等。但其所有测试均存在人为误差，如人为判断接触角切线和水平线的误差，即使是软件自动分析也会受限于测试区域内的杂点干扰；测试前进角和后退角过程中，不同液滴量的误差也会导致接触角值的误差，相对于力测量法而言，这种缺陷是非常明显的；且无法测试润湿性粉体的接触角。

    将一个固体样品板浸入测试液体中，由于液体的表面张力以及固体的表面自由能的作用，称重传感器会感测到一个向下拉的力F，根据如下计算公式：
                   F=γ_LG·cosθ·P          (1)
(1)式中P为板的周长，因此只要测得力F的值，就可以看出接触角θ值，当然以上我们没有考虑被测样品的浮力。如果提升或降低样品浸入的深度，就可以测得后退角或前进角的值。

    力测量法可通过不断的升降板测得整个样品的平均接触角值；分析接触角随时间的变化而变化的动态接触角体系。但采用力测量法对于样品材质的均匀度和平整性要求较高；样品要足够小和轻，不能超过称重传感器的量程范围，且周长、高度等几何参数要已知；要保证有足够量的液体让样品侵入；受温度影响较大，无法测试高温条件下样品的接触角。

A. 透过高度法：液面在毛细力的作用下会在粉体柱中上升，上升的最大高度h由下式决定：

                   h=-2·γ·cosθ/(ρ·g·r)           (2)
(2)式中γ为液体表面张力、θ为接触角、ρ为液体密度值、g为重力加速度、r为粉体柱的等效毛细管半径。由于粉体柱r值无法直接测定，通常采用标准液体校正的办法来解决，即用一个已知表面张力、密度和对所研究粉末接触角为0的液体先测定其透过高度。通过计算此时的透过高度换算出r值。然后再用另一种液体测定，计算出接触角值。

    由于粉体柱的等效毛细半径与其粒子大小、形状及填装紧密程度密切相关，故对样品填装方法的统一性十分重要，此外还需要足够的平衡时间以保证达到毛细上升的最大值。

B. 透过速度法：根据Washburn方程可知，若液体由于毛细作用渗入半径为r的毛细管中，渗透过程中压缩粉体柱中的气体而引起的压力差的平方△P²是时间t的函数，其方程为：
                   △P²=[(β·γ·cosθ)÷η]×t           (3)
(3)式中β为与粉体柱本身性质有关的参数、γ为液体表面张力、η为液体粘度；θ为润湿接触角。作出ΔP²—t关系图，将得到一条近似的线性直线，求出斜率K，得到：

                   K=(β·γ·cosθ)÷η           (4)
从而可得：
                   θ=arcos(K·η)÷(β·γ)           (5)

(5)式中η/γ仅与润湿液体的性质有关，可以查表得到，K值也可以得到，关键是确定β值。一般用一种对样品的润湿角为零度的液体，即用完美润湿液体(润湿性最好的液体，其相应的接触角为0°)进行实验，得到相应的β值，由它便可以测试出在同等实验条件下其它液体与该粉体的接触角。