CN104406888A - 塑料基材表面张力的测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种塑料基材表面张力的测定方法，包括以下步骤：提供系列表面张力的乙醇水溶液；将乙醇水溶液涂布于待测塑料基材表面，在所述待测塑料基材表面形成宽度为0.8cm～1.2cm、长度为7cm～15cm的液膜；观察液膜在4s～8s内的变化，根据液膜的变化情况得到待测塑料基材的表面张力。本发明以乙醇水溶液作为表面张力标准溶液，通过涂布在塑料基材表面的乙醇水溶液形成的液膜的收缩情况，得到待测塑料基材的表面张力。本发明提供的方法简单实用，且有利于长期生产的测量，使得检测结果更加准确。

Description

塑料基材表面张力的测定方法

技术领域

本发明涉及表面张力测定技术领域，尤其涉及一种塑料基材表面张力的测定方法。

背景技术

表面张力，是液体表面层由于分子引力不均衡而产生的沿表面作用于任意界线上的压力。通常，处于液体表面呈的分子较为稀薄，其分子间距较大，液体分子之间的引力大于斥力，合力表现为平行于液体界面的引力。所谓表面张力，即物质表面分子间作用力的宏观体现。

表面张力的存在会影响涂料在塑料基材表面的附着性能。由于PP基材表面能较低，直接涂覆附着力较差，即表面张力过小；再者涂料表面张力过大都会导致在对保险杠喷涂过程中出现缩孔、脱漆等产品缺陷。为了保证在生产过程中脱漆、缩孔等缺陷能得到及时、有效地预防与控制，需要对涂料和塑料基材的表面张力进行测定。

现有技术常采用达因笔对基材表面张力进行测试。市面上常用有30、32、34、36、38、40、42、44、46、48、50或以上十多种不同张力的达因笔(每种相差2mN/m)，对表面张力的检测造成一定的局限性，测试结果准确度较低；而且达因笔有效使用周期较短，费用较高，仅能维持2～3个月，不利于长期生产实践的需求。

发明内容

本发明提供了一种塑料基材表面张力的测定方法，本发明提供的方法简单实用，且利于长期生产需要。

本发明提供了一种塑料基材表面张力的测定方法，包括以下步骤：

提供系列表面张力的乙醇水溶液；

将乙醇水溶液涂布于待测塑料基材表面，在所述待测塑料基材表面形成宽度为0.8cm～1.2cm、长度为7cm～15cm的液膜；

观察液膜在4s～8s内的变化，根据液膜的收缩变化情况得到待测塑料基材的表面张力。

优选的，根据液膜的变化情况得到待测塑料基材的表面张力具体为：

若液膜不收缩，且不起珠点，则所述待测塑料基材的表面张力值＞所述不收缩液膜中乙醇水溶液的表面张力值；

若液膜收缩幅度为15％～22％，则待测塑料基材的表面张力值≈所述收缩幅度为15％～22％的液膜中乙醇水溶液的表面张力值；

若液膜收缩成颗粒状或宽度小于0.5cm的长条状液膜，则待测塑料基材的表面张力值＜所述收缩成颗粒状或宽度小于0.5cm的长条状液膜中乙醇水溶液的表面张力值。

优选的，若液膜收缩幅度为15％～22％，则待测塑料基材的表面张力值≈所述收缩幅度为15％～22％的液膜中乙醇水溶液的表面张力值，具体为：

若液膜收缩幅度为18％～20％，则待测塑料基材的表面张力值≈所述收缩幅度为18％～20％的液膜中乙醇水溶液的表面张力值。

优选的，所述提供表面张力的乙醇溶液具体为：

根据式I所示的乙醇水溶液浓度与其表面张力之间的关系，配制系列表面张力的乙醇水溶液：

$\mathrm{\σ}=\frac{0.2243}{3.182+C^{0.6899}}$   式I；

式I中，σ为乙醇水溶液的表面张力系数；

C为乙醇水溶液的浓度，式II；

式II中，ρ为乙醇密度；

V为乙醇水溶液的体积浓度；

M为乙醇的相对分子质量。

优选的，所述系列体积浓度的乙醇水溶液的体积浓度为22％、23％、28％、35％或40％。

优选的，所述体积浓度为22％的乙醇水溶液的表面张力为39.6；

所述体积浓度为23％的乙醇水溶液的表面张力为39.0；

所述体积浓度为28％的乙醇水溶液的表面张力为36.6；

所述体积浓度为35％的乙醇水溶液的表面张力为33.9；

所述体积浓度为40％的乙醇水溶液的表面张力为32.3。

优选的，在所述待测塑料基材表面形成的液膜的宽度为1cm，长度为10cm。

优选的，观察所述液膜变化的时间为5s～6s。

优选的，观察所述液膜变化的时间为5s。

优选的，得到待测塑料基材的表面张力后还包括：

表面张力＞37达因的塑料基材、且涂料表面张力为30达因的塑料产品输出为合格产品。

本发明提供了一种塑料基材表面张力的测定方法，包括以下步骤：提供系列表面张力的乙醇水溶液；将乙醇水溶液涂布于待测塑料基材表面，在所述待测塑料基材表面形成宽度为0.8cm～1.2cm、长度为7cm～15cm的液膜；观察液膜在4s～8s内的变化，根据液膜的收缩变化情况得到待测塑料基材的表面张力。本发明以乙醇水溶液作为表面张力标准溶液，通过涂布在塑料基材表面的乙醇水溶液形成的液膜的收缩情况，得到待测塑料基材的表面张力。本发明提供的方法简单实用，且有利于长期生产的测量，使得检测结果更加准确。而且，本发明以乙醇水溶液作为测试表面张力的标准溶液，其不会在塑料基材表面残留有害物质，不会对塑料基材的表面造成损害，有利于塑料基材的后期使用。

另外，本发明提供的方法具有较好的经济效益，降低了生产成本，以测定保险杠表面张力为例，达因笔的使用量为1支，现有技术中测定保险杠表面张力的达因笔的价格为240元/支，实用寿命为2个月，1年达因笔的成本约为1440元。采用本发明提供的方法成本约为400元/年，因此，本发明提供的方法1年能够降低生产成本约1040元。

附图说明

图1为实施例1中液膜5s内不收缩的示意图；

图2为实施例1中液膜5s内收缩且仍有0.8cm宽液膜的示意图；

图3为实施例1中液膜收缩形成颗粒状或宽度小于0.5cm液膜的示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种塑料基材表面张力的测定方法，包括以下步骤：

提供系列表面张力的乙醇水溶液；

将乙醇水溶液涂布于待测塑料基材表面，在所述待测塑料基材表面形成宽度为0.8cm～1.2cm、长度为7cm～15cm的液膜；

观察液膜在4s～8s内的变化，根据液膜的收缩变化情况得到待测塑料基材的表面张力。

本发明以乙醇水溶液作为表面张力标准溶液，通过涂布在塑料基材表面的乙醇水溶液形成的液膜的收缩情况，得到待测塑料基材的表面张力。本发明提供的方法简单实用，且有利于长期生产的测量，使得检测结果更加准确。而且，本发明以乙醇水溶液作为测试表面张力的标准溶液，其不会在塑料基材表面残留有害物质，不会对塑料基材的表面造成损害，有利于塑料基材的后期使用。

本发明提供系列表面张力的乙醇水溶液。本申请人根据乙醇水溶液浓度与其表面张力值的关系，得到系列表面张力的乙醇水溶液。在本发明中，优选的，所述乙醇水溶液的浓度与其表面张力值的关系如式I所示：

$\mathrm{\σ}=\frac{0.2243}{3.182+C^{0.6899}}$   式I；

式I中，σ为乙醇水溶液的表面张力系数；

C为乙醇水溶液的浓度，式II；

式II中，ρ为乙醇密度；

V为乙醇水溶液的体积浓度；

M为乙醇的相对分子质量。

在本发明中，所述式I为乙醇水溶液表面张力的模型拟合—自拟双曲线模型，本发明根据式I所示的表面张力与乙醇水溶液浓度的关系，配制所需浓度的乙醇水溶液，从而得到所需表面张力的标准乙醇水溶液，用于对塑料基材表面张力进行测定。

本发明对所述乙醇水溶液的配制方法没有特殊的限定，根据本领域技术人员熟知的溶液配制的技术方案即可，根据计算得到的所需体积浓度及所需乙醇溶液的体积，得到所需的乙醇的体积及溶剂水的体积，将合适体积的乙醇和水混合均匀即可得到所需的乙醇水溶液。在本发明中，所述乙醇水溶液的体积浓度优选为22％、23％、28％、35％或40％；所述体积浓度为22％的乙醇水溶液的表面张力为39.6；所述体积浓度为23％的乙醇水溶液的表面张力为39.0；所述体积浓度为28％的乙醇水溶液的表面张力为36.6；所述体积浓度为35％的乙醇水溶液的表面张力为33.9；所述体积浓度为40％的乙醇水溶液的表面张力为32.3。

在本发明中，所述式I中，σ为乙醇水溶液的表面张力系数，单位为dyn/cm；所述式II为乙醇水溶液浓度的计算公式，其中ρ为乙醇的密度，单位为g/cm³，在本发明中，ρ＝0.785g/cm³；V为乙醇水溶液的体积浓度，单位为％；M为乙醇的相对分子质量，单位为g/mol，在本发明中，M＝46g/mol。

得到已知表面张力的乙醇水溶液后，本发明将乙醇水溶液涂布于待测塑料基材表面，在所述塑料基材表面形成宽度为0.8cm～1.2cm、长度为7cm～15cm的液膜。本发明在所述待测基材表面涂布的乙醇水溶液的量，能够使其在塑料基材表面形成宽度为0.8cm～1.2cm、长度为7cm～15cm的液膜即可；在本发明中，所述液膜的宽度优选为0.9cm～1.1cm，更优选为1cm；所述液膜的长度优选为8cm～12cm，更优选为10cm。

本发明对所述涂布的方法没有特殊的限制，能够在塑料基材表面形成上述尺寸的液膜即可。如可以采用棉球蘸取乙醇水溶液，在基材表面进行涂布。

本发明在所述待测塑料基材表面涂布得到乙醇水溶液液膜后，本发明将液膜静置，观察所述液膜在4s～8s内的变化，根据液膜的收缩变化情况得到待测塑料基材的表面张力。在本发明中，所述根据液膜的变化情况得到待测塑料基材的表面张力具体为：

若液膜不收缩，且不起珠点，则所述待测塑料基材的表面张力值＞所述不收缩液膜中乙醇水溶液的表面张力值；

若液膜收缩幅度为15％～22％，则待测塑料基材的表面张力值≈所述收缩幅度为15％～22％的液膜中乙醇水溶液的表面张力值；

若液膜收缩成颗粒状或宽度小于0.5cm的长条状液膜，则待测塑料基材的表面张力值＜所述收缩成颗粒状或宽度小于0.5cm的长条状液膜中乙醇水溶液的表面张力值。

在本发明中，所述观察液膜的时间优选为5s～6s内，更优选为5s内。

在本发明中，若待测塑料基材表面形成的液膜在4s～8s内不收缩，且不起珠点，则所述待测塑料基材的表面张力值＞所述不收缩液膜中乙醇水溶液的表面张力值；当所述待测塑料基材的表面张力值＞所述不收缩液膜中乙醇水溶液的表面张力值时，本发明选择表面张力大于上述液膜的乙醇水溶液重新涂布，直至形成的液膜收缩幅度为15％～22％，则待测塑料基材的表面张力值≈所述收缩幅度为15％～22％的液膜中乙醇水溶液的表面张力值。

在本发明中，若待测塑料基材表面形成的液膜在4s～8s内收缩幅度为15％～22％，则待测塑料基材的表面张力值≈所述收缩幅度为15％～22％的液膜中乙醇水溶液的表面张力值，所述收缩幅度优选为18％～20％，更优选为20％。具体的，在本发明中，当涂布后形成的液膜宽度为1cm时，若待测基材表面形成的液膜在4s～8s内收缩至宽度为0.8cm的液膜，且收缩缓慢，则待测塑料基材的表面张力值≈所述收缩至宽度为0.8cm的液膜中乙醇水溶液的表面张力值。

在本发明中，若液膜在4s～8s内急剧收缩，且收缩成颗粒状或宽度小于0.5cm的长条状液膜，则待测塑料基材的表面张力值＜所述收缩成颗粒状或宽度小于0.5cm的长条状液膜中乙醇水溶液的表面张力值；当所述待测塑料基材的表面张力值＜标准乙醇水溶液的表面张力值时，本发明选择表面张力小于上述收缩成颗粒状或宽度小于0.5cm的长条状液膜的乙醇水溶液重新涂布，直至形成的液膜收缩幅度为15％～20％，则待测塑料基材的表面张力值≈所述收缩幅度为15％～22％的液膜中乙醇水溶液的表面张力值。

本发明提供的方法可以同时在待测塑料基材表面涂布多条乙醇水溶液液膜，根据所述多条液膜在4s～8s内的收缩变化，得到待测塑料基材的表面张力；也可以首先在待测塑料基材表面涂覆任意一条乙醇水溶液液膜，根据此一条液膜在4s～8s内的收缩变化，确定是否更换其他体积浓度的乙醇水溶液重新涂布以及涂布何种体积浓度的乙醇水溶液，直至得到的乙醇水溶液的液膜在4s～8s内缓慢收缩，且收缩幅度为15％～22％，则得到待测塑料基材的表面张力。

本发明提供了一种塑料基材表面张力的测定方法，包括以下步骤：提供系列表面张力的乙醇水溶液；将乙醇水溶液涂布于待测塑料基材表面，在所述待测塑料基材表面形成宽度为0.8cm～1.2cm、长度为7cm～15cm的液膜；观察液膜在4s～8s内的变化，根据液膜的收缩变化情况得到待测塑料基材的表面张力。本发明以乙醇水溶液作为表面张力标准溶液，通过涂布在塑料基材表面的乙醇水溶液形成的液膜的收缩情况，得到待测塑料基材的表面张力。本发明提供的方法简单实用，且有利于长期生产的测量，使得检测结果更加准确。而且，本发明以乙醇水溶液作为测试表面张力的标准溶液，其不会在塑料基材表面残留有害物质，不会对塑料基材的表面造成损害，有利于塑料基材的后期使用。

另外，本发明提供的方法具有较好的经济效益，降低了生产成本，以测定保险杠表面张力为例，达因笔的使用量为1支，现有技术中测定保险杠表面张力的达因笔的价格为240元/支，实用寿命为2个月，1年达因笔的成本约为1440元。采用本发明提供的方法成本约为400元/年，因此，本发明提供的方法1年能够降低生产成本约1040元。

在本发明中，为了保证涂料和塑料基材表面良好附着，避免脱漆、缩孔缺陷的出现，塑料产品表面张力必须大于37达因、涂料表面张力为30达因时，则该产品合格。

本发明提供了一种塑料基材表面张力的测定方法，包括以下步骤：提供系列表面张力的乙醇水溶液；将乙醇水溶液涂布于待测塑料基材表面，在所述待测塑料基材表面形成宽度为0.8cm～1.2cm、长度为7cm～15cm的液膜；观察液膜在4s～8s内的变化，根据液膜的收缩变化情况得到待测塑料基材的表面张力。本发明以乙醇水溶液作为表面张力标准溶液，通过涂布在塑料基材表面的乙醇水溶液形成的液膜的收缩情况，得到待测塑料基材的表面张力。本发明提供的方法简单实用，且有利于长期生产的测量，使得检测结果更加准确。而且，本发明以乙醇水溶液作为测试表面张力的标准溶液，其不会在塑料基材表面残留有害物质，不会对塑料基材的表面造成损害，有利于塑料基材的后期使用。

另外，本发明提供的方法具有较好的经济效益，降低了生产成本，以测定保险杠表面张力为例，达因笔的使用量为1支，现有技术中测定保险杠表面张力的达因笔的价格为240元/支，实用寿命为2个月，1年达因笔的成本约为1440元。采用本发明提供的方法成本约为400元/年，因此，本发明提供的方法1年能够降低生产成本约1040元。

为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的塑料基材表面张力的测定方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1～5

以纯度为99.7的乙醇为溶质，以纯净水为溶剂，配制体积浓度为22％、23％、28％、35％和40％的乙醇水溶液，以上述乙醇水溶液分别对不同保险杠表面进行张力测试，根据式I和式II计算得到乙醇水溶液的达因值，即得到保险杠表面张力测试结果，结果如表1所示，表1为本发明实施例得到的乙醇水溶液测试结果和达因笔测试结果。

再以达因笔对上述保险杠的表面张力进行测定，结果如表1所示，表1为本发明实施例得到的乙醇水溶液测试结果和达因笔测试结果。

表1本发明实施例得到的乙醇水溶液测试结果和达因笔测试结果

由表1可以看出，本发明通过式I和式II两个公式计算得到的乙醇水溶液的达因值与检测得到的达因值基本一致，具有较高的准确度，能够将乙醇水溶液用于塑料基材表面张力的测试中。

由以上实施例可知，本发明以乙醇水溶液作为表面张力标准溶液，通过涂布在塑料基材表面的乙醇水溶液形成的液膜的收缩情况，得到待测塑料基材的表面张力。本发明提供的方法简单实用，且有利于长期生产的测量，使得检测结果更加准确。而且，本发明以乙醇水溶液作为测试表面张力的标准溶液，其不会在塑料基材表面残留有害物质，不会对塑料基材的表面造成损害，有利于塑料基材的后期使用。

另外，本发明提供的方法具有较好的经济效益，降低了生产成本，以测定保险杠表面张力为例，达因笔的使用量为1支，现有技术中测定保险杠表面张力的达因笔的价格为240元/支，实用寿命为2个月，1年达因笔的成本约为1440元。采用本发明提供的方法成本约为400元/年，因此，本发明提供的方法1年能够降低生产成本约1040元。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种塑料基材表面张力的测定方法，所述测定塑料基材表面张力的过程具体包括以下步骤：

提供系列表面张力的乙醇水溶液；

将乙醇水溶液涂布于待测塑料基材表面，在所述待测塑料基材表面形成宽度为0.8cm～1.2cm、长度为7cm～15cm的液膜；

观察液膜在4s～8s内的变化，根据液膜的收缩变化情况得到待测塑料基材的表面张力。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据液膜的变化情况得到待测塑料基材的表面张力具体为：

若液膜不收缩，且不起珠点，则所述待测塑料基材的表面张力值＞所述不收缩液膜中乙醇水溶液的表面张力值；

若液膜收缩幅度为15％～22％，则待测塑料基材的表面张力值≈所述收缩幅度为15％～22％的液膜中乙醇水溶液的表面张力值；

若液膜收缩成颗粒状或宽度小于0.5cm的长条状液膜，则待测塑料基材的表面张力值＜所述收缩成颗粒状或宽度小于0.5cm的长条状液膜中乙醇水溶液的表面张力值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，若液膜收缩幅度为15％～22％，则待测塑料基材的表面张力值≈所述收缩幅度为15％～22％的液膜中乙醇水溶液的表面张力值，具体为：

若液膜收缩幅度为18％～20％，则待测塑料基材的表面张力值≈所述收缩幅度为18％～20％的液膜中乙醇水溶液的表面张力值。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述提供表面张力的乙醇溶液具体为：

根据式I所示的乙醇水溶液浓度与其表面张力之间的关系，配制系列表面张力的乙醇水溶液：

$\mathrm{\σ}=\frac{0.2243}{3.182+C^{0.6899}}$   式I；

式I中，σ为乙醇水溶液的表面张力系数；

C为乙醇水溶液的浓度，式II；

式II中，ρ为乙醇密度；

V为乙醇水溶液的体积浓度；

M为乙醇的相对分子质量。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述系列体积浓度的乙醇水溶液的体积浓度为22％、23％、28％、35％或40％。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述体积浓度为22％的乙醇水溶液的表面张力为39.6；

所述体积浓度为23％的乙醇水溶液的表面张力为39.0；

所述体积浓度为28％的乙醇水溶液的表面张力为36.6；

所述体积浓度为35％的乙醇水溶液的表面张力为33.9；

所述体积浓度为40％的乙醇水溶液的表面张力为32.3。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述待测塑料基材表面形成的液膜的宽度为1cm，长度为10cm。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，观察所述液膜变化的时间为5s～6s。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，观察所述液膜变化的时间为5s。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，得到待测塑料基材的表面张力后还包括：

表面张力＞37达因的塑料基材、且涂料表面张力为30达因的塑料产品输出为合格产品。