如今，測(cè)量表面清潔度的方法多種多樣，例如：基于熒光分析法或基于X 射線的方法，然而這些方法的缺點(diǎn)也很明顯，包括限制對(duì)某些類型的污染的驗(yàn)證、傳感器的距離對(duì)結(jié)果產(chǎn)生的結(jié)果較大、器昂貴及測(cè)量成本高。

相比之下，接觸角測(cè)量法在測(cè)量表面清潔度方面提供了理想的解決方案，接觸角測(cè)量法是一種即使在最小污染方面也能實(shí)現(xiàn)高靈敏度方法。根據(jù) Young 方程，液滴在固體表面的形狀取決于液體的表面張力和樣品表面的表面能（圖 1 A）。不溶性污染（油脂、油等）會(huì)形成低表面能的表面，從而產(chǎn)生更大的接觸角（圖1 B）。有界面活性的污染物（表面活性劑等）會(huì)溶解在液滴中，導(dǎo)致表面張力下降，從而接觸角也會(huì)隨時(shí)間降低（圖1 C）。

圖1：不溶性污染物和表面活性

污染物對(duì)接觸角的影響

該方法的優(yōu)點(diǎn)是為您提供有關(guān)雜質(zhì)（可溶性/不溶性）類型和位置的相關(guān)信息，并且易于應(yīng)用。它是非破壞式的，可以使用移動(dòng)式測(cè)量設(shè)備在任何地方執(zhí)行。

P1實(shí)驗(yàn)部分

鋼板（見圖2）在超聲波?。ㄓ蒃lma，ElmaS10H制造，頻率50/60 kHz，填充3%的Mucasol?溶液）中清洗不同時(shí)間。清潔后，使用便攜式表面能分析儀MSA?[1]、[2]、[3]，根據(jù) OWRK 計(jì)算方法確定鋼板的 SFE。根據(jù)處理時(shí)間，檢查了4個(gè)鋼板， 5滴2μL的測(cè)試液體。清潔和測(cè)量均在 30°C 環(huán)境下進(jìn)行。液體參數(shù)列在表 1 中。

表1：測(cè)試所使用的液體及其表面張力

——根據(jù)OWRK考慮分散（d）和極性部分（p）

P2

結(jié)果部分

圖 2 顯示了超聲波浴中延長清潔持續(xù)時(shí)間后鋼板樣品的示例。在視覺上，只有在長時(shí)間的清潔后才能看到效果。

圖2：從左向右清潔后鋼板的照片，清潔時(shí)間逐步延長

在所檢查的樣品中，樣品的水接觸角度從原來的90°下降到13°。這是因?yàn)榕K污并不溶于水。

圖 3 顯示了所檢查的鋼板樣品的表面能結(jié)果。在這里，即使僅僅經(jīng)過10秒的清潔，表面能也顯著增加，尤其是極性部分。清潔時(shí)間達(dá)到 120 秒后，達(dá)到最大表面能，并且額外增加清潔持續(xù)時(shí)間不會(huì)帶來額外的效果?；诖?，120 秒的時(shí)間可以定義為最佳清潔持續(xù)時(shí)間。

圖3：根據(jù)OWRK計(jì)算的SFE及其極性、非極性部分的清潔在0、10、60、120、300和600秒的清潔持續(xù)時(shí)間下，每個(gè)清洗持續(xù)時(shí)間為4個(gè)鋼板樣品。誤差條對(duì)應(yīng)于每個(gè)測(cè)試液和樣品5次測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)偏差。

P3

總結(jié)

在鋼板樣品的示例中，我們展示了然后采用迅速簡(jiǎn)單并且便攜的接觸角測(cè)量如何來優(yōu)化清潔浴的處理時(shí)間。肉眼看不見的污染可以根據(jù)表面自由能量的測(cè)量參數(shù)在樣品上進(jìn)行驗(yàn)證，并可確定為水不溶性污染（例如油）。在設(shè)置好優(yōu)化過的清潔時(shí)長條件后，我們只需輕點(diǎn)一下MSA，即可輕松判定清潔是否成功。

文獻(xiàn)引用

[1]?? D. H. Kaelble, Dispersion-Polar Surface Tension Properties of Organic Solids. In: J. Adhesion 2 (1970), P. 66-81.

[2]?? D. Owens; R. Wendt, Estimation of the Surface Free Energy of Polymers. In: J. Appl. Polym. Sci. 13 (1969), P. 1741-1747.

[3]?? W. Rabel, Einige Aspekte der Benetzungstheorie und ihre Anwendung auf die Untersuchung und Ver?nderung der Oberfl?cheneigenschaften von Polymeren. In: Farbe und Lack 77,?10 (1971), P.?997?1005.