“表面張力”對于涂料是個很重要的性能指標(biāo)，因為涂料的表面張力與色漆制造、涂料噴涂施工及涂膜質(zhì)量都有著密切的關(guān)系。一般來說，低表面張力的液體涂料有利于涂膜對基底材的潤濕，便于涂膜的流平，提高涂膜對底材的附著力。在涂料油墨配方研究領(lǐng)域中表面張力的測量以前都采用du Noüy(鉑金環(huán))環(huán)法、Wilhelm(鉑金)板法。可是在使用基于鉑金板和鉑金環(huán)法的表面張力分析儀來測量高粘度涂料樣品的表面張力時，鉑金板和鉑金環(huán)通常都躺在涂料的表面，無法全部沉降到涂料的粘性液體中去。

即使鉑金板或鉑金環(huán)浸入到涂料樣品中去后，在將鉑金環(huán)提出液面時，由于樣品的粘度太大，出現(xiàn)液體可能拉不起來;即使液體被拉起來，鉑金環(huán)也會發(fā)生形變，計算出的表面張力存在著較大的誤差。因此以前我在研究開發(fā)高粘度的涂料樣品時，一直苦惱找不到一款比較好的表面張力儀來測量高粘度的涂料樣品的表面張力。現(xiàn)在幸運的是，我在市面上找到了一款芬蘭Kibron公司的表面張力儀，幫我實現(xiàn)了對高粘度涂料樣品的表面張力的準(zhǔn)確測量。下面我詳細(xì)介紹一下表面張力的測量過程。

圖1 測量涂料的表面張力裝置實驗圖及涂料樣品的表面張力數(shù)據(jù)

我配置了幾組不同成分的涂料樣品，如圖1所示。可以看出這些樣品的粘度都非常大，粘度范圍為1000-15000 mPa.s。該儀器的操作過程很簡單，首先是使用純水(純水的表面張力為72.8 mN/m)對儀器進(jìn)行校正，然后依次將樣品(1-2 mL)轉(zhuǎn)移至一個3 mL的樣品杯中進(jìn)行測量。從測量數(shù)據(jù)來看(圖1所示)，所配不同類型的涂料的表面張力值在10-28 mN/m之間。測量開始時該涂料的表面張力值會隨著時間的推移而變大，大約5分鐘左右逐漸趨于穩(wěn)定。從圖中的曲線趨勢可以看出，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是因為涂料中有機(jī)溶劑的揮發(fā)，導(dǎo)致涂料的表面張力變大，從而產(chǎn)生了梯度表面張力。

這說明該表面張力儀測量的表面張力數(shù)據(jù)非常準(zhǔn)確，可以準(zhǔn)確地測出涂料因溶劑揮發(fā)而引起的表面張力的細(xì)微變化。能夠準(zhǔn)確地測出表面張力這樣細(xì)微的變化當(dāng)然與該儀器中的精密分析天平有關(guān)，該微量天平靈敏度高(0.2 μg)。使用的探針具有良好的表面潤濕性能，探針的直徑小(0.51 mm)，在測量這些高粘度樣品時，不會發(fā)生形變，探針很容易扎入到樣品液面下去，從而得到準(zhǔn)確的表面張力數(shù)值。芬蘭Kibron表面張力儀的另一個優(yōu)勢就是相比于其他類型的表面張力測量儀，所需的樣品量少(1-2 mL)，我們在使用昂貴樣品來開發(fā)新型涂料時可以很好地節(jié)省成本。