[發明專利]一種固體材料表面能的測試方法及裝置

在審

• 申請號: 202010759903.3
• 申請日: 2020-07-31
• 公開（公告）號: CN114062199A
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 胡艾國;李國鋒;陳付虎;張永春;張浩;姚昌宇;李月麗;楊斌;常輝;梁志彬;邱小慶
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司華北油氣分公司
• 主分類號: G01N13/00
• 分類號: G01N13/00;G01N13/02
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 崔旭東

1.一種固體材料表面能的測試方法，其特征在于，步驟如下：

選用兩種不同的探測流體，檢測在試驗溫度下兩種不同探測流體在試驗樣本的測試面形成的潤濕接觸角；

根據所述兩個潤濕接觸角，確定對應的探測流體在試驗樣本的測試面形成的潤濕接觸角隨溫度的變化關系；

根據所述變化關系，對應預測在測試溫度下兩種不同探測流體在試驗樣本的測試面形成的潤濕接觸角，所述試驗溫度小于測試溫度；

根據固體材料表面能與測試溫度、在測試溫度下兩種不同探測流體的潤濕接觸角和在試驗溫度下兩種不同探測流體的色散分量之間的關系，計算在測試溫度下待檢測固體材料的表面能。

2.根據權利要求1所述的固體材料表面能的測試方法，其特征在于，所述探測流體在試驗樣本的測試面形成的潤濕接觸角隨溫度的變化關系的公式為：

其中，θ為在試驗溫度下探測流體在試驗樣本的測試面形成的潤濕接觸角；ζ為試驗樣本與探測流體之間的相互作用色散強度參數；T為測試溫度；τ為測試溫度與探測流體臨界溫度T_c的關聯參數，滿足τ＝1/(1-T/T_c)；h為普朗克常數。

3.根據權利要求1或2所述的固體材料表面能的測試方法，其特征在于，計算在測試溫度下待檢測固體材料的表面能的步驟包括：

根據測試溫度、在試驗溫度下兩種不同探測流體的色散分量以及探測流體的界面張力、色散分量和極性分量和溫度之間的關系，分別計算在測試溫度下兩種不同探測流體的界面張力、色散分量和極性分量；

根據在測試溫度下兩種不同探測流體的界面張力、色散分量、極性分量和潤濕接觸角，計算在測試溫度下待檢測固體材料的總表面能的色散分量和極性分量，進而確定待檢測固體材料的表面能。

4.根據權利要求3所述的固體材料表面能的測試方法，其特征在于，所述在測試溫度下兩種不同探測流體的界面張力、色散分量和極性分量的計算公式為：

其中，γ_L、分別為在測試溫度下探測流體的界面張力、色散分量和極性分量；為在試驗溫度下探測流體的色散分量；C_d、C_p分別為探測流體的色散能和極性能相互作用系數；α₁、α₂為探測流體分子的極化率；h為普朗克常數；υ₁、υ₂為探測流體分子的離子化頻率；u₁、u₂為探測流體分子的永久偶極矩；k為玻爾茲曼常數；T為測試溫度。

5.根據權利要求3所述的固體材料表面能的測試方法，其特征在于，所述確定待檢測固體材料的表面能的計算公式為：

其中，γ_L、分別為在測試溫度下探測流體的界面張力、色散分量和極性分量；θ′為在測試溫度下探測流體的潤濕接觸角；ζ為試驗樣本與探測流體之間的相互作用色散強度參數；T為測試溫度；γ_s、分別為待檢測固體材料的表面能及其色散分量和極性分量。

6.根據權利要求1或2所述的固體材料表面能的測試方法，其特征在于，在所述檢測在試驗溫度下兩種不同的探測流體在試驗樣本的測試面形成的潤濕接觸角之前，還包括制作試驗樣本的步驟，所述制作試驗樣本的步驟包括：

按照設定方式獲取待檢測固體材料樣本；

將所述待檢測固體材料樣本進行切割得到兩個試驗樣本，所述兩個試驗樣本的切割面為測試面；

對所述兩個試驗樣本的測試面進行打磨，并將打磨后的兩個試驗樣本進行清洗去雜和干燥處理。