粉末润湿性

粉末的润湿性在涂料、分散、造粒过程和其他实际用途中很重要。从制药到采矿，工业部门都可能从粉末润湿性研究中受益。因此，需要能够确定液体和粉末之间的接触角。最常用的接触角测量方法叫做接触角测量方法液滴滴一滴液体在固体表面。对于光滑的固体表面，这种方法非常简单。对于粉末，有几个挑战，如表面粗糙度和液体渗透到孔隙，这使得直接接触角测量困难。因此，不同的测量方法的粉末接触角已经发展和评估。

松散粉末和颜料的润湿性通常是通过液体的吸附测量来评估的。利用力张力计来检测液体渗透到粉末中。

电源装在粉盒上，粉盒可以是玻璃的也可以是不锈钢的。支架挂在一个非常灵敏的天平上，然后轻轻浸入液体中。当支架接触液体表面时，平衡被归零，之后液体渗透到粉末中被记录下来。比较液体被吸附的速度可以让我们了解粉末的润湿特性，但更常见的是使用Washburn方程来计算接触角。

沃什伯恩方程可以写成

，其中w是测量的质量，C是材料常数，ρ是液体的密度，γ_l为液体的表面张力，η为液体粘度，t为测量时间，θ为接触角。

进行了一项实验，其中被吸附液体的质量随时间测量。图应给出一条直线，斜率为:

如果液体的粘度、密度和表面张力已知，那么这一项中就剩下两个未知数，接触角和固体的材料常数C。为了解决这个方程，必须用完全湿润的液体进行测量。如果液体完全润湿固体，则可以假设接触角为零。正烷C₆- C₁₀是最常用的。像甲醇、乙醇或戊烷这样的液体，虽然很可能会完全湿润固体，但可能太容易挥发。因此，经常使用像己烷、庚烷和辛烷这样的液体。为了确定最适合您的粉末的完全润湿液，建议您进行一系列测试，以找到最可润湿的一种。

然后可以计算出材料常数C

建议至少进行五次测试，以确保您能够获得材料常数c的可重复值。如果数值变化很大，这意味着粉末装入holder的包装不一致。为了使粉末的包装一致是强制性的，因为材料常数C取决于包装密度和分布。如果每次测量的材料常数都不同，则无法可靠地确定粉末的接触角值。

一旦确定了材料接触C，需要使用相同的包装方法来包装实际接触角测量的粉末。

接触角的测量通常是对着水进行的。这里需要注意的是，如果粉末是疏水的，即与水的接触角大于90度，则不能使用所述方法。这是因为液体的渗透发生了毛细作用这是不可能的接触角超过90度。

另一种有时用于测定粉末润湿性的方法是威廉盘子．要使用威廉板法，粉末需要被压缩成一个薄圆盘，或者作为涂层添加到已知尺寸的玻片上。在样品制备步骤之后，该方法非常简单，因为测量是由软件自动完成的。测量中的一个困难是确定样品的真实周长。需要精确的周长来计算接触角。由于这一点和样品制备有些困难，这种方法不像下面讨论的Washburn方法或无柄滴法那样普遍。

光学张力计也可用来研究粉末的润湿性。使用无梗滴法，将一滴液体放在粉末床上。该方法相对简单，不需要使用任何参考液体，但可以直接确定接触角。然而，粉末的包装是需要考虑的事情。通常情况下，粉末被压缩到一个桌子上，然后可以像测量标准固体样品一样测量接触角。主要优点之一是不需要使用参考液体，因为可以直接看到接触角。水的快速渗透会导致问题，特别是如果粉末非常亲水。样品制备的其他可能性是将粉末装入多孔板或在粘合剂的帮助下将粉末粘在玻片上。

表面粗糙度在多孔样品的测量中起着重要的作用。因此，能够在测量接触角的同一位置测量表面粗糙度是有利的。这允许确定粗糙度校正接触角。

利用上述方法，还可以测定粉末的表面自由能。为了计算表面自由能，你需要测量粉末与至少两种已知性质的液体的接触角。通常，水被用作极性，二碘甲烷被用作分散液体。

光学张力计和力张力计都可以用来测量粉末的表面自由能。但是，应该注意的是，用于计算的接触角是不相同的，这意味着用不同方法得到的表面自由能是不具有可比性的。用光学方法计算了测得的静接触角。然而，用力法，有两个接触角;前进和后退。然后你需要决定哪一个在你的应用中更有代表性，计算两个表面自由能值，或者取两个接触角的平均值并使用它来计算表面自由能。