Methods of contact angle measurements as a tool for characterization of wettability of polymers

• Autorzy: Zielecka M.

Warianty tytułu

PL

Metody pomiaru kąta zwilżania jako sposób charakteryzowania zwilżalności polimerów

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Many problems related to the quality of protective coatings for more sophisticated applications can be solved on the basis of the wettability of their surfaces measurements. The equilibrium (static) or dynamic contact angle (CA) of solids can be measured and the sessile drop method or Wilhelmy method are usually applied. In the sessile drop method CA is measured optically. The measured values of static CA are influenced by evaporation of the liquid, absorption of the liquid by porous substrate (e.g. paper, building material) and other chemical or physical interactions occurring on the solid surface. The Wilhelmy method is based on the measurements of the force which is needed to overcome the resistance of the liquid as the solid plate with known wetted length is immersed in or withdrawn from the liquid of known surface tension. The precision of the contact angle measurements by Wilhelmy method is higher as compared with the sessile drop method. Very important factor highly influencing the quality of CA measurements is the proper selection of applied liquids which should be selected according to the applied measuring method. The careful selection of the method of CA measurements is a crucial factor influencing the possibility of practical application of the results of wettability measurements.

PL

Omówiono znaczenie zwilżalności jako cechy charakteryzującej powierzchnię polimerów. Przedstawiono dwie grupy metod pomiaru kąta zwilżalności (theta) stanowiącego miarę stopnia zwilżalności (rys. 1), mianowicie metodę naniesionej kropli [w wariancie pomiaru równowagowego (statycznego) kąta zwilżania (CA, rys. 2) bądź dynamicznego kąta zwilżania (DCA, rys. 3)] oraz metodę Wilhelmy'ego. Podano podstawy teoretyczne tej drugiej metody [równania (2)-(5)] polegającej na pomiarze wartości siły potrzebnej do przezwyciężenia oporu cieczy o znanym napięciu powierzchniowym podczas zanurzania w tej cieczy albo wyciągania z niej płytki danej grubości wykonanej z badanego materiału (rys. 4 i 5). Uwzględniono przy tym pomiar zarówno postępującego (ACA), jak i cofającego się (RCA) kąta zwilżania. Wskazano na możliwość obliczania swobodnej energii powierzchniowej (SFE) na podstawie wartości DCA oraz wyjaśniono pojęcia krytycznego napięcia powierzchniowego (CST) i histerezy kąta zwilżania, a także związek theta z chropowatością badanej powierzchni [równanie (7)]. Podkreślono znaczenie doboru właściwej cieczy w badaniach zwilżalności. Omówiono także wyniki własnych badań dotyczących wpływu składu charakteryzującej się właściwościami typu antigraffiti kompozycji polisiloksan/politetrafluoroetylen na jej hydrofobowość (rys. 6 i 7).

Słowa kluczowe

EN

contact angle; methods of measurement; surface free energy; roughness; hydrophobic properties of polysiloxane/polytetrafluoroethylene system

PL

kąt zwilżania; metody pomiaru; energia powierzchniowa; energia swobodna; chropowatość; hydrofobowość; układ polisiloksan/politetrafluoroetylen

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2004
• Tom: T. 49, nr 5
• Strony: 327--332
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys.

Twórcy

autor

Zielecka M.

• Industrial Chemistry Research Institute, ul. Rydygiera 8, 01-793 Warszawa,

Bibliografia

• 1. Good R. J., van Oss C. J.: "Modern Approaches to Wettability”, Plenum Press, New York 1992, p. 1—27.
• 2. Lechner H.: "Methods of contact angle measurement and surface free energy determination in solid surface characterization", Kriiss, Kraków 1999.
• 3. Briggs D., Rance D. C.: "Surface Properties” in: "Encyclopedia Comprehensive Polymer Science”, (ed. Allen G., Bevington J. C.), Pergamon Press, Oxford 1988, vol. 2, p. 707.
• 4. Owen D. K., Wendt R. C.: J. Appl. Polym. Sci. 1969, 13, 1741.
• 5. Wu S.: J. Adhesion 1973, 5, 39.
• 6. Brandreth D. A.: J. Colloid Sci. 1977, 62, 205.
• 7. Johnson R. E., Dettre R. M.: J. Phys. Chem. 1964, 68, 1744.
• 8. Busscher H. I., Van Pelt A. W. J., De Baer P., De Jong H. P., Arends J.: Colloids Surface 31984, 9, 319.
• 9. Schulze R. D., Possart W., Kamusewitz H., Bischof C.:J. Adhesion Sci. Technol. 1989, 3, 39.
• 10. Good R. I., Kvikstad ]. A., Bailey W. O.: J. Colloid Interface Sci. 1971, 35, 314.
• 11. Li D., Neumann A. W.: Colloid Polym. Sci. 1992, 270, 498.
• 12. Strom G., Frederikson M., Stenius P.: J. Colloid Interface Sci. 1990, 134, 107, 117.
• 13. Schrader M. A., Weiss G. H.: J. Colloid Sci. 1990, 135, 586.
• 14. Żenkiewicz M.: Polimery 2004, 49, 2.
• 15. Fox H. W., Zisman W. A.: J. Colloid Sci. 1950, 5, 514.
• 16. Polish Pal. 177 972 (2000).