表面科学研究可应用于聚合物与橡胶行业的产品研发和质量控制。使用KRÜSS仪器测量分析产品的表面科学参数,例如聚合物的粘合和聚合物共混等,能帮助您从微观数据层面上加深对产品的理解,进行产品和技术工艺的优化。
与聚合物粘合
接触角和表面张力测量:用于优化塑料涂层
因为塑料具有比较低的表面自由能,其在粘合、涂覆或印刷时就会具有较低的界面粘附力。而水基涂料通常具有较高的表面张力。这就需要对接触的两相进行处理:降低液态涂料物质的表面张力,同时增加塑料的表面自由能。我们的表面张力仪和接触角测量仪可用来优化这两个过程。可应用于塑料粘合,尤其是汽车工业和包装领域的塑料粘合;薄膜印刷;塑料涂装;基体聚合物、有机纤维和粉末与复合材料的粘合。
降低液态涂料物质的表面张力
色漆和清漆,甚至粘合剂经常含有表面活性剂以降低表面张力,从而改进润湿性。我们的半自动和全自动张力仪采用精密方法测量表面张力。
表面张力仪 - K100基于临界胶束浓度(CMC)测定表面活性剂的效率,该值表示表面活性剂引起的表面张力下降的最大值。通过测量CMC可避免过度使用表面活性剂。
对于快速处理过程,我们可使用台式和便携式气泡压力张力仪测量表面活性剂降低表面张力的速度。该仪器能在长跨度的时间范围内测量动态表面张力,可精确到几毫秒。测量结果有助于选择或研发与过程速度相匹配的理想表面活性剂。
增加塑料的表面自由能
仅有良好的润湿不会产生良好的粘附力,还需要对塑料进行预处理以提高表面自由能。常用的方法是等离子处理、电晕或火焰处理和氧化性气体(如臭氧或氟)处理。
我们的液滴形状分析测量仪可在接触角测量的基础上评价材料加工处理期间表面自由能的增加。同时,也可以测定表面自由能的极性组成。表面自由能的极性组分反映了表面引入极性基团后塑料的活化效果。我们的便携式表面分析仪 - MSA还支持对任何大小的样品进行现场无损检测,同时进行重复测量以检查处理的长期效果。
计算粘附力和长期稳定性
可结合聚合物表面自由能和液相表面张力的测量结果计算粘附力的直接量度 - 粘附功。得通过分别分析,可优化两种成份,以达到所需的接触效果。这两种测量方法作为一个整体出现在DIN 55660涂覆物质标准中。
并合表面进一步研究得到的是界面张力。界面张力描述涂层的固有不稳定性。在有其他物质通过微小裂缝渗透涂层时,界面张力越低涂层越易脱落。
纤维和粉末测量
接触角、表面自由能和粘附功也可根据应用情况(如纤维增强材料的质量保证和研发)在纤维和粉末上测定。用于研究的纤维和粉末可以是涂覆塑料或有聚合物涂层的材料。
我们的K100通用张力仪是用于这些测量工作的主要仪器之一。高精度特殊设计的力学法张力仪 - K100SF可在非常细的单丝(如碳纤维)上测定润湿性和表面自由能。
聚合物共混
研发新高分子材料的界面化学方法
在高分子工业的研发实验室共混聚合物,制备具有新特性的材料,这些特性包括但不限于改进的拉伸强度、更好的耐热或耐化学性。由于可混合性和稳定性高度依赖于单相的表面张力和它们之间的界面张力,因此需要对这些参数进行测定。我们的接触角仪器和高温设备系列可满足这种需求。
用熔融聚合物界面张力评估可混合性
熔融相之间的界面张力如果较高,液滴就趋于凝结,界面会减小,从而降低了共混物的均匀性,降低界面张力则可以改进可混合性。我们的接触角仪器通过分别测量各相的表面能可测定界面张力。
用粘附功预测抗拉强度
分析粘合力时,两相之间的粘附功是个关键值,它和共混物的搅拌阻力也相关。可通过不同液体的接触角测量表面能的极性和分散组分,从而计算得出粘附力。
用高温设备模拟共混工艺
尽管室温下测量提供了一些宝贵信息,但采用高温配件(高达400℃)可更真实地模拟共混过程的环境条件。采用悬滴法对界面张力的直接测量有利于发现合适的材料组合。
测量加入粉末的分散性
由于聚合物共混物中常加入岩粉或碳黑粉等,它们在液相中的分散性成为共混物是否均匀的决定因素。我们的张力仪测量粉末的表面能,其测量结果与聚合物测得的数据结合可获得润湿焓的关键结果。