一、涂料润湿性的定义

润湿性是指物质在另一个物质表面形成接触时，分子间作用力的表现。通常是指液体在与固体接触表面上的吸附现象，即液体在接触角范围内与固体之间的相互作用。润湿性是表征液体与固体接触的性质，直接影响液体在固体表面的传输、扩散和吸附等过程。

在涂层领域，润湿性主要指涂层与基材之间的相互作用能力。润湿性好的涂层能够更好地与基材结合，提高涂层的附着力、内聚力和耐久性。

二、相关标准

与涂料相关的润湿性标准主要有：

ASTM D7490-2008《用接触角测量法测量固体涂料、衬底和颜料表面张力的试验方法》

ASTM D7334-2008(2022)《用先进的接触角测量法测定涂层、底层和颜料表面润湿性的规程》

DIN EN ISO 19403-1-2022《色漆和清漆 润湿性 第1部分：词汇和一般原则》

ISO 19403-2-2024《色漆和清漆 润湿性 第2部分：用测量接触角测定固体表面的表面自由能》

ISO 19403-3-2024《色漆和清漆 润湿性 第3部分：用悬滴法测定液体的表面张力》

ISO 19403-4-2017《色漆和清漆 润湿性 第4部分：从界面张力测定液体表面张力的极性和分散分数》

ISO 19403-5-2017《色漆和清漆 润湿性 第5部分：从固体接触角测量(仅对其表面能有分散作用)测定液体表面张力的极性和分散分数》

ISO 19403-6-2017《色漆和清漆 润湿性 第6部分：动态接触角的测量》

ISO 19403-7-2017《色漆和清漆 润湿性 第7部分：倾斜台上接触角的测量(滚转角)》

ISO 28199-2-2021《色漆和清漆 与喷涂应用工艺有关的涂层系统性能评定 第2部分：颜色稳定性、过程遮盖力、再溶解、不粘附喷涂物吸收、润湿、表面纹理和斑纹》

三、润湿性的测定方法

润湿性可以通过接触角 (contact angle, θ) 来量化，该接触角是液体与固体表面相交处形成的角。

1. 接触角测量仪

接触角测量仪使用液体滴液法或倾斜盘法来测量接触角。

液体滴液法：将一滴液体滴在固体表面上，通过图像分析测量接触角。

倾斜盘法：将固体样品放置在倾斜的平台上，液体逐渐添加到表面大直到它开始流淌，接触角可以从流淌开始的平台角度计算出来。

2. 湿润时间测量

湿润时间测量，即测量液体完全润湿表面所需的时间。这一方法通过将液体滴在表面上，并使用计时器记录液体完全铺展的时间来进行测量。

3. 表面张力测量

表面张力测量可以间接地用于评估润湿性。

液体的表面张力会影响其润湿性。例如，水具有相对较高的表面张力。根据杨氏方程，液体表面自由能是解释接触角的力之一。高表面张力的液体有更大的分子内聚力，这会导致水滴成珠。将一滴水和一滴油放在几乎任何表面上，都会看到水的接触角几乎总是大于油的接触角。假设两个液滴的固体表面能相同，唯一的区别就是液体表面自由能在水中更高。如果在液相中加入表面活性剂，表面张力会降低，润湿性会增加。

液体的表面张力系数σ，是指在恒温条件下，表面张力所引起的表面功与其引起的面积变化之比。

受表面活性剂特性的影响，液体中的表面活性剂在液体内部保持平衡状态；但在液体与空气界面表面活性剂分子的亲水基伸向液体，疏水基伸向空气。

4. 原位扫描电镜 (SEM)

原位SEM可用于观察液体与固体表面之间的相互作用。通过在显微镜腔室中引入液体并将表面暴露在液体环境中，可以对润湿性进行评估。

虽然接触角和表面张力仪都涉及液体与固体表面的性质，但它们所关注的方面不同。接触角描述液体在固体表面上的润湿性质，而表面张力仪用于测量液体分子之间的内聚力，以评估液体本身的性质。

四、润湿性调控的方法

改变涂层材料：选择具有良好润湿性的涂层材料，如有机硅、聚氨酯等，可以提高涂层与基材之间的润湿性。

添加润湿剂：在涂层中添加润湿剂，如聚四氟乙烯 (PTFE) 、石墨烯等，可以增强涂层与基材之间的相互作用能力。

表面处理：对基材表面进行处理，如清洗、活化等，可以去除表面污染物，提高涂层与基材之间的亲和力。

涂层厚度：增加涂层厚度，可以提高涂层与基材之间的接触面积，从而提高润湿性。

随着技术的发展，润湿性调控技术也在不断创新和完善。未来的研究方向可能包括新型润湿剂的开发、基于纳米技术的润湿性调控方法、智能化润湿性调控技术等。这些新技术将有助于提高涂层的性能，降低生产成本，满足不同应用场景的需求。