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接觸角測量粉末潤濕效果方法與意義
發布時間：2025-09-20 點擊次數：80
準確測試與評估粉末的潤濕效果是一項至關重要的基礎性工作，那么為何要測試粉末的潤濕效果？潤濕性是指液體在固體表面鋪展和滲透的傾向性。對于粉末而言，其潤濕效果的好壞具有深遠影響：
1、工藝效率與成本：潤濕性差的粉末（疏水性粉末）在投入到液體中時，容易漂浮在液面、形成結團（“魚眼”現象），需要長時間的攪拌或高剪切力才能分散均勻。這不僅延長生產周期，增加能耗，還可能因混合不均導致批次產品差異。
2、產品質量與穩定性：在制劑行業，活性藥物成分（API）的潤濕性影響其溶出度，進而影響藥效。在食品工業中，奶粉、蛋白粉等的沖調性直接取決于其潤濕性和分散性。在陶瓷行業，坯體的均勻性和強度與粉末的潤濕效果密切相關。
3、后續加工性能：良好的潤濕是造粒、包衣、懸浮液制備等后續加工步驟成功的前提。潤濕不佳會導致顆粒強度不足、包衣不均、懸浮體系沉降過快等問題。
因此，測試潤濕效果的本質是預判粉末在實際應用中的行為，為配方優化、工藝調整和質量控制提供科學依據。又該如何測試粉末的潤濕效果？測試方法多樣，可從定性到定量，從簡單到精密，應根據具體需求和條件選擇。
1.接觸角測量法（定量，精確）
這是評估表面潤濕性最直接、最經典的方法。雖然直接測量單個粉末顆粒的接觸角極具挑戰，但通常通過以下方式實現：
壓片法：將粉末在高壓下壓制成表面光滑、致密的片劑，模擬一個固體平面。然后使用接觸角測量儀，將液滴滴在片劑表面，通過光學系統測量液滴與固體表面之間的夾角（接觸角）。
接觸角<90°：表示潤濕性好（親液）。
接觸角>90°：表示潤濕性差（疏液）。
接觸角=0°：完全鋪展，完美潤濕。
這種方法能提供精確的數值結果，便于比較不同粉末或不同批次粉末的差異。
2.浸透（沉降）時間法（定量，簡便）
這是一個操作簡便且工業上廣泛應用的方法。
步驟：將一定質量的粉末輕輕鋪在液體表面，同時開始計時，記錄所有粉末完全浸入液面以下或完全沉降到容器底部所需的時間。
意義：時間越短，表明粉末的潤濕效果越好。該方法非常直觀地模擬了實際生產中粉末投入液體時的情景，適用于快速篩選和質量控制。
3.液體浸漬熱測量（定量，科學）
當粉末被液體潤濕時，會釋放熱量，這稱為浸漬熱。
步驟：使用精密量熱儀，測量粉末與液體接觸時釋放的熱量。
意義：釋放的熱量越多，表明粉末與液體的相互作用越強，潤濕效果越好。這是一種從熱力學角度深入表征潤濕過程的方法。
4.Washburn法（定量，間接）
該方法通過測量液體依靠毛細管作用在粉末柱中上升的速度和高度來間接計算接觸角。
步驟：將粉末緊密填充在帶有多孔底部的樣品管中，底部與液體接觸。記錄液體上升高度隨時間的變化。
意義：根據Washburn方程，上升高度的平方與時間成正比，比例常數與液體的表面張力、粘度以及粉末的孔隙率和接觸角的余弦值相關。通過已知表面張力的液體進行標定，可以計算出粉末對該液體的接觸角。
5.直觀觀察法（定性，快速）
步驟：取少量粉末置于液體表面，觀察其行為。
判斷：
立即沉入并分散：潤濕性極佳。
漂浮、結團，緩慢下沉：潤濕性差。
始終漂浮：極度疏液。
這是一種最快速的初步判斷方法，常用于研發前期的簡單評估。
在制藥、食品、化工、涂料及陶瓷等諸多工業領域，粉末是不可或缺的基礎原料。粉末的性能，尤其是其與液體相互作用的能力——即潤濕性，直接決定了最終產品的質量、工藝的效率和生產的成敗，因此，接觸角測量儀對粉末而言只至關重要。
