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親水性測試

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發(fā)布時(shí)間：2025-03-22 09:53:12 更新時(shí)間：2025-05-13 17:45:06

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作者：中科光析科學(xué)技術(shù)研究所檢測中心

親水性（Hydrophilicity）指材料表面對(duì)水的親和能力，通常通過表面潤濕性、接觸角、吸水率等指標(biāo)衡量。以下是親水性測試的 核心方法、標(biāo)準(zhǔn)與操作要點(diǎn)：

原理
- 靜態(tài)接觸角：水滴在材料表面形成的夾角（θ），θ<90°為親水，θ>90°為疏水。
- 動(dòng)態(tài)接觸角：前進(jìn)角（θA）與后退角（θR）差值（滯后角）反映表面粗糙度與化學(xué)均勻性。
測試標(biāo)準(zhǔn)與設(shè)備
- 國際標(biāo)準(zhǔn)：ISO 15989（塑料薄膜）、ASTM D7334（涂層）；
- 儀器：光學(xué)接觸角測量儀（如Krüss DSA系列、Dataphysics OCA）。
步驟與注意事項(xiàng)
- 樣品制備：表面清潔（超聲清洗+等離子處理），避免指紋污染；
- 測試條件：溫度25℃±1，濕度50%±5%，液滴體積2-5μL（超純水）；
- 數(shù)據(jù)分析：取5個(gè)點(diǎn)平均值，θ≤30°為高親水，30°<θ<90°為中等親水。

原理
- 吸水率（W）：材料吸水后質(zhì)量增加百分比，W=(m_wet - m_dry)/m_dry×100%。
測試標(biāo)準(zhǔn)與操作
- 國際標(biāo)準(zhǔn)：ISO 9073-6（紡織品）、ASTM D570（塑料）；
- 步驟：
  1. 樣品干燥至恒重（105℃烘箱）；
  2. 浸泡去離子水（時(shí)間依材質(zhì)：紡織品10min，海綿24h）；
  3. 取出瀝干（無滴水）后稱重。
限值與應(yīng)用
- 高親水材料：W≥100%（如棉纖維、醫(yī)用敷料）；
- 低親水材料：W<10%（如聚丙烯無紡布需改性處理）。

原理
- 水滴在材料表面完全滲透所需時(shí)間（T），T越短親水性越強(qiáng)。
測試標(biāo)準(zhǔn)
- 行業(yè)方法：AATCC 79（紡織品）、JIS L1907（纖維）；
- 操作：
  1. 樣品平鋪，滴加50μL水滴；
  2. 記錄從接觸表面到完全滲透的時(shí)間（高速攝像輔助）。
典型值
- 高親水織物：T≤1秒（如醫(yī)用紗布）；
- 疏水改性材料：T>60秒（需等離子處理提升親水性）。

原理
- Owens-Wendt方程：通過接觸角計(jì)算表面能（γ_s = γ_s^d + γ_s^p），極性分量（γ_s^p）越高，親水性越強(qiáng)。
測試液體
- 需兩種已知表面能液體（如水γ=72.8mN/m、二碘甲烷γ=50.8mN/m）。
應(yīng)用場景
- 涂層優(yōu)化：調(diào)整γ_s^p以提升生物相容性（如鈦合金植入體γ_s^p≥25mN/m）。

生物材料親水性
- 蛋白吸附測試：低親水表面吸附更多蛋白質(zhì)（ELISA法，ISO 10993-5）；
- 細(xì)胞粘附率：親水表面（θ<50°）促進(jìn)細(xì)胞鋪展（顯微鏡計(jì)數(shù)）。
納米材料親水性
- AFM力曲線：探針與表面水分子相互作用力評(píng)估親水性（N/m量級(jí)）。

測試結(jié)果	親水性等級(jí)	改進(jìn)措施
θ>90°	疏水	等離子處理、接枝親水基團(tuán)（-OH、-COOH）
30°<θ<60°	中等親水	涂覆PEG、殼聚糖涂層
θ<10°	超親水	納米結(jié)構(gòu)化表面（仿生荷葉效應(yīng)反向設(shè)計(jì)）
吸水率W<5%	低吸水性	共混親水聚合物（如PVA、PLGA）