高分子材料，憑借其獨特的物理與化學(xué)特性，在工業(yè)制造、農業(yè)生產(chǎn)、國防建設及日常生活的廣泛領(lǐng)域中發(fā)揮著(zhù)不可或缺的作用，為國民經(jīng)濟的快速發(fā)展注入了強勁動(dòng)力。聚合物產(chǎn)品的表面性能與其本體性能同樣關(guān)鍵，隨著(zhù)消費者對產(chǎn)品品質(zhì)要求的日益提升，對塑料表面進(jìn)行鍍膜、涂層處理、油墨印刷及粘接等二次加工技術(shù)顯得尤為重要，這些措施旨在顯著(zhù)提升產(chǎn)品的表面質(zhì)量和實(shí)用性。值得注意的是，所有這些表面處理技術(shù)均與塑料的表面張力緊密相關(guān)，作為材料界面的核心屬性之一，表面張力直接影響著(zhù)塑料的加工效果及應用表現。

本文就塑料產(chǎn)品二次加工中對塑料表面張力測試與處理等，將作出相應的措施，以大家了解與掌握。

1聚合物表面張力的本質(zhì)與測量方法

1.1表面張力的定義

表面張力，這一物理現象源于液體表面層分子間引力的不均衡分布，它促使液體表面盡可能縮小，形成如同彈性薄膜般的張力狀態(tài)。這種力旨在使液體表面積最小化，以達到能量最低的穩定狀態(tài)。從廣義上講，任何兩種不同物態(tài)界面間的張力均可視為表面張力，自然界中如清晨葉片上的露珠、緩慢滴落的水龍頭水珠等現象，均是表面張力作用下的直觀(guān)展現。

對于聚合物而言，其表面張力的研究復雜而深入，不僅關(guān)聯(lián)到材料的多種性能，還與表面自由能緊密相連。表面自由能在一定條件下（如給定T、P）增加單位表面所引起體系自由能的變化。表面張力在一定條件下（如給定T、P）增加單位表面長(cháng)度所需要的力。表面自由能和表面張力越大，體系越趨向于減小表面積。溫度對表面張力影響較復雜，對絕大多數小分子體系，表面張力隨溫度升高而線(xiàn)性下降，對絕大多數高分子體系也有同樣的變化規律，但下降幅度小于小分子體系。

聚合物的表面張力與材料本體分子量有關(guān)系，研究表明：同系高聚物的表面張力隨分子量的增加而增加。表面張力σ不是與分子量的M-1，而是與M-2/3呈線(xiàn)性關(guān)系，如式1所示。

式1中的σ∞為分子量無(wú)窮大時(shí)表面張力（常數）；Kb為常數；Mn為高聚物數均分子量。

聚合物有晶態(tài)與非晶態(tài)之分，晶態(tài)的密度高于非晶態(tài)，由此晶態(tài)的表面張力高于非晶態(tài)。當然影響表面張力的兩個(gè)因素是溫度和分子結構。液體表面張力測定由經(jīng)典物理化學(xué)方法測定，聚合物形成產(chǎn)品后的固體，其表面分子沒(méi)有流動(dòng)性，表面張力測定沒(méi)有直接的方法，只能通過(guò)間接的方法或估算方法。聚合物表面張力隨溫度升高而呈線(xiàn)型降低。聚合物表面張力通常隨分子量增大而增大。聚合物表面結構相似，但表面組成不同，影響聚合物的等當比容與密度，導致表面張力的改變。結晶型聚合物從溶體冷卻成晶體的相比過(guò)程中發(fā)生密度的轉折變化，表面張力也會(huì )轉折變化。

1.2聚合物表面張力測試

固體表面自由能（簡(jiǎn)稱(chēng)表面能）與表面張力聯(lián)系較大。根據固體表面自由能大小，劃分為低表面能材料與中表面能材料。對高表面能材料表面張力則大，表面潤濕性則強，低表面能材料表面張力則小，表面潤濕性則弱。如圖1所示符合荷葉效應。

圖1示意了材料表面的潤濕狀況（網(wǎng)絡(luò )，侵刪）

目前，還沒(méi)有直接測量聚合物表面張力的技術(shù)，這是因為固體聚合物不具備流動(dòng)性，所以現有的表面張力測試技術(shù)無(wú)法應用。聚合物的表面張力通常是通過(guò)間接方法或估算方法來(lái)獲取，其中最常用的工具是達因筆，也被稱(chēng)為表面張力測試筆、電暈處理筆、塑料薄膜表面張力檢測筆等。達因筆的工作原理是通過(guò)在待測材料表面涂覆已知浸潤張力的測試液，然后觀(guān)察測試液的浸潤情況，以此來(lái)測定表面張力的大小。常用的達因筆測量范圍為28～72 mN/m（或者以?xún)煞N等同的單位形式表示，即28～72 mN/m，下文中將省略單位）。達因值通常為偶數，可以根據實(shí)際使用需求進(jìn)行選擇，如圖2(a)所示。

圖2達因筆與測試示意圖（網(wǎng)圖，侵刪）

測試前先確定環(huán)境溫度、空氣濕度、以及被測物體表面溫度是否達到達因筆標定的標準條件（溫差越大，測量誤差越大）。測試方法圖2(b)所示塑料袋張力測試，當30mN/m筆測試時(shí)，在2 s內達因筆潤濕了基材表面，沒(méi)有收縮或分散情況，說(shuō)明表面張力等于或大于30 mN/m；當44 mN/m筆測試時(shí)，在2 s內達因筆沒(méi)有潤濕了基材表面，出現收縮或分散水珠情況，說(shuō)明表面張力小于44 mN/m。還可用大于30 mN/m筆測量，以此類(lèi)推，直到測試結果在2 s內改縮成水珠（球狀），則這測試之前一次的值被視為基材表面能，并作比較用。塑料袋PP材質(zhì)在溫度20℃時(shí)表面張力是31～33 mN/m。達因筆使用方便，保質(zhì)期為6個(gè)月。