高分子材料，憑借其獨特的物理與化學特性，在工業製造、農業生產、國防建設及日常生活的廣泛領域中發揮著不可或缺的作用，為國民經濟的快速發展注入了強勁動力。聚合物產品的表麵性能與其本體性能同樣關鍵，隨著消費者對產品品質要求的日益提升，對塑料表麵進行鍍膜、塗層處理、油墨印刷及粘接等二次加工技術顯得尤為重要，這些措施旨在顯著提升產品的表麵質量和實用性。值得注意的是，所有這些表麵處理技術均與塑料的表麵張力緊密相關，作為材料界麵的核心屬性之一，表麵張力直接影響著塑料的加工效果及應用表現。

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

1聚合物表麵張力的本質與測量方法

1.1表麵張力的定義

表麵張力，這一物理現象源於液體表麵層分子間引力的不均衡分布，它促使液體表麵盡可能縮小，形成如同彈性薄膜般的張力狀態。這種力旨在使液體表麵積最小化，以達到能量最低的穩定狀態。從廣義上講，任何兩種不同物態界麵間的張力均可視為表麵張力，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，均是表麵張力作用下的直觀展現。

對於聚合物而言，其表麵張力的研究複雜而深入，不僅關聯到材料的多種性能，還與表麵自由能緊密相連。表麵自由能在一定條件下（如給定T、P）增加單位表麵所引起體係自由能的變化。表麵張力在一定條件下（如給定T、P）增加單位表麵長度所需要的力。表麵自由能和表麵張力越大，體係越趨向於減小表麵積。溫度對表麵張力影響較複雜，對絕大多數小分子體係，表麵張力隨溫度升高而線性下降，對絕大多數高分子體係也有同樣的變化規律，但下降幅度小於小分子體係。

聚合物的表麵張力與材料本體分子量有關係，研究表明：同係高聚物的表麵張力隨分子量的增加而增加。表麵張力σ不是與分子量的M-1，而是與M-2/3呈線性關係，如式1所示。

式1中的σ∞為分子量無窮大時表麵張力（常數）；Kb為常數；Mn為高聚物數均分子量。

聚合物有晶態與非晶態之分，晶態的密度高於非晶態，由此晶態的表麵張力高於非晶態。當然影響表麵張力的兩個因素是溫度和分子結構。液體表麵張力測定由經典物理化學方法測定，聚合物形成產品後的固體，其表麵分子沒有流動性，表麵張力測定沒有直接的方法，隻能通過間接的方法或估算方法。聚合物表麵張力隨溫度升高而呈線型降低。聚合物表麵張力通常隨分子量增大而增大。聚合物表麵結構相似，但表麵組成不同，影響聚合物的等當比容與密度，導致表麵張力的改變。結晶型聚合物從溶體冷卻成晶體的相比過程中發生密度的轉折變化，表麵張力也會轉折變化。

1.2聚合物表麵張力測試

固體表麵自由能（簡稱表麵能）與表麵張力聯係較大。根據固體表麵自由能大小，劃分為低表麵能材料與中表麵能材料。對高表麵能材料表麵張力則大，表麵潤濕性則強，低表麵能材料表麵張力則小，表麵潤濕性則弱。如圖1所示符合荷葉效應。

圖1示意了材料表麵的潤濕狀況（網絡，侵刪）

目前，還沒有直接測量聚合物表麵張力的技術，這是因為固體聚合物不具備流動性，所以現有的表麵張力測試技術無法應用。聚合物的表麵張力通常是通過間接方法或估算方法來獲取，其中最常用的工具是達因筆，也被稱為表麵張力測試筆、電暈處理筆、塑料薄膜表麵張力檢測筆等。達因筆的工作原理是通過在待測材料表麵塗覆已知浸潤張力的測試液，然後觀察測試液的浸潤情況，以此來測定表麵張力的大小。常用的達因筆測量範圍為28～72 mN/m（或者以兩種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，可以根據實際使用需求進行選擇，如圖2(a)所示。

圖2達因筆與測試示意圖（網圖，侵刪）

測試前先確定環境溫度、空氣濕度、以及被測物體表麵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，在2 s內達因筆潤濕了基材表麵，沒有收縮或分散情況，說明表麵張力等於或大於30 mN/m；當44 mN/m筆測試時，在2 s內達因筆沒有潤濕了基材表麵，出現收縮或分散水珠情況，說明表麵張力小於44 mN/m。還可用大於30 mN/m筆測量，以此類推，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麵能，並作比較用。塑料袋PP材質在溫度20℃時表麵張力是31～33 mN/m。達因筆使用方便，保質期為6個月。