高分子材料，凭借其独特的物理与化学特性，在工业制造、农业生产、国防建设及日常生活的广泛领域中发挥着不可或缺的作用，为国民经济的快速发展注入了强劲动力。聚合物产品的表面性能与其本体性能同样关键，随着消费者对产品品质要求的日益提升，对塑料表面进行镀膜、涂层处理、油墨印刷及粘接等二次加工技术显得尤为重要，这些措施旨在显著提升产品的表面质量和实用性。值得注意的是，所有这些表面处理技术均与塑料的表面张力紧密相关，作为材料界面的核心属性之一，表面张力直接影响着塑料的加工效果及应用表现。

本文就塑料产品二次加工中对塑料表面张力测试与处理等，将作出相应的措施，以大家了解与掌握。

1聚合物表面张力的本质与测量方法

1.1表面张力的定义

表面张力，这一物理现象源于液体表面层分子间引力的不均衡分布，它促使液体表面尽可能缩小，形成如同弹性薄膜般的张力状态。这种力旨在使液体表面积最小化，以达到能量最低的稳定状态。从广义上讲，任何两种不同物态界面间的张力均可视为表面张力，自然界中如清晨叶片上的露珠、缓慢滴落的水龙头水珠等现象，均是表面张力作用下的直观展现。

对于聚合物而言，其表面张力的研究复杂而深入，不仅关联到材料的多种性能，还与表面自由能紧密相连。表面自由能在一定条件下（如给定T、P）增加单位表面所引起体系自由能的变化。表面张力在一定条件下（如给定T、P）增加单位表面长度所需要的力。表面自由能和表面张力越大，体系越趋向于减小表面积。温度对表面张力影响较复杂，对绝大多数小分子体系，表面张力随温度升高而线性下降，对绝大多数高分子体系也有同样的变化规律，但下降幅度小于小分子体系。

聚合物的表面张力与材料本体分子量有关系，研究表明：同系高聚物的表面张力随分子量的增加而增加。表面张力σ不是与分子量的M-1，而是与M-2/3呈线性关系，如式1所示。

式1中的σ∞为分子量无穷大时表面张力（常数）；Kb为常数；Mn为高聚物数均分子量。

聚合物有晶态与非晶态之分，晶态的密度高于非晶态，由此晶态的表面张力高于非晶态。当然影响表面张力的两个因素是温度和分子结构。液体表面张力测定由经典物理化学方法测定，聚合物形成产品后的固体，其表面分子没有流动性，表面张力测定没有直接的方法，只能通过间接的方法或估算方法。聚合物表面张力随温度升高而呈线型降低。聚合物表面张力通常随分子量增大而增大。聚合物表面结构相似，但表面组成不同，影响聚合物的等当比容与密度，导致表面张力的改变。结晶型聚合物从溶体冷却成晶体的相比过程中发生密度的转折变化，表面张力也会转折变化。

1.2聚合物表面张力测试

固体表面自由能（简称表面能）与表面张力联系较大。根据固体表面自由能大小，划分为低表面能材料与中表面能材料。对高表面能材料表面张力则大，表面润湿性则强，低表面能材料表面张力则小，表面润湿性则弱。如图1所示符合荷叶效应。

图1示意了材料表面的润湿状况（网络，侵删）

目前，还没有直接测量聚合物表面张力的技术，这是因为固体聚合物不具备流动性，所以现有的表面张力测试技术无法应用。聚合物的表面张力通常是通过间接方法或估算方法来获取，其中最常用的工具是达因笔，也被称为表面张力测试笔、电晕处理笔、塑料薄膜表面张力检测笔等。达因笔的工作原理是通过在待测材料表面涂覆已知浸润张力的测试液，然后观察测试液的浸润情况，以此来测定表面张力的大小。常用的达因笔测量范围为28～72 mN/m（或者以两种等同的单位形式表示，即28～72 mN/m，下文中将省略单位）。达因值通常为偶数，可以根据实际使用需求进行选择，如图2(a)所示。

图2达因笔与测试示意图（网图，侵删）

测试前先确定环境温度、空气湿度、以及被测物体表面温度是否达到达因笔标定的标准条件（温差越大，测量误差越大）。测试方法图2(b)所示塑料袋张力测试，当30mN/m笔测试时，在2 s内达因笔润湿了基材表面，没有收缩或分散情况，说明表面张力等于或大于30 mN/m；当44 mN/m笔测试时，在2 s内达因笔没有润湿了基材表面，出现收缩或分散水珠情况，说明表面张力小于44 mN/m。还可用大于30 mN/m笔测量，以此类推，直到测试结果在2 s内改缩成水珠（球状），则这测试之前一次的值被视为基材表面能，并作比较用。塑料袋PP材质在温度20℃时表面张力是31～33 mN/m。达因笔使用方便，保质期为6个月。