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【應用】--通過質量法測量碳纖維與環(huán)氧樹脂的動態(tài)接觸角

更新時間:2023-08-18       點擊次數(shù):1903

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        德國德飛 DataPhysics 儀器公司生產的 DCAT25 動態(tài)接觸角測量儀(圖1),是一款以質量法為基礎的多功能測量儀器,它不僅能夠測量固/液接觸角,還可以測量液體表面張力、固體表面自由能、纖維微滴脫粘等物理量。

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DCAT25 動態(tài)接觸角測量儀最上方是一個高精度掛式天平,精度為 ±20ug ,可以動態(tài)實時測量樣品力的變化,每秒可達100個數(shù)據(jù)點。測量非常靈敏并準確。計算公式為:

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其中:θ 為碳纖維和樹脂的接觸角

                      F 為天平測量的力

                      L 為樹脂和碳纖維的潤濕周長,即碳纖維的周長

                      σ 為樹脂的表面張力

      我們需要得到樹脂的表面張力和纖維的直徑,可先使用 Wilhelmy 片法測量樹脂的表面張力,用螺旋測微器測量碳纖維直徑。

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1,測量環(huán)氧樹脂表面張力在表面張力儀 DCAT25 的樣品池中加入一定體積的環(huán)氧樹脂。將灼燒清潔過的鉑金片掛在儀器天平刀口上,采用經(jīng)典力學法 Wilhelmy 片法測量環(huán)氧樹脂表面張力(圖2)。


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于環(huán)氧樹脂在鉑金片上的接觸角 θ  0° ,cosθ 即為,根據(jù)公式:

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測得環(huán)氧樹脂表面張力,三次平行測量分別為48.138mN/m48.137mN/m 48.132mN/m 。取平均值帶入后續(xù)測量中。

2,將碳纖維單絲固定在纖維樣品夾上(可以粘單根也可以粘多根)并掛在天平刀口上,將裝有環(huán)氧樹脂的樣品杯放置在樣品臺上,碳纖維的正下方,碳纖維垂直于水平面,以保證測量時能夠垂直插入樹脂中(圖3)。

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3,在專用的動態(tài)接觸角測量軟件中輸入已經(jīng)測量得到的環(huán)氧樹脂的表面張力值、碳纖維的周長值(注意:如果粘了多根纖維,那么周長值為單個纖維的周長乘以纖維的數(shù)量),碳纖維插入樹脂的深度等參數(shù)。由于 DCAT25 的整個測量過程為全自動過程,它可以自動地檢測纖維頭觸及到環(huán)氧樹脂的時刻,并自動啟動動態(tài)接觸角測量。所以,預先設定一個檢測Xian量非常重要。本次測量的檢測Xian量設定為 0.02ug 。


          4,平行測量3次得到測量結果,前進角與后退角數(shù)值顯示在軟件中(圖4),見(表一)。

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