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【應(yīng)用】--通過(guò)質(zhì)量法測(cè)量碳纖維與環(huán)氧樹(shù)脂的動(dòng)態(tài)接觸角

更新時(shí)間:2023-08-18       點(diǎn)擊次數(shù):1471

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        德國(guó)德飛 DataPhysics 儀器公司生產(chǎn)的 DCAT25 動(dòng)態(tài)接觸角測(cè)量?jī)x(圖1),是一款以質(zhì)量法為基礎(chǔ)的多功能測(cè)量?jī)x器,它不僅能夠測(cè)量固/液接觸角,還可以測(cè)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(dòng)態(tài)接觸角測(cè)量?jī)x最上方是一個(gè)高精度掛式天平,精度為 ±20ug ,可以動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)測(cè)量樣品力的變化,每秒可達(dá)100個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。測(cè)量非常靈敏并準(zhǔn)確。計(jì)算公式為:

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其中:θ 為碳纖維和樹(shù)脂的接觸角

                      F 為天平測(cè)量的力

                      L 為樹(shù)脂和碳纖維的潤(rùn)濕周長(zhǎng),即碳纖維的周長(zhǎng)

                      σ 為樹(shù)脂的表面張力

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

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1,測(cè)量環(huán)氧樹(shù)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(shù)脂。將灼燒清潔過(guò)的鉑金片掛在儀器天平刀口上,采用經(jīng)典力學(xué)法 Wilhelmy 片法測(cè)量環(huán)氧樹(shù)脂表面張力(圖2)。


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于環(huán)氧樹(shù)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(cè)得環(huán)氧樹(shù)脂表面張力,三次平行測(cè)量分別為48.138mN/m48.137mN/m 48.132mN/m 。取平均值帶入后續(xù)測(cè)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(shù)脂的樣品杯放置在樣品臺(tái)上,碳纖維的正下方,碳纖維垂直于水平面,以保證測(cè)量時(shí)能夠垂直插入樹(shù)脂中(圖3)。

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3,在專(zhuān)用的動(dòng)態(tài)接觸角測(cè)量軟件中輸入已經(jīng)測(cè)量得到的環(huán)氧樹(shù)脂的表面張力值、碳纖維的周長(zhǎng)值(注意:如果粘了多根纖維,那么周長(zhǎng)值為單個(gè)纖維的周長(zhǎng)乘以纖維的數(shù)量),碳纖維插入樹(shù)脂的深度等參數(shù)。由于 DCAT25 的整個(gè)測(cè)量過(guò)程為全自動(dòng)過(guò)程,它可以自動(dòng)地檢測(cè)纖維頭觸及到環(huán)氧樹(shù)脂的時(shí)刻,并自動(dòng)啟動(dòng)動(dòng)態(tài)接觸角測(cè)量。所以,預(yù)先設(shè)定一個(gè)檢測(cè)Xian量非常重要。本次測(cè)量的檢測(cè)Xian量設(shè)定為 0.02ug 


          4,平行測(cè)量3次得到測(cè)量結(jié)果,前進(jìn)角與后退角數(shù)值顯示在軟件中(圖4),見(jiàn)(表一)

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