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

        德國德飛 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。

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：

其中：θ 為碳纖維和樹脂的接觸角

                      F 為天平測(cè)量的力

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

                      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(cè)量樹脂的表面張力，用螺旋測(cè)微器測(cè)量碳纖維直徑。

1，測(cè)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(xué)法 Wilhelmy 片法測(cè)量環(huán)氧樹脂表面張力（圖2）。

于環(huán)氧樹脂在鉑金片上的接觸角 θ 為 0° ，cosθ 即為1 ，根據(jù)公式：

測(cè)得環(huán)氧樹脂表面張力，三次平行測(cè)量分別為48.138mN/m，48.137mN/m 和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)能夠垂直插入樹脂中（圖3）。

3，在專用的動(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），碳纖維插入樹脂的深度等參數(shù)。由于 DCAT25 的整個(gè)測(cè)量過程為全自動(dòng)過程，它可以自動(dòng)地檢測(cè)纖維頭觸及到環(huán)氧樹脂的時(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(表一)。