【應用】--通過質量法測量碳纖維與環氧樹脂的動態接觸角

        德國德飛 DataPhysics 儀器公司生產的 DCAT25 動態接觸角測量儀（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。

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

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。

1，測量環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，采用經典力學法 Wilhelmy 片法測量環氧樹脂表面張力（圖2）。

于環氧樹脂在鉑金片上的接觸角 θ 為 0° ，cosθ 即為1 ，根據公式：

測得環氧樹脂表面張力，三次平行測量分別為48.138mN/m，48.137mN/m 和48.132mN/m 。取平均值帶入后續測量中。

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）。

3，在專用的動態接觸角測量軟件中輸入已經測量得到的環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量），碳纖維插入樹脂的深度等參數。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氧樹脂的時刻，并自動啟動動態接觸角測量。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，前進角與后退角數值顯示在軟件中（圖4），見(表一)。