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。
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)。