【應用】--通過(guò)質(zhì)量法測量碳纖維與環(huán)氧樹(shù)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)接觸角測量?jì)x（圖1），是一款以質(zhì)量法為基礎的多功能測量?jì)x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(dòng)態(tài)接觸角測量?jì)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)測量樣品力的變化，每秒可達100個(gè)數據點(diǎn)。測量非常靈敏并準確。計算公式為：

其中：θ 為碳纖維和樹(shù)脂的接觸角

                      F 為天平測量的力

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

                      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 片法測量樹(shù)脂的表面張力，用螺旋測微器測量碳纖維直徑。

1，測量環(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 片法測量環(huán)氧樹(shù)脂表面張力（圖2）。

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

測得環(huán)氧樹(shù)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(huán)氧樹(shù)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(shí)能夠垂直插入樹(shù)脂中（圖3）。

3，在專(zhuān)用的動(dòng)態(tài)接觸角測量軟件中輸入已經(jīng)測量得到的環(huán)氧樹(shù)脂的表面張力值、碳纖維的周長(cháng)值（注意：如果粘了多根纖維，那么周長(cháng)值為單個(gè)纖維的周長(cháng)乘以纖維的數量），碳纖維插入樹(shù)脂的深度等參數。由于 DCAT25 的整個(gè)測量過(guò)程為全自動(dòng)過(guò)程，它可以自動(dòng)地檢測纖維頭觸及到環(huán)氧樹(shù)脂的時(shí)刻，并自動(dòng)啟動(dòng)動(dòng)態(tài)接觸角測量。所以，預先設定一個(gè)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(jìn)角與后退角數值顯示在軟件中（圖4），見(jiàn)(表一)。