试验6 纤维与稀树脂溶液的接触角度测定
一、试验目的
1、掌握测量纤维/稀树脂溶液接触角的技术要点;
2、学会测定固体表面张力г。的方法及操作程序;加深固-液界面浸润状态的了解。
二、试验内容
1、校准接触角测定仪;
2、测定一种纤维和一种稀树脂溶液的接触角;
3、测定多种液体的表面张力以及这些液体与同一种纤维的接触角,进而求出纤维的临界表面张力г。(此项试验内容可视试验时间而取舍)
验内容可视试验时间而取舍)。
三、实验原理
复合材料学中的重要内容之一是增强纤维被液体树脂浸润的状态。目前,碳纤维和高强玻璃纤维在生产时就已进行表面处理剂(偶联剂)处理,而众多的玻璃纤维和玻璃布仍然是采用石蜡乳剂处理表面。为了改善复合材料的性能,了解树脂-纤维浸润状态很有必要。树脂对纤维的浸润性好或坏,接触角的大小是常用的表征方法之一。虽然粘附功Wsl表征浸润性比较合
述了粘附功Wsl和接触
掌握接触角测定技术是本专业实验课教学训练的重要内容,但是,国内固-液接触角测定仪的技术状态并不很理想,准确测定纤维和树脂的接触角还很困难。
另一方面,我们已知某液体与某固体产生浸润的必要条件是 的测定方法已在实验5中学习过。本次实验要求用一系列已知表面张力的液体测量其对同一种纤维的接触角外推到接触角等于零时的表面张力,称为临界表面张力

通过公式(6-2认为该临界表面张力接近该固体的表面张力)
总之,掌握表面张力和接触角的测定方法并实施准确的测定,我们就可以求到固-液接触的粘附功Wsl。
四、实验仪器
接触角测定仪[-page-]
通常接触角测定仪由显微镜、照明系统、试样工作台、照相系统和调节系统等几部分组成,其中主机上有一个可以转动的纤维支架,工作台上有液体样品池,可以上下左右滑动,还可以加热升温。但任何一台接触角测定仪的核心部分是带角度视野的显微镜和液体样品池与纤维支架。可以将纤维与液体接触的状态在显微镜下观察甚至于照相。上海化工学院吴叙勤教授研制一个简单的样品液体吃和纤维支架,放于光学显微镜下酒可测定纤维也液体的接触角,且效果良好。
五、实验步骤
1、调试仪器
(1)观察接触角测定仪的组成和结构,调整主机底座螺旋使主机处于水平工作状态;
(2)接通电源,先调节照明系统,使显微镜的事业明亮,并使角度盘清晰‘
(3)调节显微镜光路中心与纤维支架旋转中心是否一致,让显微镜的十字中心对准样品池,并上下左右移动注意视野的范围;
(4)如果将接触角拍成照片,显微镜上要有安装照相机的接口;
(5)如欲在测试过程中对液体试样池加热升温,则应通电试并调节控制加热系统,使之能按事先要求加热升。
2、测定一种纤维和一种液体的接触角
(1)建议选择玻璃纤维和环氧树脂稀溶液。配制树脂稀溶液,并加盖不让它处于挥发溶剂状态。
(2)将纤维用针从纤维支架的小孔中慢慢引出并用透明胶带将纤维绷紧固定在支架上,然后将安有纤维的纤维支架安放在样品池上方处。
(3)检查工作台和液体样品池是否水平,然后小心缓慢地用注射器将待测液体样品注入样品池中并使之液面鼓起而不外溢。
(4)缓慢地转动支架旋钮,将带有纤维的架子向下旋入液体中,特别注意纤维与液体接触的方式。
(5)从显微镜中观察,并旋转支架使纤维处于主机和显微镜光路中心,纤维的影像与目镜的十字线重合,如图6-1中左图。
(6)旋转支架使纤维与液体的接触按图6-1式自作向右调试,直到右图状态,此时显微镜中读出的角度值即为所测纤维与该液体的接触角θ。
(7)反复进行不同纤维与液体的接触方式,并观察所测得的接触角是否一致。
(8)对液体样品池加热,测定不同温度下的接触角,但应注意加热会加速液体溶剂的挥发,使溶液浓度变化。
3、悬滴法测定纤维与稀树脂溶液接触角
(1)将纤维绷直固定在纤维支架上将显微镜调节到有清晰的纤维试图;
(2)将待测液体滴挂在纤维丝上,形成抱在纤维上的一个液珠,如图6-2.将显微镜的刻度尺对准液珠,

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4、测定一种纤维与多种已知表面张力的液体的接触角,外推求纤维的表面张力г
(1)选择4-5中已测或已知表面张力的液体和一种(参看《复合材料试验技术》P88表5-6)。
(2)按上述测定纤维与液体接触角的操作方法测定该种纤维分别与几种液体的接触角。注意每次都应调换一种新的同种纤维,且不同液体装入样品池之前,样品池洗干净,再用待测液体反复淋洗两次。
(3)将所测接触角θ和对应的г1








































