【应用】--通过质量法测量碳纤维与环氧树脂的动态接触角

        德国德飞 DataPhysics 仪器公司生产的 DCAT25 动态接触角测量仪（图1），是一款以质量法为基础的多功能测量仪器，它不仅能够测量固/液接触角，还可以测量液体表面张力、固体表面自由能、纤维微滴脱粘等物理量。

DCAT25 动态接触角测量仪最上方是一个高精度挂式天平，精度为 ±20ug ，可以动态实时测量样品力的变化，每秒可达100个数据点。测量非常灵敏并准确。计算公式为：

其中：θ 为碳纤维和树脂的接触角

                      F 为天平测量的力

                      L 为树脂和碳纤维的润湿周长，即碳纤维的周长

                      σ 为树脂的表面张力

      我们需要得到树脂的表面张力和纤维的直径，可先使用 Wilhelmy 片法测量树脂的表面张力，用螺旋测微器测量碳纤维直径。

1，测量环氧树脂表面张力在表面张力仪 DCAT25 的样品池中加入一定体积的环氧树脂。将灼烧清洁过的铂金片挂在仪器天平刀口上，采用经典力学法 Wilhelmy 片法测量环氧树脂表面张力（图2）。

于环氧树脂在铂金片上的接触角 θ 为 0° ，cosθ 即为1 ，根据公式：

测得环氧树脂表面张力，三次平行测量分别为48.138mN/m，48.137mN/m 和48.132mN/m 。取平均值带入后续测量中。

2，将碳纤维单丝固定在纤维样品夹上（可以粘单根也可以粘多根）并挂在天平刀口上，将装有环氧树脂的样品杯放置在样品台上，碳纤维的正下方，碳纤维垂直于水平面，以保证测量时能够垂直插入树脂中（图3）。

3，在专用的动态接触角测量软件中输入已经测量得到的环氧树脂的表面张力值、碳纤维的周长值（注意：如果粘了多根纤维，那么周长值为单个纤维的周长乘以纤维的数量），碳纤维插入树脂的深度等参数。由于 DCAT25 的整个测量过程为全自动过程，它可以自动地检测纤维头触及到环氧树脂的时刻，并自动启动动态接触角测量。所以，预先设定一个检测Xian量非常重要。本次测量的检测Xian量设定为 0.02ug 。

          4，平行测量3次得到测量结果，前进角与后退角数值显示在软件中（图4），见(表一)。