玻璃纖維-樹(shù)脂接觸角及潤(rùn)濕特性研究.pdf

1、玻璃纖維作為優(yōu)異的非金屬增強(qiáng)材料，應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)、國(guó)防建設(shè)的眾多領(lǐng)域。在復(fù)合材料制造、成型過(guò)程中，樹(shù)脂對(duì)纖維的潤(rùn)濕性能對(duì)成型后的復(fù)合材料界面性能、制品的整體性能有重要影響。準(zhǔn)確衡量纖維一樹(shù)脂體系的潤(rùn)濕性能，探討其潤(rùn)濕規(guī)律對(duì)纖維及復(fù)合材料新產(chǎn)品研究與開(kāi)發(fā)、制造工藝改進(jìn)等有重要的意義。由于纖維直徑較細(xì)，并且單一纖維通常較柔軟，測(cè)量其潤(rùn)濕性能較為困難。本論文重點(diǎn)研究了適用于纖維-樹(shù)脂體系潤(rùn)濕性能測(cè)量的動(dòng)態(tài)潤(rùn)濕系統(tǒng)及動(dòng)態(tài)接觸角測(cè)試方法，分析探討

2、了潤(rùn)濕規(guī)律，研究了玻璃纖維-樹(shù)脂體系的潤(rùn)濕特性。
　　 論文主要研究結(jié)果包括：
　　 ①接觸角常用測(cè)試方法有：光反射法、插入法、座滴法、懸泡法、Wilhelmy吊片法、毛細(xì)管法、旋轉(zhuǎn)圓柱法、粉末/纖維束的靜態(tài)法和動(dòng)態(tài)Washburn平衡法。對(duì)于纖維類材料的接觸角測(cè)量，光反射法、懸泡法、毛細(xì)管法、旋轉(zhuǎn)圓柱法難于實(shí)現(xiàn)；座滴法、Wilhelmy吊片法、動(dòng)態(tài)Washburn平衡法各有特點(diǎn)，座滴法可以獲取接觸角小于90°時(shí)平衡態(tài)下

3、液相對(duì)纖維的潤(rùn)濕信息；Washburn法操作較繁瑣，且只能測(cè)量90°以下的接觸角；Wilhelmy法通過(guò)測(cè)力反映動(dòng)態(tài)潤(rùn)濕過(guò)程中的潤(rùn)濕性能，較適于纖維材料，尤其在單一纖維接觸角測(cè)量中優(yōu)勢(shì)較明顯。
　　 ②單一纖維-樹(shù)脂動(dòng)態(tài)接觸角測(cè)量中，對(duì)于浮力、粘滯力的表達(dá)較為困難，本論文研究中根據(jù)Wilhelmy法，測(cè)量纖維與樹(shù)脂“前進(jìn)”和“后退”接觸過(guò)程的作用力，并在研究分析玻璃纖維-樹(shù)脂體系動(dòng)態(tài)接觸、潤(rùn)濕特點(diǎn)及合力-浸入深度變化規(guī)律的基礎(chǔ)上

4、，研究并獲得了基于回歸分析的單一玻璃纖維-樹(shù)脂動(dòng)態(tài)接觸角測(cè)量數(shù)據(jù)處理新方法：通過(guò)回歸分析，獲得合力-浸入深度相關(guān)關(guān)系式，利用浸入深度為0時(shí)，浮力、粘滯力可忽略的特點(diǎn)，外推估算出樹(shù)脂對(duì)纖維的潤(rùn)濕力。新方法應(yīng)用于玻璃纖維制造企業(yè)纖維新品開(kāi)發(fā)及制造工藝改進(jìn)，受到充分認(rèn)可和肯定。
　　 ③單一玻璃纖維-樹(shù)脂動(dòng)態(tài)接觸角測(cè)量中，三相接觸線移動(dòng)速率、纖維浸入樹(shù)脂深度、樹(shù)脂粘度等對(duì)測(cè)量結(jié)果有不同程度的影響。樹(shù)脂粘度較大時(shí)，如CYD128/760

5、E環(huán)氧樹(shù)脂，前進(jìn)接觸過(guò)程中，三相接觸線移動(dòng)速率由0.005mm·s-1/0.01mm·s-1增加到0.05 mm·s-1/0.09 mm·s-1時(shí)，動(dòng)態(tài)接觸角測(cè)量值由73.9°/51.31°增加到170.06°/74.58°。測(cè)量中的三相接觸線移動(dòng)速率應(yīng)與纖維-樹(shù)脂復(fù)合材料制備中的對(duì)應(yīng)速率基本相當(dāng)，接觸角測(cè)試結(jié)果表達(dá)中應(yīng)包含三相接觸線移動(dòng)速率。玻璃纖維浸入樹(shù)脂的深度對(duì)接觸角測(cè)量結(jié)果的影響較小，通?？珊雎浴?br>　　 ④單一ECT玻璃

6、纖維與CYD128環(huán)氧樹(shù)脂動(dòng)態(tài)潤(rùn)濕體系，三相接觸線移動(dòng)速率0.03 mm·s-1時(shí)，前進(jìn)潤(rùn)濕力為負(fù)值，后退潤(rùn)濕力為正值，為混合潤(rùn)濕。
　　 ⑤ E6、ECT、J202、TM、ER、ECR六種玻璃纖維與CYD128環(huán)氧樹(shù)脂接的觸角較大，潤(rùn)濕性較差，與760E環(huán)氧樹(shù)脂接觸角較小，潤(rùn)濕性相對(duì)較好。對(duì)于同一種樹(shù)脂而言，ER、E6、ECT。潤(rùn)濕性較好；TM、ECR、J202潤(rùn)濕性較差。六種纖維與CYD128環(huán)氧樹(shù)脂及760E環(huán)氧樹(shù)脂間的動(dòng)