表面能測試方法

1、表面能的測試方法表面能的測試方法一、一、接觸角法（碳纖維）接觸角法（碳纖維）這種方法主要參考Fowkes的模型，該模型認為表面能是由可對材料表面引起作用的各種作用力引起的，并將固體和液體的表面自由能分解為色散作用成分、偶極作用成分、誘導作用成分、氫鍵作用成分、π鍵作用成分、靜電作用成分和給體－受體作用成分之和。OWRK法建立在Fowkes固體表面能加和理論基礎之上，將固體表面自由能分為色散和極性分量，分別反映接觸相之間不同分子類型間的作

2、用力。通過測試碳纖維與各種已知性質的小分子的接觸角來計算碳纖維的表面能、色散分量和極性分量。DCAT21表面界面張力儀，Dataphysics儀器股份有限公司。用吊片法測試四種小分子探測液體與碳纖維的前進接觸角，每種小分子液體的接觸角均為至少5次實驗的平均值，將前進接觸角代替楊氏接觸角進行纖維表面自由能的計算。由于纖維單絲的分散性較大，為了減少單絲分散性帶來的測試誤差，本文將4根碳纖維單絲均勻的黏在圓形夾具上，保證每根之間相互平行，并垂

3、直于夾具底邊，以保證4根纖維同時與液面接觸。OWRK法建立在Fowkes固體表面能加和理論基礎之上，將固體表面自由能分為色散和極性分量，分別反映接觸相之間不同分子類型間的作用力。Owens和Wendt認為固液兩接觸相間的界面張力可表述如下:其中，j是JamesMartin校正因子，由于色譜柱填充顆粒之間有黏性，導致載氣流過柱子時產生壓降，需要對載氣的保留時間進行較正。m為樣品質量。F為流速校正因子，與氣流速度和色譜柱溫度和柱壓有關。tR

4、是探針分子的保留時間，t0是死時間。tR－t0是探針分子凈保留時間，T是色譜柱溫度。保留體積與表面吸附自由能ΔG的關系方程如下:其中，R是氣體常數(shù)，K與待測物在色譜柱中的質量、待測物的表面積以及吸附狀態(tài)相關，對于同一個研究體系，K值為常數(shù)。與探針和碳纖維間的黏附功的關系如下:ΔG0=NAaWA（5）ΔG其中，NA是阿伏伽德羅常數(shù)，a為探針分子的表面積。根據(jù)Fowkes的黏附功計算公式，黏附功有兩部分組成，其中，是色散分量的貢獻，是極性分