单纤维的接触角测量用于不同工业领域的附着力和润湿行为的纤维。纤维的润湿性很重要,例如在纺织行业研究纺织品的疏水性或在化妆品研究人类头发的治疗如洗发水、着色等。最大的一个应用程序今天是纤维增强复合材料的生产。不同纤维的复合材料通常是一个混合物,如碳、玻璃、或芳纶(凯夫拉尔)和树脂。力学性能的复合材料,纤维和基质之间的附着力是至关重要的。
增强纤维的润湿性是很重要的,确保纤维和基质之间的附着力好。如果润湿是不完整的,可能存在界面缺陷,从而减少粘连。确保良好的润湿性,需要对纤维的表面自由能高从而导致低纤维和聚合物溶液之间的接触角。高表面能通常表明有更多的表面极性基团。因此。,水接触角测量通常用来确定纤维的性质。水接触角越低,纤维的表面自由能越高,附着力越好。
一般纤维的接触角测量Wilhelmy板方法使用张力计。有可能使用光学方法,但作为增强纤维的直径通常是非常小的(典型的碳纤维直径是7μm),这需要非常大的放大,还是相当具有挑战性。Wilhelmy板的使用方法是容易虽然测量这么小的纤维需要一个活跃的减振表和内阁。
Wilhelmy板方法,纤维样品挂在平衡带来的张力计和接触测试液体。张力计测量前进和后退接触角形成的液体在纤维上。当纤维接触液体时,力量作用于纤维的变化检测和张力计寄存器的当前位置为零深度沉浸。随着固体推到液体,改变质量记录和力量作用于固体能被探测到。张力计计算并自动减去浮力的影响和探测器的重量。仅存的力量平衡是润湿力测量。
下面的图显示了典型的测量曲线纤维。点,纤维接触表面的液体。湿长度很小,半月板形成快速、有力量的快速下降曲线。从B到C点用于推进角的决心。曲线是水平由于没有明显的浮力影响纤维。当样品阶段开始迁往另一个方向(在C点)纤维拔出,又有半月板成形(从点C D)。从D点的面积用于后退接触角测定。
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