玻璃纖維-樹脂接觸角及潤濕特性研究.pdf

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

2、了潤濕規(guī)律，研究了玻璃纖維-樹脂體系的潤濕特性。
　　 論文主要研究結(jié)果包括：
　　 ①接觸角常用測試方法有：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)法和動態(tài)Washburn平衡法。對于纖維類材料的接觸角測量，光反射法、懸泡法、毛細(xì)管法、旋轉(zhuǎn)圓柱法難于實現(xiàn)；座滴法、Wilhelmy吊片法、動態(tài)Washburn平衡法各有特點，座滴法可以獲取接觸角小于90°時平衡態(tài)下

3、液相對纖維的潤濕信息；Washburn法操作較繁瑣，且只能測量90°以下的接觸角；Wilhelmy法通過測力反映動態(tài)潤濕過程中的潤濕性能，較適于纖維材料，尤其在單一纖維接觸角測量中優(yōu)勢較明顯。
　　 ②單一纖維-樹脂動態(tài)接觸角測量中，對于浮力、粘滯力的表達較為困難，本論文研究中根據(jù)Wilhelmy法，測量纖維與樹脂“前進”和“后退”接觸過程的作用力，并在研究分析玻璃纖維-樹脂體系動態(tài)接觸、潤濕特點及合力-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-樹脂動態(tài)接觸角測量數(shù)據(jù)處理新方法：通過回歸分析，獲得合力-浸入深度相關(guān)關(guān)系式，利用浸入深度為0時，浮力、粘滯力可忽略的特點，外推估算出樹脂對纖維的潤濕力。新方法應(yīng)用于玻璃纖維制造企業(yè)纖維新品開發(fā)及制造工藝改進，受到充分認(rèn)可和肯定。
　　 ③單一玻璃纖維-樹脂動態(tài)接觸角測量中，三相接觸線移動速率、纖維浸入樹脂深度、樹脂粘度等對測量結(jié)果有不同程度的影響。樹脂粘度較大時，如CYD128/760

5、E環(huán)氧樹脂，前進接觸過程中，三相接觸線移動速率由0.005mm·s-1/0.01mm·s-1增加到0.05 mm·s-1/0.09 mm·s-1時，動態(tài)接觸角測量值由73.9°/51.31°增加到170.06°/74.58°。測量中的三相接觸線移動速率應(yīng)與纖維-樹脂復(fù)合材料制備中的對應(yīng)速率基本相當(dāng)，接觸角測試結(jié)果表達中應(yīng)包含三相接觸線移動速率。玻璃纖維浸入樹脂的深度對接觸角測量結(jié)果的影響較小，通常可忽略。
　　 ④單一ECT玻璃

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