使用DCAT25微滴脫粘測量?jì)x測量單纖維與樹(shù)脂的界面剪切強度

檢測樣品：碳纖維粘接樹(shù)脂微球

檢測項目：碳纖維與樹(shù)脂的界面剪切強度

應用領(lǐng)域：纖維復合材料等

方案摘要

纖維復合材料在很多領(lǐng)域已被廣泛應用，如：航空航天、汽車(chē)工業(yè)、機械制造等。纖維復合材料的界面力學(xué)性能直接影響加工效果和復合材料的性能等。測量纖維與樹(shù)脂的界面剪切強度，能夠直觀(guān)的評價(jià)復合材料的粘接強度和力學(xué)性能。

應用德國DataPhysics 公司生產(chǎn)的DCAT25纖維微滴脫粘測量?jì)x（圖1）能夠準確的測量單絲纖維與樹(shù)脂的脫粘力，同時(shí)，DCAT25還可以表征纖維與樹(shù)脂的其它界面參數，如：纖維與熔融樹(shù)脂的接觸角、纖維的表面自由能等。因此，DCAT25是一臺適用于復合材料界面表征的綜合性?xún)x器，對幾乎所有類(lèi)型的纖維（玻璃纖維、碳纖維、陶瓷纖維、芳族聚酰胺纖維、玄武巖纖維，以及天然纖維竹、棉、麻等）測量均適用。

本文介紹了一種碳纖維和樹(shù)脂的微滴脫粘力測量。

（圖1）DCAT 25纖維微滴脫粘測量?jì)x

測量原理

DCAT 25微滴脫粘測量?jì)x主要由一個(gè)高精密的測力傳感器和專(zhuān)用的MDD微滴脫粘測量模塊組成，配合視頻系統同步測量。最大力可達2000mN，每秒可以測量100個(gè)力的數據。全程自動(dòng)化測量，最終得到微滴脫粘的最大力的數值、測量過(guò)程力的變化曲線(xiàn)和拉托過(guò)程的同步記錄視頻。

MDD微滴脫粘測量模塊可精密微調阻擋微滴的狹縫寬度，當單纖維從狹縫通過(guò)時(shí)，微球會(huì )被阻擋，施加于微滴上的力以及位置信息的變化會(huì )被DCAT25的測力傳感器記錄下來(lái)，直到微滴脫離。單絲纖維樣品會(huì )被固定在專(zhuān)用的纖維夾具中，完成整個(gè)測試過(guò)程。

實(shí)驗結果

本次實(shí)驗測量了4個(gè)碳纖維和樹(shù)脂微球的界面剪切強度，下方僅列舉部分實(shí)驗數據進(jìn)行展示。

將帶有微球的纖維裝在專(zhuān)用的樣品夾具上，并放置在預先裝配到DCAT25的MDD模塊上，采用DCATS系列軟件控制儀器樣品臺自動(dòng)移動(dòng)，并控制視頻系統開(kāi)始錄像，同時(shí)儀器的測力傳感器開(kāi)始工作，儀器即可完成全自動(dòng)測量過(guò)程，儀器的多種參數都是可以根據不同纖維和微球的情況進(jìn)行編輯和設置。只需按開(kāi)始鍵，力及樣品臺位置傳感器就開(kāi)始記錄數據并顯示在軟件中，一次完整測量的力的變化的結果圖便可得到（如圖2）。

除此之外，軟件還可根據需要設置實(shí)驗停止條件，例如微滴脫離后繼續運行一定距離以此來(lái)檢測滑動(dòng)摩擦力；軟件還可以測量微滴包埋長(cháng)度（圖3）、原始數據輸出、報告打印等功能。

（圖2）樣品整個(gè)測試過(guò)程中測量傳感器檢測到的質(zhì)量隨樣品臺位置的變化圖

（圖3）微滴包埋長(cháng)度

測量分別得到四個(gè)樣品的質(zhì)量數值（單位g）和微球包埋長(cháng)度（單位μm），將質(zhì)量數值轉化為力（單位為mN），四個(gè)纖維微球的脫粘力與微滴包埋長(cháng)度的測量結果見(jiàn)下表：

纖維的微滴脫粘力與包埋直徑的關(guān)系見(jiàn)下圖（圖4）

（圖4） 纖維的微滴脫粘力與包埋直徑的關(guān)系

結論

（1）針對同種纖維和樹(shù)脂，微滴脫粘力與微滴包埋直徑正相關(guān)。

（2）從樣品1、2可以看到，對于包埋長(cháng)度接近的情況下，DCAT 25表現出好的數據重復性。

DCAT 25微滴脫粘測量儀對于解決纖維復合材料界面剪切強度的測量問(wèn)題非常有效，具有操作簡(jiǎn)便，全自動(dòng)，測量數據準確，重復性好等特點(diǎn)。同時(shí)，作為一款綜合性的表面/界面表征儀器，DCAT25還可以測量熔融樹(shù)脂的表面/界面張力、纖維與樹(shù)脂的動(dòng)態(tài)接觸角、纖維的表面自由能等，是解決纖維復合材料的界面表征的重要儀器。

【 如您對纖維微滴脫粘測量感興趣，請聯(lián)系我們 】