一種纖維浸潤性的評價方法技術

本發明專利技術涉及纖維性能的評價方法，公開了一種纖維浸潤性的評價方法，包括如下步驟：(1)準確稱取定量的纖維試樣，充分撕松后均勻塞入由兩半球面構成的空心球中，把纖維試樣制成半徑為R的纖維球；(2)在燒杯中注入蒸餾水，使水位高度大于5R，并加入墨滴，攪拌；(3)將空心球打開，使纖維球離水面固定高度放手落入蒸餾水中，同時按下秒表測出纖維球從放手到完全浸沒的沉水時間t；沉水時間t表征纖維試樣的浸潤性，沉水時間越短，浸潤性越好。該方法操作簡單、可重復性好，誤差小。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及纖維性能的評價方法，特別涉及。
技術介紹
浸潤性是纖維分散的前提，也是纖維與基體材料粘附性的表征，其品質的優劣直接關系到高強力復合材的質量水平。纖維可以較大程度地提高復合材料的力學性能，因此纖維的分散性對復合材料性能影響很大，而纖維的浸潤性是纖維分散的關鍵因素。纖維具有良好的浸潤性，就能夠保證纖維在復合材中均勻分布，減少纖維與基體材料界面之間的空隙，防止復合材因纖維和基體結合不良而產生微裂紋、內部孔隙等，從而提高復合材的整體性能。因此，評價纖維的浸潤性對高強力復合材研究具有著重要的意義和使用價值。目前，評價纖維的浸潤性主要有以下幾種方法。(I)Wilhelmy法測量直立纖維垂直拖出或進入液體時的力，根據浸潤力和液體表面張力、纖維周長及接觸角的關系計算得到接觸角，從而判定其潤濕性能。由于需要將纖維垂直浸入液體中，因此，Wilhelmy法比較適合于易浸潤、剛性大、且密度較液體重的粗長纖維，而難以浸潤的纖維將不易浸入液體中，尤其比重比液體輕、并且抗彎剛度小的纖維會浮于液面。(2)靜滴法通過微量進樣器將小液滴直接置于纖維上，分析液滴在纖維上的形狀因子，通過計算得到纖維和液體的接觸角。該法測得的接觸角與接觸點的表面形狀關系密切，對單纖維的接觸角測量非常困難， 重現性差。對于接觸角大于90°的單纖維，很難形成液滴穩定地處于單纖維上方的接觸角測量狀態。(3)插入法通過觀察浸入液體中的直立纖維，當液面和纖維接觸的一面成水平時觀察另一液面和纖維的夾角。顯然，要準確地觀察到纖維的接觸角存在很大的測量困難。 原因一，液面非平面而是復雜的曲面；原因二，接觸點會隨插入纖維的轉動而發生移動，導致前后浸潤的跳動。因此，結果也只能是一個大致的平均值。⑷電子天平法將UHMWPE纖維穿入長約6cm、Φ 5mm左右的PE管中，纖維充填后的空隙率應在O. 47-0. 53之間。PE管的一端連接在電子天平的測量臂上；另一端的纖維與浸潤液接觸，因毛細現象，浸潤液將沿著纖維間的空隙上升，電子天平測出纖維增重量隨浸潤時間的變化，記錄儀記下浸潤曲線。 由浸潤曲線可求出纖維與浸潤液的接觸角。按表面物化原理，接觸角大小與浸潤液對纖維的浸潤性密切有關，接觸角越小，浸潤性越好。浸潤性測試中的毛細增重速度，直接與纖維對浸潤液的浸潤性有關，增重速度越快，浸潤性越好。綜上所述，現有的纖維浸潤性評價方法在一定程度上可表征纖維的浸潤性，但均無法準確而穩定地測定纖維浸潤程度，可重復性差，而且操作復雜，因此，上述現有的評價方法不能便捷準確的表征纖維的浸潤性。
技術實現思路
本專利技術目的在于提供，該方法操作簡單、可重復性好， 誤差小。為達到上述目的，本專利技術采用以下技術方案予以實現。，其特征在于，包括如下步驟(I)準確稱取定量的纖維試樣，充分撕松后均勻塞入由兩半球面構成的空心球中， 把纖維試樣制成半徑為R的纖維球；(2)在燒杯中注入蒸餾水，使水位高度大于5R，并加入墨滴，攪拌；(3)將空心球打開，使纖維球離水面固定高度放手落入蒸餾水中，同時按下秒表測 出纖維球從放手到完全浸沒的沉水時間t ;沉水時間t表征纖維試樣的浸潤性，沉水時間越 短，浸潤性越好。上述技術方案的進一步改進和特點在于多次重復步驟(I)、(2)、(3)，獲取多個 沉水時間t，并求取多個沉水時間t的平均沉水時間T，用平均沉水時間T表征纖維試樣的 浸潤性。優選地，所述定量的纖維試樣為lg±0.1g,纖維球半徑為R為7. 5mm。優選地，所述蒸餾水的溫度為25°C ± I°C。優選地，所述纖維球離水面固定高度放手落入蒸餾水中的固定高度為纖維球半徑 R的一倍到兩倍之間的一固定值。本專利技術的原理是利用水對纖維的親和性能，選擇一定重量的纖維做成一定體積 的纖維球，在規定的水位和水溫中測出纖維球完全浸沒在水中所用的沉水時間t表征纖維 試樣的浸潤性，沉水時間越短，浸潤性越好。本專利技術的技術方案與現有技術相比，測試樣品直接做成纖維球，對纖維尺寸沒有 特別的要求，受外界因素的影響小，測試結果重復性好；通過測定纖維球從放手到完全浸沒 的沉水時間，從而判斷纖維浸潤性的優良程度，其一般沉水時間大于10s，秒表的操作誤差 以及不同測試者的觀測誤差相對沉水時間小；顯然，本專利技術的評價方法操作簡單，方便快 捷，適于推廣應用。具體實施方式下面結合實施例對本專利技術作進一步詳細描述。實施例1羧甲基纖維素處理的UHMWPE纖維浸潤性的評價，采用本專利技術的方法，包括如下步 驟(I)準確稱取羧甲基纖維素處理的UHMWPE試樣lg，充分撕松后均勻塞入由兩半球 面構成的空心球中，把纖維試樣制成半徑R為7. 5mm纖維球；(2)在燒杯中注入25°C蒸餾水，使水位高度為40mm，并加入墨滴，攪拌；(3)將空心球打開，使纖維球離水面IOmm處放手落入蒸餾水中，同時按下秒表測 出纖維球從放手到完全浸沒的沉水時間t ；(4)三次重復步驟(I)、(2)、(3)，獲取三個沉水時間t，并求取三個沉水時間t的 平均沉水時間T，用平均沉水時間T表征纖維試樣的浸潤性。具體數據見表I。對照例I羧甲基纖維素處理的UHMWPE纖維浸潤性的評價，采用規范(GBT17687-1999熱熔 法用丙綸短纖維)方法，測量纖維沉水時間及平均沉水時間。具體數據見表2。實施例2硅烷偶聯劑KH550處理的UHMWPE纖維浸潤性的評價，采用本專利技術的方法，包括如下步驟(I)準確稱取羧甲基纖維素處理的UHMWPE試樣lg，充分撕松后均勻塞入由兩半球面構成的空心球中，把纖維試樣制成半徑R為7. 5mm纖維球；(2)在燒杯中注入25°C蒸餾水，使水位高度為40mm，并加入墨滴，攪拌；(3)將空心球打開，使纖維球離水面IOmm處放手落入蒸餾水中，同時按下秒表測出纖維球從放手到完全浸沒的沉水時間t ；(4)三次重復步驟(I)、(2)、(3)，獲取三個沉水時間t，并求取三個沉水時間t的平均沉水時間T，用平均沉水時間T表征纖維試樣的浸潤性。具體數據見表I。對照例2硅烷偶聯劑KH550處理的UHMWPE纖維浸潤性的評價，采用規范(GBT17687-1999 熱熔法用丙綸短纖維)方法，測量纖維沉水時間及平均沉水時間。具體數據見表2。實施例3紫外線接枝丙烯酸處理的UHMWPE纖維浸潤性的評價，采用本專利技術的方法,包括如下步驟(I)準確稱取羧甲基纖維素處理的UHMWPE試樣lg，充分撕松后均勻塞入由兩半球面構成的空心球中，把纖維試樣制成半徑R為7. 5mm纖維球；(2)在燒杯中注入25°C蒸餾水，使水位高度為40mm，并加入墨滴，攪拌；(3)將空心球打開，使纖維球離水面IOmm處放手落入蒸餾水中，同時按下秒表測出纖維球從放手到完全浸沒的 沉水時間t ；(4)三次重復步驟(I)、(2)、(3)，獲取三個沉水時間t，并求取三個沉水時間t的平均沉水時間T，用平均沉水時間T表征纖維試樣的浸潤性。具體數據見表I。對照例3紫外線接枝丙烯酸處理的UHMWPE纖維浸潤性的評價，采用規范(GBT17687-1999 熱熔法用丙綸短纖維)方法，測量纖維沉水時間及平均沉水時間。具體數據見表2。表I本專利技術纖維浸潤性的評價方法之測試數據單位s沉水時間羧甲基纖維素處理的UHMffPE C實施例I)硅烷偶聯劑KH550 處理的UHMWPE (實施例2本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種纖維浸潤性的評價方法，其特征在于，包括如下步驟：(1)準確稱取定量的纖維試樣，充分撕松后均勻塞入由兩半球面構成的空心球中，把纖維試樣制成半徑為R的纖維球；(2)在燒杯中注入蒸餾水，使水位高度大于5R，并加入墨滴，攪拌；(3)將空心球打開，使纖維球離水面固定高度放手落入蒸餾水中，同時按下秒表測出纖維球從放手到完全浸沒的沉水時間t；沉水時間t表征纖維試樣的浸潤性，沉水時間越短，浸潤性越好。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：鄭逢時，曹露，嵇紹華，薛邵龍，
申請(專利權)人：長安大學，
類型：發明
國別省市：