Статьи +7 (495) 223-18-03
8-800-600-18-03

г. Москва
 
   Главная | Выставки | Статьи | Каталоги | Склад | Новости | Партнеры | Услуги | Контакты

Оборудование (по алфавиту)
Анализаторы катализаторов
Анализаторы волокон и порошков
Анализаторы пены KRUSS
Анализаторы полимеров
Анализаторы размера частиц
Биореакторы и ферментёры
Генераторы газов
Диспергаторы лабораторные
Испарители роторные
Калориметры (выделяемое тепло)
Камеры испытательные Liebisch
Камеры климатические CTS
Камеры низкотемпературные
Камеры роста растений
Клапаны Sitec
Колонны ректификационные
Лабораторное стекло Lenz
Лазерные конфокальные микроскопы
Мельницы лабораторные
Мешалки лабораторные
Насосы газовые (вакуумные)
Насосы жидкостные
Печи лабораторные
Планетарные смесители
Приборы для измерения краевого угла смачивания (KRUSS)
Реакторы химические
Реакторы металлические
Реакторы проточные
Реакторы стеклянные
Реакторы тефлоновые
Реакторы высокого давления
Реометры порошков
Розлив и упаковка
Стерилизаторы паровые CertoClav
Сушки лабораторные
Тензиометры KRUSS
Теплообменники
Термостаты HUBER
Тестеры фармпрепаратов
Фильтры лабораторные
Флэш-хроматографы Teledyne
Центрифуги фильтрующие
Шланги лабораторные
Эксикаторы и перчаточные боксы
Флексометры
Галерея реакторов и фильтров




mistakes



Определение смачиваемости углеродных жгутов на основе данных об угле смачивания одиночного волокна

Определение смачиваемости углеродных жгутов

Физическая адгезия между углеродными волокнами и полимерными матрицами, а также образование пустот на границе раздела между этими двумя материалами в основном определяются свойствами смачивания волокон. Из-за единообразной структуры армирования углеродного волокна важно изучать их поведение при смачивании в разных масштабах: от моноволокна (в микроскопическом масштабе) до ткани (на макроуровне). В то время как прямое измерение угла смачивания моноволокон с помощью тензиометрических средств хорошо известно и популярно, прямое измерение смачиваемости пучка волокон затруднено из-за их пористой структуры ввиду явлений уплотнения и поглощения жидкости. Поэтому точная характеристика их смачиваемости по-прежнему остаётся весьма сложной задачей.

В статье представлен метод определения смачиваемости углеродных жгутов на основе угла контакта, измеренного на одиночных волокнах. Для этого был проведен комбинированный синхронизированный анализ тензиометрически и оптически определённых контактных углов. Смачиваемость моноволокон и пучков волокон измерялась с помощью тензиометра K100SF и оптических средств. Затем контактные углы в мезо - и микромасштабах были успешно связаны с использованием модифицированной модели Кэсси-Бакстера.

Экспериментальная часть


Материалы
Жгуты FT300-3000-40A (T300)

Рассматриваемые здесь пучки волокон состоят из двух типов раскрученных жгутов на основе полиакрилонитрила. Эти два материала представляют собой лабораторные обработанные и необработанные жгуты, предоставленные Университетом Дикина, и коммерчески доступные жгуты с названием FT300-3000-40A (T300), приобретённые у Toray CFs Europe S. соответственно.

В качестве тестовой жидкости для измерения контактных углов использовалась дистиллированная вода.


Метод

Метод, предложенный Цю и другими для измерения статических краевых углов натекания использовали для характеристики смачиваемости одноразмерных и негабаритных моноволокон по методу Вильгельми. Каждое волокно многократно погружали в сосуд с жидкостью и трижды извлекали из него со скоростью 3,6 мм/мин для измерения ряда динамических углов контакта натекания и отекания.

Для измерения статических краевых углов натекания образцы медленно размачивали в жидкости на протяжении 1 мм и оставляли в этом положении на 500 с, чтобы убедиться, что внешний мениск вокруг жгута достиг статической конфигурации. Затем предметный столик перемещали вниз до полного извлечения жгута из сосуда с жидкостью. Силы, действующие на пучок волокон, регистрировались непрерывно каждые 200 мс с помощью тензиометра K100SF в течение всего процесса измерения (включая приближение, смачивание и вытягивание из сосуда с жидкостью). Одновременно были сделаны снимки с высоким разрешением для контроля визуального уплотнения жгута из-за воздействия капиллярных сил.

 Схематическое представление экспериментальной установки, демонстрирующей комбинацию тензиометрии и оптических методик для характеристики смачиваемости углеродных волокон

Рисунок 1 - Схематическое представление экспериментальной установки, демонстрирующей комбинацию тензиометрии и оптических методик для характеристики смачиваемости углеродных волокон

Мы разработали модифицированную модель Кэсси-Бакстера, которая связывает угол контакта θ измеренный на одном волокне, со “средним” внешним углом контакта вокруг пучка волокон θcb по следующему уравнению:

модель Кэсси-Бакстера

θi можно принять равным 0° можно принять равным 0°, поскольку волокна в пучке пропитываются водой, так что воздух между нитями волокон заменяется водой, что приводит к “межфазному взаимодействию” вода/вода. P-это объёмная доля нетвёрдых смачиваемых пучков, которая может быть рассчитана на основе массы, плотности и оптически измеренного диаметра образцов этих пучков (которые обычно имеют круглую форму). Предполагая, что в пучке не осталось воздушных карманов, P также можно приравнять к объемной доле удержания жидкости fr . Это можно рассчитать по весу жидкости, поглощаемой капиллярным потоком, при последующем взвешивании смоченного жгута, используя следующую формулу:

Формула расчета

Vr -объем жидкости в жгуте;

Wr -вес удерживаемой жидкости;

Vfibers - объем одиночных волокон;

p - плотность жидкости.


Результаты

На рисунке 2 показано сравнение контактных углов натекания, измеренных на отдельных волокнах только с использованием K100SF, на жгутах с использованием оптического метода, и расчетного угла контакта, основанного на измеренных данных по одиночному волокну, в соответствии с приведённым выше уравнением, соответственно. Как показано, сравнение результатов, полученных в результате измерений, и теоретических прогнозов, как для некрупных волокон, так и для пучков T300 CF, показывает хорошую сходимость, указывающую на то, что этот метод успешно количественно оценивает влияние уплотнения и поглощения воды на статические контактные углы натекания.

Сравнение статических углов натекания между жгутами

Рисунок 2 - Сравнение статических углов натекания между жгутами

Вывод

В данном отчёте мы описываем метод измерения контактных углов на пучке углеродных волокон. Этот метод обеспечил согласованные результаты для одиночных волокон и пучков, состоящих из некрупных и крупногабаритных волокон. Этот метод подтверждает, что контактные углы в мезо - и микромасштабах могут быть связаны с помощью модели Кэсси-Бакстера. С помощью этого теперь можно определить угол смачивания жгутов волокон на основе углов смачивания, измеренных на моноволокне.

Тензиометр K100SF в сочетании со стандартным оптическим устройством был необходим для правильной настройки и проверки нашей теоретической модели. В итоге, основываясь на этом исследовании, прибора K100SF вместе с простой теоретической моделью теперь достаточно для описания смачиваемости волокон, что способствует лучшему прогнозированию адгезии между углеродным волокном и полимерной матрицей.

 Создание сайта — Вячеслав Курашенко
© 2008-2022 Tirit.org - ООО | Карта сайта