一种纤维浸润性的评价方法技术

本发明专利技术涉及纤维性能的评价方法，公开了一种纤维浸润性的评价方法，包括如下步骤：(1)准确称取定量的纤维试样，充分撕松后均匀塞入由两半球面构成的空心球中，把纤维试样制成半径为R的纤维球；(2)在烧杯中注入蒸馏水，使水位高度大于5R，并加入墨滴，搅拌；(3)将空心球打开，使纤维球离水面固定高度放手落入蒸馏水中，同时按下秒表测出纤维球从放手到完全浸没的沉水时间t；沉水时间t表征纤维试样的浸润性，沉水时间越短，浸润性越好。该方法操作简单、可重复性好，误差小。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及纤维性能的评价方法，特别涉及。
技术介绍
浸润性是纤维分散的前提，也是纤维与基体材料粘附性的表征，其品质的优劣直接关系到高强力复合材的质量水平。纤维可以较大程度地提高复合材料的力学性能，因此纤维的分散性对复合材料性能影响很大，而纤维的浸润性是纤维分散的关键因素。纤维具有良好的浸润性，就能够保证纤维在复合材中均匀分布，减少纤维与基体材料界面之间的空隙，防止复合材因纤维和基体结合不良而产生微裂纹、内部孔隙等，从而提高复合材的整体性能。因此，评价纤维的浸润性对高强力复合材研究具有着重要的意义和使用价值。目前，评价纤维的浸润性主要有以下几种方法。(I)Wilhelmy法测量直立纤维垂直拖出或进入液体时的力，根据浸润力和液体表面张力、纤维周长及接触角的关系计算得到接触角，从而判定其润湿性能。由于需要将纤维垂直浸入液体中，因此，Wilhelmy法比较适合于易浸润、刚性大、且密度较液体重的粗长纤维，而难以浸润的纤维将不易浸入液体中，尤其比重比液体轻、并且抗弯刚度小的纤维会浮于液面。(2)静滴法通过微量进样器将小液滴直接置于纤维上，分析液滴在纤维上的形状因子，通过计算得到纤维和液体的接触角。该法测得的接触角与接触点的表面形状关系密切，对单纤维的接触角测量非常困难， 重现性差。对于接触角大于90°的单纤维，很难形成液滴稳定地处于单纤维上方的接触角测量状态。(3)插入法通过观察浸入液体中的直立纤维，当液面和纤维接触的一面成水平时观察另一液面和纤维的夹角。显然，要准确地观察到纤维的接触角存在很大的测量困难。 原因一，液面非平面而是复杂的曲面；原因二，接触点会随插入纤维的转动而发生移动，导致前后浸润的跳动。因此，结果也只能是一个大致的平均值。⑷电子天平法将UHMWPE纤维穿入长约6cm、Φ 5mm左右的PE管中，纤维充填后的空隙率应在O. 47-0. 53之间。PE管的一端连接在电子天平的测量臂上；另一端的纤维与浸润液接触，因毛细现象，浸润液将沿着纤维间的空隙上升，电子天平测出纤维增重量随浸润时间的变化，记录仪记下浸润曲线。 由浸润曲线可求出纤维与浸润液的接触角。按表面物化原理，接触角大小与浸润液对纤维的浸润性密切有关，接触角越小，浸润性越好。浸润性测试中的毛细增重速度，直接与纤维对浸润液的浸润性有关，增重速度越快，浸润性越好。综上所述，现有的纤维浸润性评价方法在一定程度上可表征纤维的浸润性，但均无法准确而稳定地测定纤维浸润程度，可重复性差，而且操作复杂，因此，上述现有的评价方法不能便捷准确的表征纤维的浸润性。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供，该方法操作简单、可重复性好， 误差小。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现。，其特征在于，包括如下步骤(I)准确称取定量的纤维试样，充分撕松后均匀塞入由两半球面构成的空心球中， 把纤维试样制成半径为R的纤维球；(2)在烧杯中注入蒸馏水，使水位高度大于5R，并加入墨滴，搅拌；(3)将空心球打开，使纤维球离水面固定高度放手落入蒸馏水中，同时按下秒表测 出纤维球从放手到完全浸没的沉水时间t ;沉水时间t表征纤维试样的浸润性，沉水时间越 短，浸润性越好。上述技术方案的进一步改进和特点在于多次重复步骤(I)、(2)、(3)，获取多个 沉水时间t，并求取多个沉水时间t的平均沉水时间T，用平均沉水时间T表征纤维试样的 浸润性。优选地，所述定量的纤维试样为lg±0.1g,纤维球半径为R为7. 5mm。优选地，所述蒸馏水的温度为25°C ± I°C。优选地，所述纤维球离水面固定高度放手落入蒸馏水中的固定高度为纤维球半径 R的一倍到两倍之间的一固定值。本专利技术的原理是利用水对纤维的亲和性能，选择一定重量的纤维做成一定体积 的纤维球，在规定的水位和水温中测出纤维球完全浸没在水中所用的沉水时间t表征纤维 试样的浸润性，沉水时间越短，浸润性越好。本专利技术的技术方案与现有技术相比，测试样品直接做成纤维球，对纤维尺寸没有 特别的要求，受外界因素的影响小，测试结果重复性好；通过测定纤维球从放手到完全浸没 的沉水时间，从而判断纤维浸润性的优良程度，其一般沉水时间大于10s，秒表的操作误差 以及不同测试者的观测误差相对沉水时间小；显然，本专利技术的评价方法操作简单，方便快 捷，适于推广应用。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步详细描述。实施例1羧甲基纤维素处理的UHMWPE纤维浸润性的评价，采用本专利技术的方法，包括如下步 骤(I)准确称取羧甲基纤维素处理的UHMWPE试样lg，充分撕松后均匀塞入由两半球 面构成的空心球中，把纤维试样制成半径R为7. 5mm纤维球；(2)在烧杯中注入25°C蒸馏水，使水位高度为40mm，并加入墨滴，搅拌；(3)将空心球打开，使纤维球离水面IOmm处放手落入蒸馏水中，同时按下秒表测 出纤维球从放手到完全浸没的沉水时间t ；(4)三次重复步骤(I)、(2)、(3)，获取三个沉水时间t，并求取三个沉水时间t的 平均沉水时间T，用平均沉水时间T表征纤维试样的浸润性。具体数据见表I。对照例I羧甲基纤维素处理的UHMWPE纤维浸润性的评价，采用规范(GBT17687-1999热熔 法用丙纶短纤维)方法，测量纤维沉水时间及平均沉水时间。具体数据见表2。实施例2硅烷偶联剂KH550处理的UHMWPE纤维浸润性的评价，采用本专利技术的方法，包括如下步骤(I)准确称取羧甲基纤维素处理的UHMWPE试样lg，充分撕松后均匀塞入由两半球面构成的空心球中，把纤维试样制成半径R为7. 5mm纤维球；(2)在烧杯中注入25°C蒸馏水，使水位高度为40mm，并加入墨滴，搅拌；(3)将空心球打开，使纤维球离水面IOmm处放手落入蒸馏水中，同时按下秒表测出纤维球从放手到完全浸没的沉水时间t ；(4)三次重复步骤(I)、(2)、(3)，获取三个沉水时间t，并求取三个沉水时间t的平均沉水时间T，用平均沉水时间T表征纤维试样的浸润性。具体数据见表I。对照例2硅烷偶联剂KH550处理的UHMWPE纤维浸润性的评价，采用规范(GBT17687-1999 热熔法用丙纶短纤维)方法，测量纤维沉水时间及平均沉水时间。具体数据见表2。实施例3紫外线接枝丙烯酸处理的UHMWPE纤维浸润性的评价，采用本专利技术的方法,包括如下步骤(I)准确称取羧甲基纤维素处理的UHMWPE试样lg，充分撕松后均匀塞入由两半球面构成的空心球中，把纤维试样制成半径R为7. 5mm纤维球；(2)在烧杯中注入25°C蒸馏水，使水位高度为40mm，并加入墨滴，搅拌；(3)将空心球打开，使纤维球离水面IOmm处放手落入蒸馏水中，同时按下秒表测出纤维球从放手到完全浸没的 沉水时间t ；(4)三次重复步骤(I)、(2)、(3)，获取三个沉水时间t，并求取三个沉水时间t的平均沉水时间T，用平均沉水时间T表征纤维试样的浸润性。具体数据见表I。对照例3紫外线接枝丙烯酸处理的UHMWPE纤维浸润性的评价，采用规范(GBT17687-1999 热熔法用丙纶短纤维)方法，测量纤维沉水时间及平均沉水时间。具体数据见表2。表I本专利技术纤维浸润性的评价方法之测试数据单位s沉水时间羧甲基纤维素处理的UHMffPE C实施例I)硅烷偶联剂KH550 处理的UHMWPE (实施例2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纤维浸润性的评价方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)准确称取定量的纤维试样，充分撕松后均匀塞入由两半球面构成的空心球中，把纤维试样制成半径为R的纤维球；(2)在烧杯中注入蒸馏水，使水位高度大于5R，并加入墨滴，搅拌；(3)将空心球打开，使纤维球离水面固定高度放手落入蒸馏水中，同时按下秒表测出纤维球从放手到完全浸没的沉水时间t；沉水时间t表征纤维试样的浸润性，沉水时间越短，浸润性越好。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郑逢时，曹露，嵇绍华，薛邵龙，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：