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使用DCAT25微滴脫粘測量儀測量單纖維與樹脂的界面剪切強(qiáng)度

更新時(shí)間:2024-08-28       點(diǎn)擊次數(shù):1743


檢測樣品:碳纖維粘接樹脂微球

檢測項(xiàng)目:碳纖維與樹脂的界面剪切強(qiáng)度

應(yīng)用領(lǐng)域:纖維復(fù)合材料等

 

 

方案摘要

 

纖維復(fù)合材料在很多領(lǐng)域已被廣泛應(yīng)用,如:航空航天、汽車工業(yè)、機(jī)械制造等。纖維復(fù)合材料的界面力學(xué)性能直接影響加工效果和復(fù)合材料的性能等。測量纖維與樹脂的界面剪切強(qiáng)度能夠直觀的評價(jià)復(fù)合材料的粘接強(qiáng)度和力學(xué)性能。

 

應(yīng)用德國DataPhysics 公司生產(chǎn)的DCAT25纖維微滴脫粘測量儀(圖1)能夠準(zhǔn)確的測量單絲纖維與樹脂的脫粘力,同時(shí),DCAT25還可以表征纖維與樹脂的其它界面參數(shù),如:纖維與熔融樹脂的接觸角、纖維的表面自由能等。因此,DCAT25是一臺適用于復(fù)合材料界面表征的綜合性儀器,對幾乎所有類型的纖維(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脂的微滴脫粘力測量。

 

使用DCAT25微滴脫粘測量儀測量單纖維與樹脂的界面剪切強(qiáng)度 

1DCAT 25纖維微滴脫粘測量儀

 

 

 

測量原理

 

DCAT 25微滴脫粘測量儀主要由一個高精密的測力傳感器和專用的MDD微滴脫粘測量模塊組成,配合視頻系統(tǒng)同步測量。最大力可達(dá)2000mN,每秒可以測量100個力的數(shù)據(jù)。全程自動化測量,最終得到微滴脫粘的最大力的數(shù)值、測量過程力的變化曲線和拉托過程的同步記錄視頻。

 

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

 

 

實(shí)驗(yàn)結(jié)果

 

次實(shí)驗(yàn)測量了4個碳纖維和樹脂微球的界面剪切強(qiáng)度,下方僅列舉部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行展示。

 

將帶有微球的纖維裝在專用的樣品夾具上,并放置在預(yù)先裝配到DCAT25MDD模塊上,采用DCATS系列軟件控制儀器樣品臺自動移動,并控制視頻系統(tǒng)開始錄像,同時(shí)儀器的測力傳感器開始工作,儀器即可完成全自動測量過程,儀器的多種參數(shù)都是可以根據(jù)不同纖維和微球的情況進(jìn)行編輯和設(shè)置。只需開始,力及樣品臺位置傳感器就開始記錄數(shù)據(jù)并顯示在軟件中,一次完整測量的力的變化的結(jié)果圖便可得到如圖2

 

除此之外,軟件還可根據(jù)需要設(shè)置實(shí)驗(yàn)停止條件,例如微滴脫離后繼續(xù)運(yùn)行一定距離以此來檢測滑動摩擦力;軟件還可以測量微滴包埋長度(圖3、原始數(shù)據(jù)輸出、報(bào)告打印等功能。

 

使用DCAT25微滴脫粘測量儀測量單纖維與樹脂的界面剪切強(qiáng)度 

2樣品整個測試過程中測量傳感器檢測到的質(zhì)量隨樣品臺位置的變化圖

 

使用DCAT25微滴脫粘測量儀測量單纖維與樹脂的界面剪切強(qiáng)度 

3微滴包埋長度

 

 

測量分別得到四個樣品的質(zhì)量數(shù)值(單位g)和微球包埋長度(單位μm),將質(zhì)量數(shù)值轉(zhuǎn)化為力(單位為mN),四個纖維微球的脫粘力與微滴包埋長度的測量結(jié)果見下表:

 

樣品名稱

脫粘力(mN

微滴包埋長度(μm

樣品1

165.127

110.122

樣品2

164.343

104.248

樣品3

287.158

137.490

樣品4

93.448

82.335

 

   

 

纖維的微滴脫粘力與包埋直徑的關(guān)系見下圖(圖4

 

使用DCAT25微滴脫粘測量儀測量單纖維與樹脂的界面剪切強(qiáng)度 

4 纖維的微滴脫粘力與包埋直徑的關(guān)系

 

結(jié)論

 

(1)針對同種纖維和樹脂,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,對于包埋長度接近的情況下,DCAT 25表現(xiàn)出好的數(shù)據(jù)重復(fù)性。

 

DCAT 25微滴脫粘測量儀對于解決纖維復(fù)合材料界面剪切強(qiáng)度的測量問題非常有效,具有操作簡便,全自動,測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確,重復(fù)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還可以測量熔融樹脂的表面/界面張力、纖維與樹脂的動態(tài)接觸角、纖維的表面自由能等,是解決纖維復(fù)合材料的界面表征的重要儀器。

 

 

 

 

 對纖維微滴脫粘測量感興趣,請聯(lián)系我們 

 


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