纖維浸潤性能的檢測方法范文

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《紡織科技進展雜志》2015年第三期

1浸潤劑膜的浸潤性測試

為了促進樹脂對纖維的潤濕和粘附，減少生產(chǎn)和使用過程中纖維間的摩擦，避免強度損失，常用浸潤劑對纖維表面進行處理。樹脂對纖維的浸漬，實際上是樹脂對浸潤劑膜的浸漬。研究樹脂在浸潤劑膜表面的浸漬行為對浸潤劑的開發(fā)和應用具有指導意義。徐麗薇等選用玻璃表面代替裸纖維表面，在玻璃表面涂覆浸潤劑，研究了樹脂對碳纖維的浸潤性。具體實驗為，將浸潤劑均勻涂覆在玻璃板表面，置于烘箱內(nèi)烘干成膜。取一定量樹脂，在水浴鍋中加熱，將一塊普通玻璃板放在水浴鍋的另一個孔上，調(diào)好水平后，在玻璃板上放好事先畫好的靶環(huán)，再將表面有浸潤劑膜的玻璃板放在標靶上（有浸潤劑的一面朝上）待溫度穩(wěn)定后，恒溫半小時，用注射器抽取一定量的樹脂，將樹脂注射在靶環(huán)圓心處，錄下鋪展的全過程。這種方法不能直接表征樹脂對纖維的浸漬性能，既不能用于纖維品質(zhì)的控制，也不能用于指導復合材料生產(chǎn)，具有很大的局限性。

2樹脂對纖維集合體的浸潤性測試

纖維往往以一束紗線或織物的方式應用到復合材料生產(chǎn)中，測試樹脂對纖維集合體的浸潤性，對纖維及復合材料的開發(fā)和生產(chǎn)具有重要意義。哈爾濱工業(yè)大學初琪等通過測試一束纖維在一定時間內(nèi)吸附樹脂的質(zhì)量來表征纖維對樹脂的浸透性。制樣時，將一定根數(shù)的纖維置于塑料管內(nèi)，使纖維在塑料管前端露出4mm長，并浸入到樹脂液中，設定吸附時間為10min。測量結果為不同浸潤劑處理的纖維在相同時間內(nèi)吸附樹脂的質(zhì)量。這種方法不僅反應了纖維的表面性能，而且考慮了毛細壓力在實際生產(chǎn)中的影響，更貼近生產(chǎn)實際。KrishnamPillai、張佐光等也采取了類似方法，測量了纖維在垂直、水平兩個方向上的浸潤特性。

“靶環(huán)法”是一種利用試樣被樹脂完全浸透所需時間來評價浸透速度的方法，用于測定玻璃纖維原絲氈片、機織物等產(chǎn)品的浸潤性，得到了廣泛應用。其測試原理是，當一定量的樹脂注入試樣后，玻璃纖維試樣在被樹脂浸潤后由白色變?yōu)闊o色透明，測定從樹脂注入到試樣變得完全透明所需時間，即得到樹脂浸透速率。一般情況下，該方法只適用于氈和布，不適用于稀松組織的織物。劉長莉等采用排線機制作紗線試樣，通過控制張力、調(diào)節(jié)排線機的排線密度，使紗線排列均勻、整齊，有一定的致密性，不同支數(shù)的玻璃纖維原絲（或無捻粗紗）繞制成的試樣具有同樣的規(guī)格，都可以采用靶環(huán)法比較其浸潤性，擴展了靶環(huán)法的測試范圍。肖紅波等采用攝像頭拍攝樹脂浸潤纖維試樣過程，再在采集的影音文件中，利用圖像處理軟件抓取圖像、采集數(shù)據(jù)，該方法不僅能測試樹脂對纖維布的浸潤時間，而且能得到樹脂在纖維布上的流動規(guī)律，對復合材料生產(chǎn)具有指導意義，進一步拓展了靶環(huán)法的測試功能。

樹脂浸潤法直觀快捷、貼近生產(chǎn)實際，缺點是測試過程中樹脂溶劑揮發(fā)快、人員觀察主觀性強，針對這個問題，鄒新娥等設計了一種自動裝置，利用紅外光源發(fā)射探頭對纖維織物的浸潤過程進行全程透射測試，快速比較不同玻璃纖維布浸潤性優(yōu)劣。這種方法采用相對密封條件避免測試用樹脂中溶劑的揮發(fā)，玻璃槽中可以同時測試多個樣品，便于比較不同樣品的浸潤性優(yōu)劣。采用計算機自動化控制，人為干擾因素少，準確性高，測試結果穩(wěn)定。特別是很薄的玻纖布，浸潤時間短，人員誤差大，采用這種方法時，紅外接收探頭能夠探測到人眼無法探測到的細微能量波動，結果更準確。另外，顯微鏡抓圖法是采用電子顯微鏡定時拍攝玻纖布被樹脂浸潤的過程，用浸潤相同時間玻纖布中的白紋多少來比較玻纖布浸潤性的好壞。下沉法是在托盤中盛入一定粘度的樹脂，然后將一定尺寸的試樣平放于樹脂液面，記錄其下沉時間。以上方法中，凡是利用玻璃纖維制品被樹脂浸漬后變透明的特性來進行測試的，都只適用于測試玻璃纖維制品，測試玄武巖纖維、碳纖維等深色增強纖維有困難。

3結語

（1）單纖維浸潤性測試方法以纖維接觸角的測試為主，方法精確嚴謹，受到了廣大科研人員的認可，并根據(jù)需要開發(fā)出了一系列測試方法，具有重要的學術意義，但這類測試方法不能直接用于生產(chǎn)實踐，具有一定的局限性。

（2）利用玻璃板制備浸潤劑膜，測試樹脂在浸潤劑膜上的浸潤性能，對浸潤劑的開發(fā)和應用具有指導意義，但不能用于纖維和復合材料生產(chǎn)質(zhì)量的控制。

（3）樹脂對纖維集合體的浸潤性測試，反應實際應用中各種復雜條件下樹脂對纖維的浸潤性能優(yōu)劣，在指導復合材料生產(chǎn)和纖維品質(zhì)控制方面起著重要作用。學者和研發(fā)人員設計了很多方法來實現(xiàn)對生產(chǎn)的模擬測試，但很多方法基于玻璃纖維被樹脂浸漬后變透明的特性而設計，無法檢測碳纖維、玄武巖纖維等有顏色的纖維，還有一些方法在模擬生產(chǎn)方面不夠直觀和準確，新的測試方法仍然值得繼續(xù)探索和開發(fā)。目前，各種樹脂對纖維的浸漬性測試方法各有千秋，科研工作者和生產(chǎn)人員應根據(jù)需要靈活選用，以滿足科研、生產(chǎn)的不同需要。開發(fā)新的測試方法，滿足不同纖維、不同應用場合、不同測試目的的需要，具有重要意義。

作者：唐琴瓊 王康建 劉才容 徐鵬 單位：四川航天拓鑫玄武巖實業(yè)有限公司 四川省纖維檢驗局