表面能測試方法

1、表面能的測試方法表面能的測試方法一、一、接觸角法（碳纖維）接觸角法（碳纖維）這種方法主要參考Fowkes的模型，該模型認(rèn)為表面能是由可對材料表面引起作用的各種作用力引起的，并將固體和液體的表面自由能分解為色散作用成分、偶極作用成分、誘導(dǎo)作用成分、氫鍵作用成分、π鍵作用成分、靜電作用成分和給體－受體作用成分之和。OWRK法建立在Fowkes固體表面能加和理論基礎(chǔ)之上，將固體表面自由能分為色散和極性分量，分別反映接觸相之間不同分子類型間的作

2、用力。通過測試碳纖維與各種已知性質(zhì)的小分子的接觸角來計算碳纖維的表面能、色散分量和極性分量。DCAT21表面界面張力儀，Dataphysics儀器股份有限公司。用吊片法測試四種小分子探測液體與碳纖維的前進接觸角，每種小分子液體的接觸角均為至少5次實驗的平均值，將前進接觸角代替楊氏接觸角進行纖維表面自由能的計算。由于纖維單絲的分散性較大，為了減少單絲分散性帶來的測試誤差，本文將4根碳纖維單絲均勻的黏在圓形夾具上，保證每根之間相互平行，并垂

3、直于夾具底邊，以保證4根纖維同時與液面接觸。OWRK法建立在Fowkes固體表面能加和理論基礎(chǔ)之上，將固體表面自由能分為色散和極性分量，分別反映接觸相之間不同分子類型間的作用力。Owens和Wendt認(rèn)為固液兩接觸相間的界面張力可表述如下:其中，j是JamesMartin校正因子，由于色譜柱填充顆粒之間有黏性，導(dǎo)致載氣流過柱子時產(chǎn)生壓降，需要對載氣的保留時間進行較正。m為樣品質(zhì)量。F為流速校正因子，與氣流速度和色譜柱溫度和柱壓有關(guān)。tR

4、是探針分子的保留時間，t0是死時間。tR－t0是探針分子凈保留時間，T是色譜柱溫度。保留體積與表面吸附自由能ΔG的關(guān)系方程如下:其中，R是氣體常數(shù)，K與待測物在色譜柱中的質(zhì)量、待測物的表面積以及吸附狀態(tài)相關(guān)，對于同一個研究體系，K值為常數(shù)。與探針和碳纖維間的黏附功的關(guān)系如下:ΔG0=NAaWA（5）ΔG其中，NA是阿伏伽德羅常數(shù)，a為探針分子的表面積。根據(jù)Fowkes的黏附功計算公式，黏附功有兩部分組成，其中，是色散分量的貢獻，是極性分