[实用新型]一种测量纤维材料浸润性能装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及材料测量装置，具体涉及采用红外系统测量液体在纤维材料中铺展性能的装置，尤其涉及一种测量纤维材料浸润性能测量装置。 

背景技术

液体对纤维材料的浸润性能一般可通过测量液体与纤维材料表面的接触角来表达，通过光学系统拍下液滴在纤维材料表面的形状，并计算接触角的大小来表达液体对纤维材料的浸润性。对于拒水性材料以上方法是一个很好的方法，然而对于亲水性材料由于液体在纤维材料中迅速扩展，没有稳定的接触角，只有瞬间接触角。瞬间接触角测量只有依赖于高速摄影机高速捕捉才能做到，这一瞬间接触角的获得也不能有效表达液体在纤维中世纪铺展状况。液体在水中浸润过程，最传统的方法是芯吸高度法，这种方法简单易行，不过指标简单，并不能反映整个浸润过程。另外一种方法是电阻变化法来测量材料的透湿性能，这种方法原理是纤维材料在含水率变化条件下，材料导电率变化，从而测量浸润性能。但是这种方法对于导电液体在材料中铺展能够测量，对于非导电液体在纤维中浸润铺展过程却无能为力。现在市场中大部分纤维增强复合材料大多采用非导电树脂，来扩大复合材料使用范围，因此需要相应的检测装置来实现非导电液体在纤维材 料中浸润铺展性能。纤维材料中液体浸润铺展的红外测量装置，则突破了液体范围的限制，使得应用领域更为广泛。 

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于测量液体在纤维材料中浸润铺展性能，特别是非导电液体的浸润铺展测量。 

为达到上述目的，本实用新型利用红外光波对液体在纤维材料内浸润变化特异性，来实现铺展性能测量。 

本实用新型一种纤维材料浸润性能测量装置，它由红外发生器、红外接收器、液体上进样管、液体下进样管、样品托架、液体收集器、多通道信号采集卡、电脑、控温泵和稳压电源组成。红外发生器位于液体上进样管的上方，红外接收器位于液体下进样管的下方，红外发生器与红外接收器互相对应；液体上进样管的管口位于样品托架中央部的上方，液体下进样管的管口位于样品托架中央部，并与纤维材料样品触及；样品托架用于搁置纤维材料样品，液体收集器置于样品托架的下方，收集剩余液体；；控温泵分别连接液体上进样管和液体下进样管，用于控制进样液体的温度-50°-200℃，优选25-30℃；多通道信号采集卡和电脑分别与红外接收器连接；稳压电源与红外发生器连接，为其提供稳定电源。 

所述设备部件均可市售得到。 

红外发生器与红外接收器互相对应，并且成对设置，可以形成多对红外光路直线，待测纤维材料样品的位置与该光路直线垂直。液体 既可由纤维材料样品上方的液体上进样管进入，也可由纤维材料样品下方的液体下进样管进入纤维材料样品，进样管与多对红外光路直线不交叠。样品托架和样品托架下方的剩余液体收集器皆由石英玻璃等红外光穿透性能较好的材料加工而成。USB2832多通道采集卡(市售)同步采集红外接收器红外光强度变化值，稳压电源为红外发生器长时间稳定工作提供条件。多对红外测量光路位于离圆心(液体进样点)不同半径的圆周上，从而完成对导电液体如：水、氯化钠、碳酸钾和非导电液体如：环氧树脂、无水乙醇、甘油等在纤维材料中的浸润过程特性测量。 

由于纤维材料的各向异性，因而液体浸润和铺展也有方向性，所以红外接收器与进样管位置的排列方法也需要有一定设计，图2中演示了几种常用的红外接收器与进样管位置。图A则是辐射交错型排列方法，以增加相对距离，主要用于纤维排列稠密的材料，如高密平纹碳纤维材料。图B三叉星型排列方式，增加测量纤维材料等半径方向上的浸润平均性。用于纤维材料方向性很明显的纤维，如玻璃纤维。图C十字型排列，用于材料经向与纬向采用不同纤维材料的如棉花和羊毛，可以确定不同方向上浸润性能差异。图D一字形排列。用于同一种纤维经纬密度相同的平纹纤维材料如蚕丝，纤维各方向上铺展效果几乎相同。 

根据液体扩散原理，尽管排列千变万化，但是多对红外测量光路与试样交汇点应在距离进样点等半径的圆周上，来满足测量需求。 

由于采用了以上技术方案，系统解决了液体在纤维材料中浸润铺 展性能的测量，特别是非导电液体在材料中的铺展过程测量。对于纤维复合材料中树脂与纤维浸润性能定量、准确研究，提供了有效、标准化的测量方法与手段。同时也为所有液体与纤维材料浸润特性定量表征提供了另一种有效的实验方法。 

附图说明

以下结合附图及具体实施方式对本实用新型装置作进一步说明。 

图1本实用新型一种测量纤维材料浸润性能装置的结构示意图 

图2本实用新型红外接收器与进样管位置排列