والهدف الأساسي من هذه الدراسة لوضع بروتوكول لإعداد العينات متسقة لاختبار ميكانيكية دقيقة من ألياف الاراميد كوبوليمر قوة عالية، عن طريق إزالة طلاء ومقدر خيوط الألياف الفردية دون إدخال هامة تدهور الكيميائية أو الفيزيائية.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
والهدف الأساسي من هذه الدراسة لوضع بروتوكول لإعداد العينات متسقة لاختبار ميكانيكية دقيقة من ألياف الاراميد كوبوليمر قوة عالية، عن طريق إزالة طلاء ومقدر خيوط الألياف الفردية دون إدخال هامة تدهور الكيميائية أو الفيزيائية.
تقليديا، وقد أحرز الدروع الناعمة من بولي (فتيريفثالاميدي الفينيلين) (PPTA) والبولي إيثيلين فائقة الوزن الجزيئي. لكن لتنويع الخيارات الألياف في درع هيئة سوق الولايات المتحدة، ألياف كوبوليمر على أساس مزيج 5-بنزيميدازول (فأمينوفينيل)-2-أمينو (ببيا) وأدخلت PPTA أكثر تقليدية. هو يعرف سوى القليل فيما يتعلق باستقرار طويل الأجل لهذه الألياف، ولكن البوليمرات التكثيف، ومن المتوقع أن يكون الحساسية المحتملة للرطوبة والرطوبة. ولذلك، تميز قوة المواد والتفاهم قابليتها للتأثر بالظروف البيئية الهامة لتقييم حياتهم الاستخدام في تطبيقات السلامة. وتستند المقاومة البالستية والخصائص الهيكلية الحرجة الأخرى من هذه الألياف قوتها. تحديد دقة قوة الألياف الفردية، من الضروري أن تشابك لهم من الغزل دون التسبب في أي ضرر. ثلاثة كوبوليمر المستندة إلى اراميد ألياف اختيرت للدراسة. تم غسلها الألياف مع الأسيتون يليه الميثانول لإزالة طلاء عضوية التي عقدت الألياف الفردية في كل حزمة الغزل معا. هذا الطلاء يجعل من الصعب فصل الألياف واحدة من حزمة خيوط لاختبار الميكانيكية دون الأضرار بالألياف والتي تؤثر على قوتها. بعد الغسيل، تحويل فورييه الأشعة تحت الحمراء (FTIR) الطيفي أجرى على عينات غسلها ووسخ على حد سواء وقورنت النتائج. وقد أظهرت هذه التجربة أن هناك لا اختلافات ملحوظة في الأطياف من بولي (فالفينيلين-بنزيميدازول-تيريفثالاميدي-co-فتيريفثالاميدي الفينيلين) (ببيا-co-PPTA1) وببيا-co-PPTA3 بعد الغسيل، وتباين صغيرة فقط في كثافة ببيا. وهذا يشير إلى أن يشطف الأسيتون والميثانول سلبا على التأثير على الألياف وتسبب التدهور الكيميائي. بالإضافة إلى ذلك، أجرى اختبار الشد الألياف واحدة على الألياف غسلها تميز قوة الشد الأولية وإجهاد للفشل، ومقارنة تلك القيم المبلغ عنها بغيرها. من الضروري إيجاد طريقة ناجحة لأداء اختبار الشد على هذه الألياف التنمية إجرائية متكررة.
حاليا، تركيز كبير في مجال الحماية الشخصية في الحد من كتلة الدروع الواقية اللازمة لتوفير الحماية الشخصية لإنفاذ القوانين والتطبيقات العسكرية1. تصميمات الدروع التقليدية كانت تعتمد على مواد مثل بولي (فتيريفثالاميدي الفينيلين) (PPTA)، يعرف أيضا باسم اراميد، والبولي إيثيلين لتوفير الحماية من التهديدات البالستية2. ومع ذلك، هناك مصلحة في استكشاف مختلف قوة عالية الألياف مواد لقدرتها على التقليل من وزن الدروع المطلوبة لوقف تهديد القذائف التسيارية محدد. وقد أدى هذا إلى استكشاف المواد البديلة مثل ألياف الاراميد كوبوليمر. هذه الألياف مصنوعة برد فعل [5-بنزيميدازول (فأمينوفينيل)-2-أمينو] (أميدوبينزيميدازولي، أبي) و p-phenylenediamine (ف-PDA) مع كلوريد تيريفثالويل على شكل بولي (ف- الفينيلين-بنزيميدازول-تيريفثالاميدي-co-فتيريفثالاميدي الفينيلين). في هذه الدراسة، ندرس ثلاثة ألياف مختلفة، كلها المواد المنتجة تجارياً تم الحصول عليها من جهة اتصال صناعة. واحد هو ألياف بولي التي تقدمت أبي تفاعل مع ففينيلينيدياميني على شكل بولي 5-بنزيميدازول (فأمينوفينيل)-2-أمينو أو ببيا. ألياف كوبوليمر اثنين أخرى بحثت في هذه الدراسة يتوقع أن البوليمرات الإسهامية عشوائي مع نسب مختلفة من الروابط ببيا وبطة3. لا يمكن تحديد نسب هذه الصلات النسبية تجريبيا باستخدام الرنين المغناطيسي النووي الصلبة. يتم تعيين هذه الألياف ببيا-co-PPTA1، PPTA3-ببيا-شركة تمديد التسميات المستخدمة في منشور سابق4. ببيا-co-PPTA3 لم تدرس سابقا، ولكن لديها بنية مماثلة. كما كانت هذه النظم الألياف تركيز عدة مؤخرا منح براءات الاختراع5،،من67.
وتستند المقاومة البالستية متفوقة الدروع الواقية للجسد الخواص الميكانيكية للمواد التي تتألف منها، مثل مقاومة الشد القصوى وإجهاد لفشل8،،من910. ركزت على دراسة الاستقرار الطويل الأجل من الألياف البوليمرية المستخدمة في الدرع الواقي لجسده بالتحقيق في أحداث تغييرات ضارة في هذه الخصائص الميكانيكية بعد التعرض لجهود كبيرة11،،من1213 الظروف البيئية. تأثير الظروف البيئية على ألياف الاراميد كوبوليمر لم يكن موضوعا للكثير من البحوث3،4. ويتمثل التحدي واحد لدراسة هذه المواد صعوبة مقدر خيوط للاختبار. العمل السابقة التي ماكدونو4 التحقيق في أسلوب الذي كان يستخدم الماء لتشابك خيوط قبل إجراء اختبار الشد الألياف واحدة. ومع ذلك، كان هناك أي تفاهم كامل حول ما إذا كان تم تغيير القوة الميكانيكية للألياف بالتعرض لهذه المياه. بديل لفصل الألياف اختبار قوة ميكانيكية لحزمة الغزل، ولكن هذا يتطلب كمية كبيرة من المواد، ويعتبر متوسط قوام الألياف في الرزمة الغزل، توفير معلومات محددة أقل. والهدف من هذا المشروع دراسة تأثير الرطوبة المرتفعة ودرجة الحرارة على الخواص الميكانيكية لألياف الاراميد كوبوليمر. ولذلك، من الضروري إيجاد مذيب بديلة لإزالة الطلاء والألياف الحل التي سوف تمكننا من التمييز التحلل المائي في الألياف بسبب التعرض للبيئة من أن الناجم عن إعداد عينة. إعداد الألياف واحدة لاختبار تعقيداً بسبب صغر حجمها. في هذا العمل، نحن التحقيق عدة المذيبات الشائعة (المياه، والميثانول والاسيتون) وحدد الأسيتون كأفضل خيار لإعداد الألياف واحدة للاختبار. كانت تشطف جميع الألياف مع الميثانول قبل إجراء مزيد من التجارب. يتم تنفيذ تحويل فورييه الأشعة تحت الحمراء (FTIR) الطيفي لتحديد إذا كان خطوة حل والحل طلاء أي التدهور الكيميائي في المواد. البروتوكول فيديو مفصلة تبين خطوات إعداد نموذج الحل والتحليل الكيميائي، واختبار الميكانيكية من ألياف الاراميد كوبوليمر يهدف إلى مساعدة الباحثين الآخرين في وضع منهجيات لإجراء دراسات مماثلة من واحد من الألياف في مختبراتها.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
1-انحلال طلاء على ألياف كوبوليمر للمعونة في فصل الألياف
2-تحليل طلاء خطوة حل عن طريق فحص المجهر الإلكتروني
3-تحليل طلاء خطوة فسخ فورييه تحويل مطيافية الأشعة تحت الحمراء
4-تحليل الألياف من تبعثر الأشعة السينية واسعة الزاوية
5-خيوط الحل والتحضير لاختبار الشد
6-واحد من الألياف اختبار الشد
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ألياف الاراميد كوبوليمر درس هنا يصعب فصل من حزم الغزل إلى ألياف منفردة للاختبار. الألياف متشابكة ومغلفة بتجهيز المواد الكيميائية التي تجعل من الصعب جداً فصل دون الأضرار بالألياف. ويبين الشكل 3 مورفولوجية الهيكلية من ألياف داخل غزل. بل كجزء من مجموعة أكبر، إظهار السطوح الألياف خشونة واسعة النطاق والدموع التي يرجح أن تسببها التصاق قوية لألياف المجاورة. في العمل السابق قبل ماكدونو4, et al.، تم استخدام المياه لفصل الألياف قبل اختب...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يوفر الأسلوب الموصوفة هنا بروتوكولا بديل القائم على المذيبات لإزالة الطلاء من ألياف الاراميد كوبوليمر دون استخدام المياه. 3،الدراسات السابقة هما4 أظهرت الأدلة للتحلل في الألياف من هذه التركيبة الكيميائية، مع التعرض لبخار الماء أو الماء السائل. تجنب التحلل المائي أثناء إعداد نموذج أمر بالغ الأهمية للمرحلة المقبلة من التجارب حيث ستدرس هذه المجموعات من الألياف لتعرضها للشيخوخة بسبب التحلل من التعرض للبيئات الحارة والرطبة.
فصل وتركيب الألي...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
وصف كامل للإجراءات المستخدمة في هذه الورقة يتطلب التعرف على بعض المنتجات التجارية ومورديهم. إدراج مثل هذه المعلومات لا شكل من الأشكال يمكن تفسيره مشيراً إلى أن مثل هذه المنتجات أو الموردين أيدتها نيست أو يوصي بواسطة NIST أو أنها بالضرورة أفضل المواد، وأدوات، والبرمجيات أو الموردين لأغراض ووصف.
الكتاب يود أن ينوه الدكتور أوزبورن الإرادة للمناقشات المفيدة والمساعدة على إعداد قالب البطاقات.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| مجهر ستيريو | National | DC4-456H | مجهر رقمي |
| RSA-G2 محلل المواد الصلبة | TA Instruments | محلل حراري ميكانيكي ديناميكي يستخدم في وضع الشد العابر مع مشبك التوتر السينمائي Accesory | |
| Vertex 80 | Bruker Optics | Fourier Transform مطياف الأشعة تحت الحمراء المستخدم لتحليل نتائج بروتوكول الغسيل ، ومجهز بكاشف تيلورايد الكادميوم الزئبقي (MCT). | |
| Durascope | Smiths Detection ملحق | الانعكاس الكلي المخفف المستخدم لأداء | |
| سداسي لعزم الدوران | FTIR MHH الهندسة | Quickset مفتاح عزم دوران طفيف | |
| الميثانول | JT Baker | 9093-02 | مذيب الميثانول |
| Acetone | Fisher | A185-4 | مذيب الأسيتون |
| Cyanoacrylate | Loctite | سوبر الغراء | |
| FEI Helios 660 شعاع مزدوج FIB / SEM | FEI Helios | مسح المجهر الإلكتروني | |
| Denton سطح المكتب الرش المغطي | الاخرق المغطي | ||
| 25 مم OD غسالات الفولاذ المقاوم للصدأ مع ثقب | مم غسالات من الفولاذ المقاوم للصدأ بفتحة 6.25 مم مع ثقب 6.25 مم | ||
| فضة | بزاوية عريضة تشتت الأشعة السينية (WAXS) | ||
| قياسينظام تشتت الأشعة السينية بزاوية صغيرة Xenocs | Xeuss | SAXS / WAXS نظام تشتت الأشعة السينية ذو الزاوية الصغيرة Xenocs Xeuss SAXS / WAXS مجهز بجهاز تصوير بمعدل فيديو بالأشعة السينية لتحليل SAXS بحد أدنى Q = 0.0045 Å ؛ -1 ، كاشف منفصل لتصوير معدل الفيديو بالأشعة السينية لتحليل WAXS (حتى حوالي 45 درجة ؛ 2 θ) غرفة حامل العينة. | |
| Fit 2D | لتحليل بيانات WAXS |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.