Das primäre Ziel der Studie ist es, ein Protokoll, um konsistente Proben vorbereiten für präzise mechanische Prüfung von hochfesten Copolymer-Aramid-Fasern, durch das Entfernen einer Beschichtung und entwirrt die einzelnen Faserstränge ohne signifikante entwickeln chemischen oder physikalischen Abbau.
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Methodenartikel
Entwirren hohe Festigkeit-Copolymer-Aramid-Fasern um die Bestimmung der mechanischen Eigenschaften ermöglichen
In diesem Artikel
Zusammenfassung
Zusammenfassung
Traditionell, weichen Körper Rüstung aus Poly erzielt worden (p-Phenylene sind) (PPTA) und Ultra-hochmolekularen Polyethylen. Aber die Faser-Entscheidungen in den Vereinigten Staaten Körper Rüstung zu diversifizieren, Copolymer Fasern basiert auf der Kombination von 5-amino - 2-(p- Aminophenyl) Benzimidazol (PBIA) und der eher konventionellen PPTA eingeführt wurden. Wenig ist bekannt über die langfristige Stabilität dieser Fasern, aber als Kondensation Polymere, sie sollen potenzielle Empfindlichkeit gegenüber Nässe und Feuchtigkeit haben. Daher ist wichtig für die Bewertung ihrer Lebenszeit Einsatz in Sicherheitsanwendungen ihrer Anfälligkeit gegenüber Umweltbedingungen charakterisieren die Stärke der Materialien und Verständnis. Ballistischen Widerstandsfähigkeit und anderen kritischen strukturellen Eigenschaften dieser Fasern sind auf ihre Stärke ausgesagt. Um die Stärke der einzelnen Fasern genau zu bestimmen, ist es notwendig, ihnen aus dem Garn zu entwirren, ohne Schäden. Drei Aramid-basierten Copolymeren Fasern wurden für die Studie ausgewählt. Die Fasern wurden gewaschen, mit Aceton, gefolgt von Methanol, eine organische Beschichtung zu entfernen, die die einzelnen Fasern in jedem Bündel Garn zusammengehalten. Diese Beschichtung macht es schwierig, einzelne Fasern aus dem Garn-Bundle für mechanische Prüfungen ohne Beschädigung der Fasern und die Auswirkungen auf ihre Stärke zu trennen. Nach dem Waschen, Fourier-Transformation (FTIR) Infrarotspektroskopie wurde an gewaschenen und ungewaschenen Proben durchgeführt und die Ergebnisse wurden verglichen. Dieses Experiment hat gezeigt, dass es keine erheblichen Abweichungen in den Spektren von Poly (p-Phenylene-Benzimidazol-sind-co -p-Phenylene sind) (PBIA-co-PPTA1) und PBIA-co-PPTA3 nach dem Waschen und nur eine kleine Variation in Intensität für PBIA. Dies bedeutet, dass die Aceton und Methanol Spülungen sind nicht negativ die Fasern beeinflussen und chemischen Abbau verursacht. Darüber hinaus wurde die Einzelfaser Zugprüfung am die gewaschenen Fasern zur Charakterisierung ihrer ursprünglichen Zugfestigkeit und Dehnung zum Scheitern, und vergleichen diese mit anderen gemeldeten Werten durchgeführt. Iterative Verfahren Entwicklung war notwendig, um eine erfolgreiche Methode zur Durchführung Zugversuch auf diese Fasern zu finden.
Einleitung
Fokus auf dem Gebiet des Personenschutzes ist derzeit auf Reduzierung der Masse der Körper Rüstung für den Personenschutz für Gesetzdurchführung und militärische Anwendungen1benötigt. Traditionelle Rüstung Entwürfe haben stützte sich auf Materialien wie Poly (p-Phenylene sind) (PPTA), auch bekannt als Aramid und Polyethylen zum Schutz gegen ballistische Bedrohungen2. Allerdings gibt es ein Interesse an der Erforschung verschiedener hochfester Fasermaterialien für ihr Potenzial, reduzieren Sie das Gewicht der Rüstung erforderlich, um eine bestimmte ballistische Bedrohung zu stoppen. Dies führte zu der Erforschung....
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Protokoll
1. Auflösung der Beschichtung auf Copolymer-Fasern zu Hilfe in Faser-Trennung
- Tragen ausgewählt entsprechend chemisch beständige Handschuhe, Kontamination der Faser, 160 mm bis 170 mm von jedem Garn Bündel extrahiert mit Keramik Schere oder einer frischen Rasierklinge Stahl Schneiden zu verhindern. Behalten Sie den Rest des Fadens, ggf. zur weiteren Analyse in einem beschrifteten Container.
- Knoten Sie oder Klemmen Sie die Enden des Garns, das Garn von Kabelgewirr beim Eintauchen in das Lösungsmittel zu halten.
Hinweis: Für diese Studie wurden Lösungsmitteln weit reichende Polarität (aus der Polarität Serie) zunächst erkundet. Auf der Grundlage q....
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Ergebnisse
Die Copolymer-Aramid-Fasern, studierte hier sind schwer zu trennen Garn Bündel in Einzelfasern zu Testzwecken. Die Fasern sind verstrickt und beschichtet mit der Verarbeitung von Chemikalien, die sie sehr erschweren, ohne Beschädigung der Fasern zu trennen. Abbildung 3 zeigt die strukturellen Morphologie der Fasern in ein Garn. Auch als Teil eines größeren Pakets zeigen die Faseroberflächen umfangreiche Rauheit und Tränen, die wahrscheinlich durch starke Adhä.......
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Diskussion
Die hier beschriebene Methode bietet eine Alternative Lösungsmittel-basiertes Protokoll zum Entfernen von Beschichtungen aus Aramidfasern Copolymer ohne Verwendung von Wasser. Zwei frühere Studien3,4 zeigte die Beweise der Hydrolyse in die Fasern dieser chemische Zusammensetzung mit der Exposition gegenüber Wasserdampf oder flüssiges Wasser. Vermeidung von Hydrolyse bei der Probenvorbereitung ist entscheidend für die nächste Phase der Experimente wo werden diese .......
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Offenlegungen
Die vollständige Beschreibung der Verfahren in diesem Dokument erfordert die Ermittlung der bestimmte kommerzielle Produkte und deren Lieferanten. Die Einbeziehung dieser Informationen sollte in keiner Weise ausgelegt werden, als Hinweis darauf, dass solche Produkte oder Lieferanten NIST gebilligt sind oder vom NIST empfohlen sind oder, dass sie unbedingt die besten Materialien, Instrumente, Software oder Lieferanten für die Zwecke beschrieben.
Danksagungen
Die Autoren möchten Dr. Willen Osborn für hilfreiche Gespräche und Unterstützung bei der Vorbereitung der Cardstock Vorlage zu bestätigen.
....Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Materialien
| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| Stereomikroskop | National | DC4-456H | Digitalmikroskop |
| RSA-G2 Feststoffanalysator | TA Instruments | Dynamischer mechanischer Thermoanalysator für den Einsatz im transienten Zugmodus mit Filmspannungsklemme Zubehör | |
| Vertex 80 | Bruker Optics | Fourier-Transformations-Infrarotspektrometer zur Analyse der Ergebnisse des Waschprotokolls, ausgestattet mit einem Quecksilber-Cadmiumtellurid-Detektor (MCT). | |
| Durascope | Smiths Detection | Zubehör mit gedämpftem Totalreflexionsgrad zur Durchführung | |
| M.H.H. | Engineering Quickset | Minor Drehmomentschlüssel | |
| Methanol | J.T. Baker | 9093-02 | Methanol-Lösungsmittel |
| Aceton | Fisher | A185-4 | Aceton-Lösungsmittel |
| Cyanacrylat-Loctite | Sekundenkleber | ||
| FEI Helios 660 Dual Beam FIB/SEM | FEI Helios | Rasterelektronenmikroskop | |
| Denton Desktop-Sputter-Coater | Sputter-Coater 25 | ||
| mm Außendurchmesser Edelstahl-Unterlegscheiben mit einem Loch | mm 25 mm Außendurchmesser Unterlegscheiben aus Edelstahl mit einem Loch von 6,25 mm | ||
| Silber-Behenate | Weitwinkel-Röntgenstreuung (WAXS) Standard | ||
| Xenocs Xeuss SAXS/WAXS Kleinwinkel-Röntgenstreusystem | Xenocs Xeuss | SAXS/WAXS Kleinwinkel-Röntgenstreusystem, ausgestattet mit einem Röntgen-Video-Rate-Imager für die SAXS-Analyse mit einem Minimum von Q = 0,0045 Å-1, Detektor, separater Röntgen-Video-Rate-Imager für die WAXS-Analyse (bis zu ca. 45°; 2Θ) Probenhalterkammer. | |
| Fit 2D-Software-Software | zur Analyse von WAXS-Daten |
Referenzen
- Joseph, A., Wiley, A., Orr, R., Schram, B., Dawes, J. J. The impact of load carriage on measures of power and agility in tactical occupations: A critical review. International Journal of Environmental Research and Public Health. 15 (1), (2018).
- High-performance fibr....
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Nachdrucke und Genehmigungen
