Entwirren hohe Festigkeit-Copolymer-Aramid-Fasern um die Bestimmung der mechanischen Eigenschaften ermöglichen

Diese Methode kann dazu beitragen, wichtige Fragen im Bereich der Einzelfaserprüfung zu Methoden zum Auflösen von Beschichtungen und Entwirren anspruchsvoller Faserproben zu beantworten. Der Hauptvorteil dieser Technik besteht darin, dass die Wassermethode der Beschichtungsauflösung durch eine lösungsmittelbasierte Methode ersetzt wurde, die die Fasern weniger schädigt. Im Allgemeinen haben Personen, die mit dieser Methode noch nicht vertraut sind, Schwierigkeiten, einzelne Fasern zu manipulieren.

Tragen Sie die geeigneten chemikalienbeständigen Handschuhe, um eine Kontamination der Faser zu verhindern, und schneiden Sie mit einer Rasierklinge aus frischem Stahl 160 bis 170 Millimeter von jedem extrahierten Garnbündel ab und bewahren Sie den Rest des Garns in einem beschrifteten Behälter für weitere Analysen auf. Sichern Sie die Enden, damit sich das Garn nicht verheddert, und tauchen Sie die Fasern in zwei bis drei Milliliter Lösungsmittel in einer beschrifteten Petrischale. Lege den Deckel auf die Schüssel und lasse die Garne 30 Minuten einweichen.

Tauchen Sie die Proben nach dem dritten Eintauchen für mindestens 30 Minuten in zwei bis drei Milliliter Methanol. Lassen Sie das Garn dann mindestens 24 Stunden trocknen. Legen Sie am nächsten Tag eine 30 x 30 Zentimeter große oder größere transparente Kunststoffplatte mit den gleichen Proportionen auf einen dunklen Hintergrund.

Und schneiden Sie mit einer Rasierklinge fünf bis 10 Millimeter große Stücke Abdeckband mit geringer Klebrigkeit auf eine Glasoberfläche. Kleben Sie beide Enden einer rechteckigen Papierschablone mit einer Stärke von 20 Millimetern so auf die Kunststoffplatte, dass die Schablone vollständig flach aufliegt. Und mit Nitrilhandschuhen, um eine Kontamination zu vermeiden, schneiden Sie etwa 70 bis 80 Millimeter des lösungsmittelgespülten Garns ab.

Lege das geschnittene Garn auf eine saubere Oberfläche und entferne mit einer Pinzette vorsichtig eine einzelne Faser aus dem Garn. Lege eine einzelne Faser auf die Papierschablone und achte darauf, dass die Faser mit den Markern auf der Schablone ausgerichtet ist. Und kleben Sie beide Enden der Faser auf die Platine.

Legen Sie einen dunklen Hintergrund unter die Kunststoffplatte, um die Sichtbarkeit der Faser zu verbessern. Die Faser sollte gerade und leicht gespannt über die Schablone legen. Wenn alle Proben auf eine separate Papierschablone für jede Faserart montiert wurden, geben Sie einen kleinen Tropfen Cyanacrylatkleber auf jedes Ende der Fasern und lassen Sie an den Enden der Papierschablonen einen Zentimeter frei von Klebstoff, um sie während des Zugversuchs zu greifen.

Nachdem Sie den Kleber mindestens 24 Stunden trocknen gelassen haben, installieren Sie die Zugspanngriffe und kalibrieren Sie das Zugprüfgerät so, dass ein Spalt von 30 Millimetern vorhanden ist. Führen Sie als Nächstes mit Handschuhen, einem kleinen Spatel und einer Pinzette eine Schablone durch beide Griffe und verwenden Sie die Markierungen auf der Schablone, um die Platzierung zu erleichtern. Richten Sie die obere Grifffläche vorsichtig aus und schließen Sie sie, während Sie die Faser abstützen, damit sie nicht nach unten rutscht, und ziehen Sie die Schrauben am oberen und unteren Griff mit einem Drehmomentschlüssel fest, bis die Schrauben gerade fest angezogen sind.

Ziehen Sie dann die Schrauben mit einem Drehmomentschlüssel sicher im Kreuz an, um die Belastung der Faser von 30 Zentimetern auszugleichen. Nachdem Sie beide Seiten des Papiers abgeschnitten haben, programmieren Sie das Zugprüfgerät so, dass es eine konstante Verlängerungsrate von 0,0125 Millimetern pro Sekunde liefert, die Anzeige überwacht und den Test stoppt, wenn die Faser gebrochen ist. Lockern Sie am Ende des Tests die Griffflächen, um die Faser zu entfernen, und notieren Sie sich die Bruchstelle.

Bewahren Sie dann die gebrochene Faser für die weitere Analyse in einem beschrifteten Behälter auf. Die Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie zeigt einige Intensitätsänderungen nach dem Waschen, aber keine größeren Veränderungen in den Spektren, die auf eine chemische Degradation hinweisen. Fast alle Proben, die mit dem Epoxidkleber auf die Papierschablonen geklebt werden, weisen ein uncharakteristisches Gleitverhalten und gezackte Spannungs-Dehnungs-Kurven auf.

Während Fasern, die mit Cyanacrylatklebstoff fixiert sind, überwiegend frei von Probenschlupf sind. In diesem repräsentativen Experiment wurden 35 Proben von jedem Fasertyp getestet, von denen 15 bis 26 pro Typ erfolgreich waren. Die rasterelektronenmikroskopische Bildgebung der ausgefallenen Fasern zeigte, dass alle Fasern einen Sprödbruch erlitten, der zu Flimmern führte.

Die Diffraktogramme der meridonialen Streuung zeigten jedoch auch das Vorhandensein von zwei großen Brag-Peaks bei zwei Theta-Winkeln von etwa 26 und 28 Grad, was auf einen insgesamt sehr geringen Grad an Kristallinität für jeden der Fasertypen entlang der Kettenachse hinweist. Wenn Sie dieses Verfahren versuchen, ist es wichtig, daran zu denken, die Fasern sehr vorsichtig zu behandeln, um sie beim Entwirren nicht zu beschädigen. Nach ihrer Entwicklung ebnete diese Technik den Weg für Forscher auf dem Gebiet der Einzelfaser-Zugprüfung, um die künstliche Alterung von Aramid-Copolymerfasern zu erforschen, was der nächste Schritt in unserer Forschungsstudie ist.

Vergessen Sie nicht, dass die Arbeit mit Lösungsmitteln wie Aceton und Methanol äußerst gefährlich sein kann und dass bei diesem Verfahren immer Vorsichtsmaßnahmen wie das Tragen von Handschuhen und das Arbeiten in einer Haube getroffen werden sollten.