Desenredar las fibras de aramida de copolímero de alta resistencia para permitir la determinación de sus propiedades mecánicas

Este método puede ayudar a responder preguntas clave en el campo de las pruebas de una sola fibra sobre las metodologías para disolver recubrimientos y desenredar muestras de fibra desafiantes. La principal ventaja de esta técnica es que el método de disolución del recubrimiento con agua se ha reemplazado por un método a base de solvente que es menos dañino para las fibras. Generalmente, las personas nuevas en este método tendrán dificultades debido a la dificultad de manipular fibras individuales.

Usando los guantes químicamente resistentes apropiados para evitar la contaminación de la fibra, use una hoja de afeitar de acero fresco para cortar de 160 a 170 milímetros de cada paquete de hilo extraído, reservando el resto del hilo en un recipiente etiquetado para un análisis posterior según corresponda. Asegure los extremos para evitar que el hilo se enrede y sumerja las fibras en dos o tres mililitros de solvente en una placa de Petri etiquetada. Coloque la tapa en el plato y deje que los hilos se remojen durante 30 minutos.

Después de la tercera inmersión, sumerja las muestras en dos o tres mililitros de metanol durante al menos 30 minutos. A continuación, deja que el hilo se seque durante al menos 24 horas. Al día siguiente, coloque una tabla de plástico transparente de 30 por 30 centímetros o más sobre un fondo oscuro de las mismas proporciones.

Y use una hoja de afeitar para cortar trozos de cinco a 10 milímetros de cinta adhesiva de baja adherencia en una superficie de vidrio. Pega ambos extremos de una plantilla de papel rectangular de calibre 20 milímetros a la tabla de plástico para que la plantilla quede completamente plana. Y usando guantes de nitrilo para evitar la contaminación, corte aproximadamente de 70 a 80 milímetros del hilo enjuagado con solvente.

Coloque el hilo cortado sobre una superficie limpia y, con un microscopio estereoscópico, use pinzas para quitar con cuidado una sola fibra del hilo. Coloque una sola fibra encima de la plantilla de papel, asegurándose de que la fibra esté alineada con los marcadores de la plantilla. Y pega ambos extremos de la fibra a la placa.

Coloque un fondo oscuro debajo del tablero de plástico para mejorar la visibilidad de la fibra. La fibra debe quedar recta y ligeramente tensa a lo largo de la plantilla. Cuando todas las muestras se hayan montado en una plantilla de papel separada para cada tipo de fibra, agregue una pequeña gota de adhesivo de cianoacrilato a cada extremo de las fibras, dejando un centímetro libre de pegamento en los extremos de las plantillas de papel para agarrarlas durante la prueba de tracción.

Después de dejar que el pegamento se seque durante al menos 24 horas, instale las mordazas de tracción y calibre el instrumento de prueba de tracción para proporcionar un espacio de 30 milímetros. A continuación, use guantes, una espátula pequeña y pinzas para pasar una plantilla a través de ambos agarres, usando las marcas en la plantilla para ayudar con la colocación. Alinee y cierre suavemente la cara de la empuñadura superior mientras mantiene la fibra apoyada para que no se deslice hacia abajo, y use una llave dinamométrica para apretar los tornillos de las empuñaduras superior e inferior hasta que los tornillos estén apretados.

Luego, use una llave dinamométrica para apretar los tornillos de forma segura en un patrón de cruz, para equilibrar la carga de 30 centinewton metros en la fibra. Después de recortar ambos lados del papel, programe el instrumento de prueba de tracción para que proporcione una tasa de extensión constante de 0,0125 milímetros por segundo, monitoreando la pantalla y deteniendo la prueba cuando la fibra se haya roto. Al final de la prueba, afloje las caras de agarre para eliminar la fibra y observe la ubicación de la rotura.

Luego, conserve la fibra rota en un recipiente etiquetado para su posterior análisis. La espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier revela algunos cambios de intensidad después del lavado, pero no cambios importantes en los espectros indicativos de degradación química. Casi todas las muestras adheridas a las plantillas de papel con el adhesivo epoxi exhiben un comportamiento de deslizamiento poco característico y curvas de deformación por tensión irregulares.

Mientras que las fibras fijadas con adhesivo de cianoacrilato están predominantemente desprovistas de deslizamiento de la muestra. En este experimento representativo, se analizaron 35 muestras de cada tipo de fibra, de las cuales entre 15 y 26, por tipo, resultaron exitosas. Las imágenes de microscopía electrónica de barrido de las fibras fallidas indicaron que todas las fibras sufrieron una fractura frágil que resultó en fibrilación.

Sin embargo, los difractogramas de la dispersión meridonial también revelaron la presencia de dos picos de Brag principales en dos ángulos theta de aproximadamente 26 y 28 grados, lo que indica un grado muy bajo de cristalinidad general para cada uno de los tipos de fibras a lo largo del eje de la cadena. Al intentar este procedimiento, es importante recordar manipular las fibras con mucho cuidado para evitar dañarlas mientras se desenredan. Después de su desarrollo, esta técnica allanó el camino para que los investigadores en el campo de las pruebas de tracción de una sola fibra exploraran el envejecimiento artificial de las fibras de copolímero de aramida, que es el siguiente paso en nuestro estudio de investigación.

No olvide que trabajar con solventes como la acetona y el metanol puede ser extremadamente peligroso y que siempre se deben tomar precauciones como usar guantes y trabajar con capucha mientras se realiza este procedimiento.