L’objectif principal de l’étude est d’élaborer un protocole pour préparer des échantillons conformes pour les essais mécaniques précis des fibres d’aramide de copolymère haute résistance, en enlevant une couche et démêler les brins de fibres individuelles sans introduire d’importantes dégradation chimique ou physique.
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Article de méthode
Démêler les fibres d’aramide de copolymère haute résistance afin de permettre la détermination de leurs propriétés mécaniques
Dans cet article
Résumé
Résumé
Traditionnellement, armure de corps mou a été faite du poly (p-phénylènetéréphtalamide) (PPTA) et polyéthylène de masse moléculaire ultra-élevée. Toutefois, afin de diversifier les choix de la fibre dans le marché d’armure de corps des États-Unis, fibres de copolymère basé sur la combinaison de 5-amino - 2-(p- aminophenyl) benzimidazole (PBIA) et le PPTA plus conventionnel ont été introduits. Peu est connu au sujet de la stabilité à long terme de ces fibres, mais comme des polymères de condensation, ils devraient avoir la sensibilité potentielle à l’humidité et l’humidité. Par conséquent, caractérisant la résistance des matériaux et de compréhension leur vulnérabilité aux conditions environnementales est importante pour l’évaluation de leur vie d’utilisation dans des applications de sécurité. Résistance balistique et autres critiques propriétés structurelles de ces fibres sont basées sur leur force. Pour déterminer avec précision la force des fibres individuelles, il est nécessaire de les démêler du fil sans introduire aucun dommage. Trois fibres de copolymère aramide-basés ont été choisis pour cette étude. Les fibres ont été lavés avec de l’acétone suivie de méthanol pour enlever un revêtement organique qui a tenu les fibres individuelles dans chaque faisceau de fils ensemble. Ce revêtement, il est difficile de séparer les fibres simples du faisceau de fils pour les essais mécaniques sans endommager les fibres et affectant leur force. Après lavage, spectroscopie de transformée de fourier transform infrared (FTIR) a porté sur des échantillons aussi bien lavés et non lavés, et les résultats ont été comparés. Cette expérience a montré qu’il n’y a aucune variation significative dans les spectres du poly (p-phénylène-benzimidazole-téréphtalamide-co -p-phénylènetéréphtalamide) (PBIA-co-PPTA1) et PBIA-co-PPTA3 après lavage et seulement une petite variation dans intensité pour PBIA. Cela indique que les rinçages de l’acétone et le méthanol ne sont pas défavorablement affectant les fibres et causant une dégradation chimique. En outre, fibre simple traction tests ont été effectués sur les fibres lavées pour caractériser leurs initiales à la traction et la souche à l’échec et comparer à celles d’autres valeurs déclarées. Développement de procédure itérative a été nécessaire de trouver une méthode efficace pour effectuer des essais de traction sur ces fibres.
Introduction
Importante mise au point dans le domaine de la protection personnelle est actuellement sur la réduction de la masse de l’armure du corps nécessaire à la protection des personnels pour l’application de la Loi et applications militaires1. Dessins traditionnels d’armure sont sont appuyés sur les matériaux tels que poly (p-phénylènetéréphtalamide) (PPTA), également connu sous le nom aramide et polyéthylène pour fournir une protection contre les menaces balistiques2. Cependant, il y a un intérêt dans l’exploration de matériaux fibreux différents haute résistance pour leur permettre de réduire le poids de l’armure néc....
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Protocole
1. la dissolution de l’enduit sur les fibres de copolymère d’aide dans la séparation de la fibre
- Porter correctement sélectionné gants résistant aux produits chimiques pour prévenir la contamination de la fibre, coupe 160 mm à 170 mm de chaque botte de fil extraite à l’aide de ciseaux en céramique ou une lame de rasoir en acier frais. Réserver le reste du fil si nécessaire pour une analyse ultérieure dans un contenant étiqueté.
- Faire un nœud ou fixer les extrémités du fil pour garder le fil de s’emmêler fois immergé dans le solvant.
Remarque : Pour cette étude, des solvants de polarité très variése (de la série de polarité) étaient initialement ....
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Résultats
Les fibres d’aramide de copolymère étudiés ici sont difficiles à séparer des faisceaux de fils en fibres individuelles pour les tests. Les fibres sont enchevêtrées et recouvert de traitement des produits chimiques qui les rendent très difficile de séparer sans endommager les fibres. La figure 3 illustre la morphologie structurale des fibres dans un fil. Même en tant que partie d’un ensemble plus grand, les surfaces de fibre montrent une rugosité et les larmes.......
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Discussion
La méthode décrite ici fournit un protocole alternatif à base de solvant pour enlever les revêtements de fibres d’aramide copolymère sans utiliser de l’eau. Deux précédentes études3,4 a montré la preuve de l’hydrolyse dans les fibres de cette composition chimique, avec une exposition à la vapeur d’eau ou de l’eau liquide. Éviter l’hydrolyse au cours de la préparation de l’échantillon est essentielle pour la prochaine phase d’expériences où ces ensembles de fibres.......
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Déclarations de divulgation
La description complète des procédures utilisées dans cet article nécessite l’identification de certains produits commerciaux et leurs fournisseurs. L’inclusion de ces informations doit, en aucune manière, être interprétée comme indiquant que ces produits ou fournisseurs sont approuvées par le NIST sont recommandés par le NIST ou qu’ils sont nécessairement les meilleurs matériaux, les instruments, les logiciels ou les fournisseurs aux fins décrit.
Remerciements
Les auteurs tenons à remercier le Dr Will Osborn pour discussions utiles et aide à la préparation du modèle de papier cartonné.
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Matériaux
| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| Stéréomicroscope | National | DC4-456H | Microscope numérique |
| Analyseur de solides RSA-G2 | Instruments | Analyseur thermique mécanique dynamique utilisé en mode de traction transitoire avec pince de tension de film | |
| Accessoire Vertex 80 | Bruker Optics | Spectromètre infrarouge utilisé pour analyser les résultats du protocole de lavage, équipé d’un détecteur de tellurure de mercure et de cadmium (MCT). | |
| Durascope | Smiths Detection | Réflectance totale atténuée Accessoire utilisé pour effectuer FTIR | |
| Torque Clé hexagonale | M.H.H. Engineering | Quickset Minor | Torque |
| Methanol | J.T. Baker | 9093-02 | solvant méthanol |
| Acétone | Fisher | A185-4 | solvant acétone |
| Cyanoacrylate | Loctite | Super colle | |
| FEI Helios 660 Dual Beam FIB/SEM | FEI Helios | Microscope électronique à balayage | |
| Denton Deskon Spray Coater | Coater | ||
| Rondelles en acier inoxydable de 25 mm de diamètre extérieur avec un trou | 6,25 mm Rondelles en acier inoxydable de 25 mm de diamètre extérieur avec un trou de 6,25 mm | ||
| Norme | |||
| de diffusion des rayons X grand angle (WAXS)Xenocs Xeuss SAXS/WAXS Système de diffusion des rayons X aux petits angles | Xenocs Xeuss | SAXS/WAXS équipé d’un imageur à fréquence vidéo à rayons X pour l’analyse SAXS avec un minimum Q = 0,0045 Å ;-1, imageur à fréquence vidéo à rayons X séparé pour l’analyse WAXS (jusqu’à environ 45° ; 2&theta ;) chambre porte-échantillon. | |
| Fit 2D | Logiciel d’analyse des données WAXS |
Références
- 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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Réimpressions et autorisations
