L'obiettivo primario dello studio è quello di sviluppare un protocollo per preparare campioni coerenti per test meccanici accurati ad alta resistenza copolimero fibre di aramide, rimuovendo un rivestimento e districare i fili di fibra specifica senza introdurre significative degradazione chimica o fisica.
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Articolo metodologico
Districante fibre di aramide copolimero ad alta resistenza per consentire la determinazione delle loro proprietà meccaniche
In questo articolo
Sommario
Abstract
Tradizionalmente, morbido corpo armatura è stato fatto da poli (p-fenilene terephthalamide) (PPTA) e polietilene a peso molecolare ultra-elevato. Tuttavia, per diversificare le scelte di fibra nel mercato di armatura di corpo degli Stati Uniti, fibre di copolimero basano sulla combinazione di 5-ammino - 2-(p- aminophenyl) benzimidazolo (PBIA) e sono stati introdotti il PPTA più convenzionale. Piccolo è conosciuto per quanto riguarda la stabilità a lungo termine di queste fibre, ma come polimeri di condensazione, ci si aspetta di avere potenziale sensibilità all'umidità e all'umidità. Pertanto, che caratterizza la resistenza dei materiali e comprensione loro vulnerabilità alle condizioni ambientali è importante per valutare la loro durata di utilizzo in applicazioni di sicurezza. Resistenza balistica e altri critici proprietà strutturali di queste fibre sono fondate sulla loro forza. Per determinare con precisione la forza delle singole fibre, è necessario districarsi tra loro dal filato senza introdurre alcun danno. Tre fibre di aramide-base di copolimero sono stati selezionati per lo studio. Le fibre sono state lavate con acetone seguito da metanolo per rimuovere un rivestimento organico che tengono insieme le singole fibre in ogni pacco di filato. Questo rivestimento rende difficile separare singole fibre dal fascio di filato per prove meccaniche senza danneggiare le fibre e che interessano la loro forza. Dopo il lavaggio, spettroscopia di trasformata di fourier transform a infrarossi (FTIR) è stata effettuata su campioni sia lavati e non lavati e i risultati sono stati confrontati. Questo esperimento ha dimostrato che non esistono significative varianti negli spettri di poli (p-fenilene-benzimidazolo-terephthalamide-co -p-fenilene terephthalamide) (PBIA-co-PPTA1) e PBIA-co-PPTA3 dopo il lavaggio e solo una piccola variazione in intensità per PBIA. Questo indica che l'acetone e metanolo risciacqui sono non negativamente che interessa le fibre e che causano la degradazione chimica. Inoltre, prove di trazione singola fibra è stata effettuata sulle fibre lavate per caratterizzare la loro iniziale resistenza alla trazione e la deformazione a rottura e confrontare con quelli di altri valori segnalati. Sviluppo iterativo procedura era necessario trovare un metodo di successo per l'esecuzione di prove di trazione su queste fibre.
Introduzione
Attualmente, focus significativo nel campo della protezione personale è sulla riduzione della massa del corpo armatura necessaria per la protezione personale per l'applicazione della legge e applicazioni militari1. Disegni di armature tradizionali hanno fatto affidamento su materiali come poli (p-fenilene terephthalamide) (PPTA), noto anche come aramide e polietilene per fornire protezione contro minacce balistiche2. Tuttavia, c'è un interesse nell'esplorare materiali in fibra ad alta resistenza differenti per il loro potenziale per ridurre il peso dell'armatura necessaria per interrompere una specifica minaccia....
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Protocollo
1. dissoluzione del rivestimento su fibre di copolimero per aiuto nella separazione della fibra
- Indossa opportunamente selezionati chimicamente resistenti guanti per prevenire la contaminazione della fibra, taglio 160 mm a 170 mm da ciascun bundle di filato estratte con le forbici in ceramica o una lama di rasoio in acciaio dolce. Il resto del filato si riserva se necessario per un'ulteriore analisi in un contenitore con etichetta.
- Nodo o fissare le estremità del filo per tenere il filo dal groviglio quando immerso nel solvente.
Nota: Per questo studio, solventi di polarità ampio respiro (appartenente alla serie di polarità) inizialmente sono st....
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Risultati
Le fibre di aramide copolimero studiate qui sono difficili da separare da fasci di filato nelle diverse fibre per il test. Le fibre sono impigliate e rivestite con l'elaborazione di sostanze chimiche che li rendono molto difficile da separare senza danneggiare le fibre. La figura 3 Mostra la morfologia strutturale delle fibre all'interno di un filato. Anche come parte di un pacchetto più grande, le superfici di fibra Visualizza vasto rugosità e lacrime che so.......
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Discussione
Il metodo descritto nel presente documento fornisce un protocollo alternativo a base di solvente per la rimozione di rivestimenti da fibre aramidiche copolimero senza usare acqua. Due precedenti studi3,4 ha mostrato la prova di idrolisi nelle fibre di questa composizione chimica, con l'esposizione al vapore acqueo o acqua liquida. Evitando di idrolisi durante la preparazione del campione è fondamentale per la prossima fase di esperimenti dove questi insiemi di fi.......
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Dichiarazioni
La descrizione completa delle procedure utilizzate in questo documento richiede l'identificazione di alcuni prodotti commerciali e i loro fornitori. L'inclusione di tali informazioni deve in alcun modo essere interpretato come che indica che tali prodotti o fornitori sono approvati dal NIST o raccomandati dal NIST o che sono necessariamente i migliori materiali, strumenti, software o fornitori ai fini descritto.
Ringraziamenti
Gli autori desidera ringraziare il Dr. Will Osborn per utili discussioni e assistenza con la preparazione del modello di cartoncino.
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Stereomicroscopio | National | DC4-456H | Microscopio digitale |
| RSA-G2 Solids Analyzer | TA Instruments | Analizzatore termico meccanico dinamico utilizzato in modalità di trazione transitoria con Film Tension Clamp Accessory | |
| Vertex 80 | Bruker Optics | Spettrometro a infrarossi a trasformata di Fourier utilizzato per analizzare i risultati del protocollo di lavaggio, dotato di rivelatore di tellururo di mercurio cadmio (MCT). | |
| Durascope | Smiths Detection | Accessorio a riflettanza totale attenuata utilizzato per eseguire | |
| la chiave esagonale | M.H.H. Engineering | Quickset Minor | Chiave dinamometrica |
| Metanolo | J.T. Baker | 9093-02 | Solvente metanolo |
| Acetone | Fisher | A185-4 | solvente acetone |
| Cianoacrilato | Loctite | Super colla | |
| FEI Helios 660 Dual Beam FIB/SEM | FEI Microscopio elettronico a scansione FEI Helios | ||
| Denton Desktop sputter coater | sputter coater | ||
| 25 mm O.D. rondelle in acciaio inox con foro | O.D. rondelle in acciaio inox 25 mm O.D. con foro da 6,25 mm | ||
| behenate | Diffusione grandangolare dei raggi X (WAXS) standard | ||
| Sistema di diffusione di raggi X a piccolo angolo Xenocs Xeuss SAXS/WAXS | Sistema di diffusione di raggi X a piccolo angolo Xenocs Xeuss SAXS/WAXS dotato di un imager a velocità video a raggi X per l'analisi SAXS con un minimo di Q = 0,0045 Å-1, rivelatore separato per l'analisi WAXS (fino a circa 45° 2θ) camera portacampioni. | ||
| Software Fit 2D | Software per l'analisi dei dati WAXS |
Riferimenti
- 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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Ristampe e permessi
