その力学的特性の測定を可能にする高強度共重合体のアラミド繊維を disentangling

サマリー

研究の主な目的はコーティングを削除し、重要な導入することがなく個々 の繊維のストランドを disentangling によって高強度アラミド繊維の正確な機械試験の一貫した標本を準備するためのプロトコルを開発するには化学的または物理的な劣化。

要約

伝統的に、柔らかな体の鎧は、ポリから作られています (p-フェニレンテレフタルアミド) (PPTA) と超高分子量ポリエチレン。しかし、アメリカ合衆国の体鎧市場で繊維の選択肢の多様化、共重合体繊維の組み合わせに基づいて 5-アミノ - 2-(p-アミノフェニールスルファミン) ベンズイミダゾール (PBIA) より従来 PPTA を導入。少しはこれらの繊維の長期安定性について知られているが、縮合ポリマーとして湿気および湿気を潜在的な感度を有することが期待されます。したがって、材料と理解の強さを特徴付ける環境条件への脆弱性は、安全アプリケーションでの使用寿命を評価するため重要です。弾道抵抗とこれらの繊維の他の重要な構造の特性、強度に基づいています。個々 の繊維の強さを正確に判断するには、損害を導入することがなく糸からそれらを分離する必要は。3 アラミド系繊維を研究しました。繊維は、各糸束の個々 の繊維を一緒に開催された有機のコーティングを除去するメタノール続いてアセトンで洗浄しました。このコーティングは、繊維にダメージを与えると、その強さに影響を与えることがなく機械試験用糸束から単一繊維を分離する困難になります。洗浄後、洗浄と洗っていないサンプルに対してフーリエ変換の赤外線 (FTIR) 分光法と比較しました。この実験は、ポリのスペクトルに大きな変化がないことを示している (p-フェニレン-ベンゾイミダゾール-terephthalamide-co-p-フェニレンテレフタルアミド) (PBIA-co-PPTA1) と PBIA-co-PPTA3 洗浄前後の小さな変化ではのみPBIA の強度。これはアセトンとメタノールのリンスを悪影響を及ぼさない繊維に影響を与えると、化学的な劣化の原因を示します。さらに、単繊維引張試験は、彼らの初期の引張強度と失敗にひずみを特徴付ける以外のレポート値にそれらを比較して洗浄繊維で実行されました。反復的なプロシージャの開発これらの繊維の引張試験を実行するための成功した方法を見つける必要があります。

概要

現在、個人保護の分野で重要な焦点は法執行機関と軍事アプリケーション¹の個人的な保護のために必要な体の鎧の重量を減らすことです。伝統的な鎧のデザインは、ポリのような材料に依存している (p-フェニレンテレフタルアミド) (PPTA)、アラミド繊維と²弾道ミサイルの脅威に対して保護を提供するポリエチレンとして知られています。しかし、その潜在的な特定の弾道ミサイルの脅威を停止するために必要な鎧の重量を減らすために別の高強度繊維材料の探索に興味があります。これは、アラミド繊維などの代替材料の開発につながっています。これらの繊維の反応によって作られています [5-アミノ - 2-(p-アミノフェニールスルファミン) ベンズイミダゾール] (amidobenzimidazole、ABI) とpフェニレンジアミン (pPDA) をフォームのポリゴン (p- terephthaloyl 塩化フェニレン-ベンゾイミダゾール-terephthalamide-co-p-フェニレンテレフタルアミド)。本研究では、業界の連絡先から得られる市販の材料は、すべての 3 つの異なる繊維を調べます。フォーム ポリゴン 5 p-フェニレンジアミンと反応 ABI で作られているホモポリマー繊維である-アミノ - 2-(p-アミノフェニールスルファミン....

プロトコル

1. 繊維分離で援助する共重合体繊維へのコーティングの解散

1. セラミックはさみや新鮮な鋼のかみそりの刃を使用して抽出各糸バンドルから 170 mm を 160 mm カット繊維の汚染を防ぐために化学的に抵抗力がある手袋を選択適切に身に着けています。ラベル付きコンテナーのさらなる分析の必要な場合は、糸の残りの部分を留保します。
2. 結び目や絡みが溶媒に没頭してから糸を保つために糸の端をクランプします。
   注: この研究の幅広い極性 (極性のシリーズ) からの溶剤当初検討しました。定性的な結果に基づいてより詳細な検討を行った、水、アセトン、メタノールを使用しています。最後に、detangling の使いやすさに基づく繊維分離と走査型電子顕微鏡 (SEM) 結果 (後述) の最高の溶剤としてアセトンを下されました。
3. ラベル付きシャーレ シャーレのふた付きカバーで溶剤の 3 mL に 2 mL の繊維を浸します。
4. 30 分間アセトンに浸して糸を許可し、溶媒を破棄します。
5. 1.3 〜 1.4 追加で少なくとも 2 回手順を繰り返し、溶剤が蒸発します。
6. アセトンの任意の残基を削除して乾燥を支援するためには、3 mL のメタノールに 2 mL のサンプルを浸します。
7. メタノール、少なくとも 30 分浸漬する糸を許可します。
8. 溶媒から糸を外し、少なくとも 24 時間を乾燥することができます。....

結果

ここで学んだ共重合体アラミド繊維糸束からテストのための個々 の繊維に分離が困難です。繊維は絡み合い、繊維を損なうことがなく分離することが非常に難しくそれら化学物質の処理とコーティングします。図 3は、糸内の繊維の構造形態を示しています。大きなバンドルの一部としても繊維表面表示豊富な粗さと涙隣接する繊維に強い粘着力によって引き起こされる可能性が高い。引張試験前に繊維を分離する使用された水マクドノウで⁴ら前作で、ただし、この法による繊維の化学分析は試料調製に関する重要な質問を発生し、その機械的性質に及ぼす影響。この作品の最初の部分で、水を含む 3 つ異なる溶媒 (溶剤の全体の極性範囲から除去によって選択された) の有効性は、物理的に異なる洗浄プロトコルの効果を検討する SEM を使用して比較されます。分離された繊維の外観。水・ アセトンに浸漬繊維が任意の溶剤の残留物を除去し、浸漬水繊維をより迅速に乾燥を助ける洗浄後メタノールで洗浄されました。

ディスカッション

記載方法は、水を使わずアラミド共重合体繊維から塗料を削除する代替溶剤ベースのプロトコルを提供します。2 つ前の研究^3,4は、この化学合成は、水蒸気や液体の水への暴露の繊維で加水分解の証拠を示した。サンプル準備の間に加水分解を回避は重要な実験の次の段階の暖かい、湿気のある環境への曝露から感受性の加水分解による高齢化、これらの繊維のセットが検索されます。

分離繊維を取り付け、この実験的プロトコルの最も重要なステップです。極端な注意 (繊維が一緒に固執することができます)、単一の繊維のみを分離する必要があります、乱暴な取扱い取り付け手順中にそれらを損なうことがなく。適切な接着剤の選択も重要なエポキシ接着剤、シアノアクリ レート系と比較して、悪い結果によって証明されるようです。前の仕事も与えられた繊維の適切な接着剤の選択が重要な実験課題¹⁶をすることができますを示しています。今回 PBIA co PPTA3 サンプルでは、特に.......

材料

この記事で使用された材料の一覧

名前	会社	カタログ番号	コメント
実体顕微鏡	ナショナル	DC4-456H	デジタル顕微鏡
RSA-G2 固体分析装置	TAインスツルメンツ		フィルムテンションクランプ アクセサリー
頂点80	ブルカーオプティクス		フーリエ変換 水銀テルル化カドミウム(MCT)検出器を搭載した洗浄プロトコルの結果を分析するために使用される赤外線分光計。
Durascope	Smiths Detection		FTIRの実行に使用される減衰全反射アクセサリー
トルク六角レンチ	MHHエンジニアリング	クイックセット マイナー	トルクレンチ
メタノール	J.T.ベイカー	9093-02	メタノール溶剤
アセトン	フィッシャー	A185-4	アセトン溶剤
シアノアクリレート	ロックタイト		瞬間接着剤
FEI Helios 660 デュアルビーム FIB/SEM	FEI Helios		走査型電子顕微鏡
デントン デスクトップ スパッタコーター			スパッタコーター
外径 25 mm ステンレス製ワッシャー 穴 6.25			mm 穴 外径 25 mm ステンレス製ワッシャー 穴 6.25 mm
シルバー ベヘン酸			広角 X 線散乱 (WAXS) 規格
Xenocs Xeuss SAXS/WAXS小角X線散乱システム	Xenocs Xeuss		SAXS/WAXS小角X線散乱システム SAXS分析用のX線ビデオレートイメージャーを装備した 最小Q = 0.0045 Å-1、WAXS分析用検出器別X線ビデオレートイメージャー(最大約45°C、2°C)サンプルホルダーチャンバー。
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