Name: Desembaraçar as fibras de aramida de copolímero de alta resistência para permitir a determinação de suas propriedades mecânicas (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-09-01T14:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 2 s
Description: Aprenda a preparar amostras de fibras de aramida de copolímero de alta resistência para testes mecânicos usando método à base de solvente. Esta técnica minimiza danos e permite análises precisas das propriedades das fibras.

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Os autores que gostaria de agradecer o Dr. Will Osborn por discussões úteis e assistência na preparação do modelo de cardstock.

1. a dissolução do revestimento em fibras de copolímero de auxílio na separação de fibra
<ol><li>Vestindo adequadamente selecionado luvas quimicamente resistentes para evitar a contaminação da fibra, cortar 160 mm para 170 mm de cada pacote de fio extraído usando tesouras de cerâmicas ou uma lâmina de aço doce. Reserve o restante do fio se necessário para posterior análise em um recipiente rotulado.</li>
	<li>Nó ou grampear as extremidades do fio para manter o fio de tangling quando imerso no solvente. Nota: Para este estudo, solventes de polaridade ampla (da série de polaridade) foram inicialmente exploradas. Com base em resultados qualitativos, uma análise mais aprofundada foi realizada utilizando acetona, água e metanol. Finalmente, a acetona foi selecionada como o melhor solvente para separação de fibra com base na facilidade de desembaraçar e os resultados da microscopia eletrônica de varredura (MEV) verificação (descritos mais adiante).</li>
	<li>Mergulhe a fibra em mL 2 a 3 mL do solvente em uma rotulada de Petri e cubra com a tampa da placa de Petri.</li>
	<li>Permitir que os fios de molho na acetona por 30 min e, em seguida, descartar o solvente.</li>
	<li>Repita as etapas de 1.3 para 1.4 pelo menos duas vezes adicionais e em seguida, permitir que o solvente evapore.</li>
	<li>Para remover qualquer resíduo de acetona e para ajudar na secagem, mergulhe a amostra em 2 mL a 3 mL de metanol.</li>
	<li>Permitir que os fios de molho em metanol pelo menos 30 min.</li>
	<li>Retire o fio do solvente e deixar para secar durante pelo menos 24 h.</li>
</ol>2. análise de revestimento dissolução passo por microscopia eletrônica
<ol><li>Separe as fibras individuais com pinças, que são previamente lavadas usando diferentes solventes do feixe de fios, para análise em um microscópio estéreo, se necessário.</li>
	<li>Montar as fibras em um esboço de aço inoxidável (1 cm de diâmetro), aderindo-os com uma pinça em fita dupla-face de carbono.</li>
	<li>Revestir as fibras com um material condutor como Au/Pd para mitigar a superfície efeitos sob o SEM. de carregamento</li>
	<li>Carregar as amostras de fibras em um microscópio eletrônico de varredura e imagem-los em 2 kV, acelerando a tensão e 50 pA – elétron 100 pA atual. Aplica configurações de neutralização de carga para efeitos de carregamento de contador se necessário.</li>
</ol>3. análise de revestimento etapa de dissolução por Fourier Transform espectroscopia de infravermelho
<ol><li>Corte cerca de 30 mm a 40 mm do feixe de fios lavados.</li>
	<li>Obter um cartão de amostra IR adesivo e remover o revestimento protetor protetor.</li>
	<li>Enquanto usava luvas para proteger a amostra da contaminação, torcer ligeiramente o feixe de fibras que se aglutinam a amostra para análise e colocar a amostra sobre a janela no cartão.</li>
	<li>Prepare o FTIR para análise de acordo com as especificações do fabricante. Ligar o gás de purga, encha o detector com nitrogênio líquido e instalar o acessório ATR usando a placa de alinhamento magnético no compartimento da amostra.</li>
	<li>Programar os parâmetros para o número de exames e resolução do instrumento na aba de medição avançada do software do instrumento, neste caso, 128 varreduras são em média em uma resolução de 4 cm-1.</li>
	<li>Limpe a janela do acessório ATR com um fiapo de baixa limpeza e o metanol.</li>
	<li>Colete um fundo pressionando o botão de cobrar de plano de fundo na janela de medição básica do software com os parâmetros selecionados na etapa 3.5.</li>
	<li>Alinhe a amostra de fibra sobre a janela do acessório de ATR, usando o microscópio e o monitor de vídeo para ajudar a posicionar a fibra.</li>
	<li>Colete um espectro da amostra pressionando o botão recolher amostra na janela de medição básica do software usando os parâmetros selecionados na etapa 3.5.</li>
	<li>Repita as etapas 3.6-3.9, coletar pelo menos 3 espectros por amostra, até que todas as amostras foram analisadas.</li>
</ol>4. análise das fibras por espalhamento de raios-x de grande angular
<ol><li>Usando luvas de nitrilo, corte cerca de 25 mm do fio da bobina fio usando uma lâmina de barbear.</li>
	<li>Centro de cada pacote do fio sobre o furo interno 6,25 mm de uma arruela de aço inoxidável de 25 mm.</li>
	<li>Tape o feixe de fios para o lavador segurá-lo no lugar usando durex.</li>
	<li>Repita as etapas 4.1 a 4.3 para os outros dois tipos de fios.</li>
	<li>Tape as anilhas que contêm os feixes de fios a um bloco de suporte de aço inoxidável amostra (que contém as hastes metálicas para posicionamento) conforme mostrado na Figura 1. As fibras devem ser na configuração vertical para análise.</li>
	<li>Monte uma amostra de controle de behenate de prata para o bloco de titular de amostra na mesma posição que as anilhas.</li>
	<li>Abrir a porta para o instrumento e a montar o bloco de titular de amostra para a fase de análise, utilizando o sistema de alinhamento magnético.</li>
	<li>Feche a porta para a câmara de titular de amostra e ativar a bomba de vácuo para evacuar a câmara de análise de amostra. Monitor o vacuômetro montado ao lado do instrumento até o vácuo atinge aproximadamente 1600 PA.</li>
	<li>Abra o software do instrumento, ativar o feixe e realizar uma varredura horizontal para determinar a localização de cada amostra no suporte da amostra x.</li>
	<li>Depois de identificar x-localização de cada amostra, execute uma varredura vertical para otimizar a localização de y para obter a intensidade de sinal máximo para cada amostra.</li>
	<li>Uma vez que o x e y-locais são determinadas, começa a medição analisando as amostras de controlo de behenate prata para determinar a distância entre a amostra e cada detector.</li>
	<li>Analise a primeira amostra de fibra usando um tempo de exposição de 10 min.</li>
	<li>Repita a etapa 4.13 duas vezes adicionais para um total de tempo de 30 min de varredura. Nota: Este protocolo é usado em vez de um caso de verificação de tempo 30 min porque há problemas com a exposição de amostra para minimizar o tempo desperdiçado do instrumento.</li>
	<li>Média os 3 exames para obter o resultado final usando a função média no ajuste software 2D.</li>
	<li>Repita as etapas 4.13-4.15 para cada amostra adicional.</li>
</ol>5. desarticulação e preparação para o teste de resistência à tração do fio
<ol><li>Obter um 30 cm x 30 cm ou maior placa de plástico transparente (policarbonato folhas são usadas nesses experimentos) que pode ser colocado em um fundo escuro, ou uma placa de plástico escura das mesmas dimensões.</li>
	<li>Corte os pedaços de fita adesiva de baixa aderência (aproximadamente 10 mm 5 mm) e tê-los disponíveis para os seguintes passos. Execute esta etapa em uma superfície de vidro e corta a fita com uma lâmina de barbear.</li>
	<li>Fita de ambas as extremidades de um modelo de papel retangular de calibre 20 mm para a placa de plástico para que encontra-se completamente plana. Nota: 20mm é selecionado como o comprimento de calibre ideal para estes testes baseado no trabalho anterior e a separação de mandíbula disponível do instrumento.</li>
	<li>Luvas de nitrilo para evitar a contaminação, cortar cerca de 70 mm a 80 mm de fio enxaguado e coloque-o sobre uma lâmina de vidro ou outra superfície limpa (Fig. 2a-b).</li>
	<li>Usando um microscópio estéreo para ajudar a desarticulação, remova cuidadosamente uma única fibra do fio usando uma pinça. Tome cuidado para evitar obstrução ou danificar a fibra durante este processo. Descartar qualquer fibras que são danificados (Figura 2C).</li>
	<li>Coloque uma única fibra em cima do modelo de papel, certificando-se que a fibra está alinhada com os marcadores no modelo (Figura 2d- f).</li>
	<li>Fita de ambas as extremidades da fibra à diretoria. Para melhorar a visibilidade da fibra, colocar um fundo escuro por baixo da placa de plástico transparente ou usar uma placa de plástico preta. A fibra deve assentar em linha reta e ligeiramente ensinadas através do modelo (Figura 2f).</li>
	<li>Repita as etapas de 5.3 a 5.7 até aproximadamente 35 a 45 fibras são montadas em modelos de papel separada para cada tipo de fibra. Neste caso, existem três tipos de fibras: PBIA-co-PPTA1, PBIA e PBIA-co-PPTA3.</li>
	<li>Uma vez que todas as fibras são gravadas para a placa plástica, adicione uma pequena gota de cola de cianoacrilato para cada extremidade da fibra alinhada para o modelo de papel. Deixe 1 cm livre de cola nas extremidades dos modelos de papel para a preensão durante o teste de tração. Nota: O cianoacrilato foi encontrado para ser o melhor adesivo para este material, uma tentativa frustrada com um 24 h cura epóxi é mostrada nos resultados do representante.</li>
	<li>Permitir que o adesivo curar pelo menos 24 horas antes do teste.</li>
</ol>6. única fibra elástica testes
<ol><li>Determine o comprimento de gage e a taxa de extensão que fornece os resultados mais consistentes para a amostra de interesse. Esses parâmetros podem ser ditados pela quantidade de amostra disponível e pelas limitações da instalação do experimental.</li>
	<li>Prepare o instrumento para testes instalando elástico apertos e calibrar a lacuna.</li>
	<li>Programa o instrumento para mover as alças para proporcionar um espaço de 30 mm, que é o comprimento de gage selecionado com base no tamanho do modelo de papel e o espaço de 10 mm deixada em cada extremidade, para a mandíbula.</li>
	<li>Afrouxe as faces de aperto para criar uma lacuna para carregar o modelo de papel que contém a única fibra.</li>
	<li>Mova um das amostras preparadas na etapa 5 para o instrumento. Usando as mãos enluvadas, uma pequena espátula e pinça, alimente o modelo através de ambos os apertos, usando as marcas no modelo para auxiliar a colocação. Certifique-se que a cola está fora da área de aperto.</li>
	<li>Delicadamente, alinhar e fechar o rosto de aperto superior, apoiando ainda a fibra, para que ele não deslizar para baixo.</li>
	<li>Aperte os parafusos superior e inferior com uma chave dinamométrica até os parafusos são apertados apenas.</li>
	<li>Repita a etapa 6,7 para os parafusos inferiores.</li>
	<li>Aperte os parafusos sobre as alças superiores e inferiores, usando uma chave dinamométrica. Tome cuidado para apertar os parafusos em forma de cruz para balancear a carga sobre a fibra. Nota: O torque apropriado usar pode variar e deve ser determinado experimentalmente. 30 cN·m foi usado nesses experimentos.</li>
	<li>Apare a ambos os lados do modelo de papel com uma tesoura.</li>
	<li>Programe o instrumento para realizar o ensaio de tracção em uma taxa constante de extensão de 0,0125 mm/s, controlar a exibição e parar o teste quando a fibra está quebrado.</li>
	<li>No final do teste, retire a fibra das garras desapertando os rostos de aperto. Observar a localização de pausa e preservar a fibra quebrada em um recipiente rotulado para posterior análise. Nota: As fibras que quebrar a cara de aderência são descartadas da análise como "quebra queixo", conforme descrito na ASTM D3822.</li>
	<li>Retornar a lacuna de 30 mm e repita etapas 6.4-6.12 até que todas as amostras são testadas.</li>
	<li>Salve os fragmentos de fibra quebrada no modelo para posterior análise microscópica.</li>
</ol>

<ol><li>Joseph, A., Wiley, A., Orr, R., Schram, B., Dawes, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+impact+of+load+carriage+on+measures+of+power+and+agility+in+tactical+occupations%3A+A+critical+review%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Environmental+Research+and+Public+Health%22%5BJournal%5D)">The impact of load carriage on measures of power and agility in tactical occupations: A critical review.</a> International Journal of Environmental Research and Public Health. 15 (1), (2018).</li>
<li><a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22High-performance+fibres%22">High-performance fibres</a>. , CRC Press. Boca Raton, FL. (2001).</li>
<li>Messin, G. H. R., Rice, K. D., Riley, M. A., Watson, S. S., Sieber, J. R., Forster, A. L. <a target="_blank" href="https://www.nist.gov/publications/effect-moisture-copolymer-fibers-based-5-amino-2-p-aminophenyl-benzimidazole">Effect of moisture on copolymer fibers based on 5-amino-2-(p-aminophenyl)- benzimidazole.</a> Polymer Degradation and Stability. 96 (10), 1847-1857 (2011).</li>
<li>McDonough, W. G., et al. <a target="_blank" href="https://link.springer.com/article/10.1007/s12221-015-5195-z">Testing and analyses of copolymer fibers based on 5-amino-2-(p-aminophenyl)-benzimidazole.</a> Fibers and Polymers. 16 (9), 1836-1852 (2015).</li>
<li>De Vos, R. E. T. P., Surquin, J. E., Marlieke, E. J. US patent. , 8,362,192 (2013).</li>
<li>Lee, K. S. US patent. , 8,716,434 (2014).</li>
<li>Mallon, F. K. US patent. , 8,716,430 (2014).</li>
<li>Cunniff, P. M. <a target="_blank" href="https://www.researchgate.net/publication/256816090_Dimensionless_Parameters_for_Optimization_of_Textile_Based_Body_Armor_Systems">Dimensionless Parameters for Optimization of Textile-Based Armor Systems.</a> 18th Int Symp Ballist. , 1302-1310 (1999).</li>
<li>Cuniff, P. M., Song, J. W., Ward, J. E. <a target="_blank" href="https://scholar.google.com/scholar?cluster=8156169195304176027&hl=en&oi=scholarr">Investigation of High Performance Fibers for Ballistic Impact Resistance Potential.</a> Int SAMPE Tech Conf Ser. 21, 840-851 (1989).</li>
<li>Cheng, M., Chen, W., Weerasooriya, T. <a target="_blank" href="http://materialstechnology.asmedigitalcollection.asme.org/article.aspx?articleid=1427417">Mechanical Properties of Kevlar® KM2 Single Fiber.</a> Journal of Engineering Materials and Technolog. 127 (2), 197(2005).</li>
<li>Forster, A. L., et al. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0141391010003952">Hydrolytic stability of polybenzobisoxazole and polyterephthalamide body armor.</a> Polymer Degradation and Stability. 96 (2), 247-254 (2011).</li>
<li>Forster, A. L., et al. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0141391015000397">Long-term stability of UHMWPE fibers.</a> Polymer Degradation and Stability. , 45-51 (2015).</li>
<li>Holmes, G. A., Kim, J. -H., Ho, D. L., McDonough, W. G. <a target="_blank" href="https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/pc.20870">The Role of Folding in the Degradation of Ballistic Fibers.</a> Polymer Composites. 31, 879-886 (2010).</li>
<li>ASTM International. <a target="_blank" href="https://www.astm.org/Standards/D3822.htm">ASTM D3822/D3822M-14 Standard Test Method for Tensile Properties of Single Textile Fibers</a>. , 1-10 (2015).</li>
<li>Levchenko, A. A., Antipov, E. M., Plate, N. A., Stamm, M. <a target="_blank" href="https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/masy.19991460120">Comparative analysis of structure and temperature behaviour of two copolyamides - Regular KEVLAR and statistical ARMOS.</a> Macromolecular Symposia. 146, 145-151 (1999).</li>
<li>Jenket, D. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aJenket%2C+D+%22Failure+Mechanisms+Of+Ultra+High+Molar+Mass+Polyethylene+Single+Fibers+At+Extreme+Temperatures+And+Strain-Rates%22">Failure Mechanisms Of Ultra High Molar Mass Polyethylene Single Fibers At Extreme Temperatures And Strain-Rates</a>. , (2017).</li>
</ol>

A descrição completa dos procedimentos utilizados neste trabalho requer a identificação de certos produtos comerciais e seus fornecedores. A inclusão de tais informações deve, em nenhuma maneira, ser interpretada como indicando que tais produtos ou fornecedores são endossados pelo NIST ou são recomendados pelo NIST ou que são necessariamente os melhores materiais, instrumentos, software ou fornecedores para efeitos descrito.

O método descrito aqui fornece um protocolo alternativo à base de solvente para a remoção de revestimentos de fibras de aramida de copolímero sem utilizar água. Dois estudos anteriores3,4 mostrou a evidência de hidrólise nas fibras desta composição química, com a exposição ao vapor de água ou água líquida. Evitar hidrólise durante a preparação da amostra é crítica para a próxima fase de experimentos onde estes conjuntos de fibras serão examinados para a sua susce...

Atualmente, o foco significativo no campo da proteção pessoal é sobre a redução da massa da armadura necessária para proteção pessoal, para a aplicação da lei e aplicações militares1. Desenhos de armaduras tradicionais têm confiado em materiais como poli (p-fenileno tereftalamida) (PPTA), também conhecido como aramid e polietileno para fornecer proteção contra ameaças balísticas2. No entanto, há um interesse em explorar materiais de fibra de diferentes de alta resistência para seu potencial reduzir o peso da armadura necessária para impedir uma ameaça balística específica. Isto levou à exploração de materiais alternativos, tais como fibras de aramida de copolímero. Estas fibras são feitas pela reação de [5-amino - 2-(p- aminofenil) benzimidazol] (amidobenzimidazole, ABI) e p- fenilenodiamina com cloreto de tereftaloilo Poly formulário (p-(p-PDA) fenileno-benzimidazol-tereftalamida-co -p-fenileno tereftalamida). Neste estudo, analisamos três fibras diferentes, os quais são produzidos comercialmente materiais obtidos a partir de um contato de indústria. Um é uma homopolímero fibra que é feita por ABI reagindo com p-fenilenodiamina Poly formulário 5-amino - 2-(p- aminofenil) benzimidazol, ou PBIA. As outras duas fibras copolímero examinadas neste estudo deverão estar copolímeros aleatórios com diferentes proporções de PBIA e PPTA ligações3. Os rácios relativos destas ligações não podem ser determinados experimentalmente usando Solid-State da ressonância magnética nuclear. Estas fibras são designadas como PBIA-co-PPTA1, PBIA-co-PPTA3 para estender as designações usadas em um anterior publicação4. PBIA-co-PPTA3 não foi previamente estudado, mas tem uma estrutura semelhante. Estes sistemas de fibra também têm sido o foco de vários recentemente concedidas patentes5,6,7.
Resistência balística superior de armadura corporal baseia-se as propriedades mecânicas dos materiais que o compõem, tais como resistência à tração e tensão para falha8,9,10. Esforços significativos11,12,13 concentraram-se em examinar a estabilidade a longo prazo de fibras poliméricas, usado em coletes por investigar alterações prejudiciais destas propriedades mecânicas após a exposição ao condições ambientais. O efeito das condições ambientais em fibras de aramida de copolímero não foi objecto de muita investigação,3,4. Um desafio para estudar estes materiais é a dificuldade em se desembaraçar fios para testes. Trabalho prévio de McDonough4 investigou uma técnica pelo qual a água era usada para desembaraçar os fios antes de realizar testes de tração única fibra. No entanto, não houve nenhum entendimento completo sobre se a resistência mecânica das fibras foi alterada por esta exposição à água. Uma alternativa para desembaraçar as fibras é testar a resistência mecânica do feixe de fios, no entanto, isto requer uma grande quantidade de material e é considerado a média da força das fibras no pacote do fio, fornecendo informações menos específicas. O objetivo deste projeto é examinar o efeito da temperatura e umidade elevada sobre as propriedades mecânicas de fibras de aramida de copolímero. Assim, é essencial encontrar um solvente alternativo para a remoção do revestimento e desarticulação de fibra que nos permitirá distinguir hidrólise nas fibras devido a exposição ambiental daquela induzida pela preparação da amostra. A preparação das fibras única para o teste é ainda mais complicada por seu tamanho pequeno. Neste trabalho, podemos investigar vários solventes comuns (água, metanol e acetona) e selecione acetona como a melhor escolha para a preparação das fibras única para o teste. Todas as fibras foram lavadas com metanol antes de testar mais. Espectroscopia de infravermelho (FTIR) Fourier transform é realizada para determinar se a etapa de dissolução e desarticulação de revestimento causou alguma degradação química do material. O protocolo de vídeo detalhado mostrando as etapas de preparação de amostra de desarticulação, análise química e ensaios mecânicos de fibras de aramida de copolímero destina-se a ajudar outros pesquisadores no desenvolvimento de metodologias para a realização de estudos semelhantes de única fibras em seus laboratórios.

<table><tbody><tr><td>Microscópio estereoscópico</td><td>Nacional</td><td>DC4-456H</td><td>Microscópio digital</td></tr><tr><td>RSA-G2 Analisador de Sólidos TA</td><td>Instruments</td><td></td><td>Analisador térmico mecânico dinâmico usado em modo de tração transitória com grampo de tensão de filme Accesory</td></tr><tr><td>Vertex 80</td><td>Bruker Optics</td><td></td><td>Espectrômetro infravermelho com transformada de Fourier usado para analisar resultados do protocolo de lavagem, equipado com detector de telureto de cádmio de mercúrio (MCT).</td></tr><tr><td>Durascope</td><td>Smiths Detection</td><td></td><td>Acessório de refletância total atenuada usado para executar a chave hexagonal de torque FTIR</td></tr><tr><td></td><td>M.H.H. Engineering</td><td>Quickset Minor</td><td>Torquímetro</td></tr><tr><td>Metanol</td><td>J.T. Baker</td><td>9093-02</td><td>solvente de metanol</td></tr><tr><td>Acetona</td><td>Fisher</td><td>A185-4</td><td>solvente de acetona</td></tr><tr><td>Cianoacrilato</td><td>Loctite</td><td></td><td>Super cola</td></tr><tr><td>FEI Helios 660 Dual Beam FIB / SEM</td><td>FEI Helios</td><td></td><td>Microscópio eletrônico de varredura</td></tr><tr><td>Denton Desktop revestidor por pulverização catódica revestidor</td><td></td><td></td><td>por pulverização catódica</td></tr><tr><td>Arruelas de aço inoxidável de 25 mm de diâmetro externo com um orifício</td><td></td><td></td> de <td>6,25 mm Arruelas de aço inoxidável de 25 mm de diâmetro externo com um orifício de 6,25 mm</td></tr><tr><td>Behenato</td><td></td><td></td> de prata <td>Padrão de espalhamento de raios X de grande angular (CERAS)</td></tr><tr><td>Sistema de espalhamento de raios X a baixo ângulo Xenocs Xeuss SAXS/WAXS</td> Sistema de espalhamento de raios X a baixo ângulo <td>Xenocs Xeuss</td><td></td><td>SAXS/WAXS equipado com um gerador de imagens de taxa de vídeo de raios X para análise SAXS com um mínimo Q = 0,0045 &Aring;-1, câmara de suporte de amostra separada do detector de taxa de vídeo de raios X para análise WAXS (até cerca de 45&deg; 2&theta;).</td></tr><tr><td>Software 2D</td><td></td><td></td> Fit <td>Software para analisar dados WAXS</td></tr></tbody></table>

desembaraçar as fibras de aramida de copolímero de alta resistência para permitir a determinação de suas propriedades mecânicas

Disentangling High Strength Copolymer Aramid Fibers to Enable the Determination of Their Mechanical Properties

Tradicionalmente, armadura de corpo mole foi feita de poli (p-fenileno tereftalamida) (PPTA) e polietileno de ultra alto peso molecular. No entanto, para diversificar as escolhas de fibra no mercado de armadura de corpo dos Estados Unidos, fibras de copolímero baseiam na combinação de 5-amino - 2-(p- aminofenil) benzimidazol (PBIA) e o PPTA mais convencional foram introduzidos. Pouco é conhecido sobre a estabilidade a longo prazo destas fibras, mas como polímeros de condensação, eles deverão ter potencial sensibilidade à umidade. Portanto, caracterizando a força dos materiais e compreensão sua vulnerabilidade às condições ambientais é importante para avaliar a sua vida de uso em aplicações de segurança. Resistência balística e outras propriedades estruturais críticas destas fibras assentam na sua força. Para determinar com precisão a força das fibras individuais, é necessário separar a eles partir o fio sem introduzir qualquer dano. Fibras de copolímero baseado em aramida três foram selecionadas para o estudo. As fibras foram lavadas com acetona seguida de metanol para remover um revestimento orgânico que unia as fibras individuais em cada feixe de fios. Este revestimento torna difícil separar o feixe de fios para teste mecânico sem danificar as fibras e que afetam sua qualidade de única fibras. Após a lavagem, espectroscopia de infravermelho (FTIR) fourier transform foi executada em amostras lavadas e não lavadas e os resultados foram comparados. Esta experiência tem demonstrado que não há nenhuma variação significativa no espectro de poli (p-fenileno-benzimidazol-tereftalamida-co -p-fenileno tereftalamida) (PBIA-co-PPTA1) e PBIA-co-PPTA3 após a lavagem e apenas uma pequena variação na intensidade para PBIA. Isso indica que a acetona e metanol lavagens não negativamente estão afetando as fibras e causando degradação química. Além disso, única fibra elástica testes foram realizados nas fibras lavadas para caracterizar sua inicial de resistência à tração e tensão ao fracasso e compare-os para outros valores relatados. Desenvolvimento iterativo processual era necessário encontrar um método bem sucedido para a realização de testes de tração sobre estas fibras.

As fibras de aramida de copolímero estudadas aqui são difíceis de separar de feixes de fios em fibras individuais para testes. As fibras são emaranhadas e revestidas com processamento químicos que os tornam muito difícil separar sem danificar as fibras. A Figura 3 mostra a morfologia estrutural das fibras dentro de um fio. Mesmo como parte de um pacote maior, as superfícies de fibra mostram extensa aspereza e lágrimas que provavelmente são causadas pela forte...

O principal objetivo do estudo é desenvolver um protocolo para preparar espécimes consistentes para os testes mecânicos precisos de fibras de aramida de copolímero de alta resistência, removendo um revestimento e desembaraçar os fios de fibra individual sem introduzir significativas degradação química ou física.

Desembaraçar as fibras de aramida de copolímero de alta resistência para permitir a determinação de suas propriedades mecânicas

Traditionally, soft body armor has been made from poly(p-phenylene terephthalamide) (PPTA) and ultra-high molecular weight polyethylene. However, to ...

Este método pode ajudar a responder a perguntas-chave no campo de testes de fibra única sobre metodologias para dissolver revestimentos e desembaraçar amostras de fibras desafiadoras. A principal vantagem dessa técnica é que o método de dissolução do revestimento em água foi substituído por um método à base de solvente que é menos prejudicial às fibras. Geralmente, indivíduos novos neste método terão dificuldades devido à dificuldade em manipular fibras individuais.Usando as luvas quimicamente resistentes apropriadas para evitar a contaminação da fibra, use uma lâmina de barbear de aço fresco para cortar 160 a 170 milímetros de cada feixe de fios extraído, reservando o restante do fio em um recipiente rotulado para análise posterior, conforme apropriado. Prenda as pontas para evitar que o fio se enrosque e mergulhe as fibras em dois a três mililitros de solvente em uma placa de Petri rotulada. Coloque a tampa no prato e deixe os fios de molho por 30 minutos.Após a terceira imersão, mergulhe as amostras em dois a três mililitros de metanol por pelo menos 30 minutos. Em seguida, deixe o fio secar por pelo menos 24 horas. No dia seguinte, coloque uma placa de plástico transparente de

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Química

Teste de microtração ambientalmente controlado mecanicamente adaptativas nanocompósitos poliméricos para<em&gt; Ex vivo</em&gt; Caracterização

A durabilidade dos polímeros e compósitos poliméricos reforçados com fibras em serviço é um aspecto crítico para seus projetos e manutenção baseada em condições. Apresentamos uma nova plataforma de testes laboratoriais de baixo custo para a investigação da influência de cargas mecânicas e ambientais simultâneas e pode ajudar a projetar estruturas compostas mais eficientes e seguras.

A Plataforma de testes de durabilidade Estudos de Polímeros e reforçado com fibra de polímero Composites, sob estímulo Concurrent Hygrothermo-mecânico

Aqui, apresentamos um protocolo para preparar e visualizar estruturas secundárias (por exemplo, fibras, arquiteturas toroidal, e nano-esferas) derivados de policarbodiimidas helicoidais. A morfologia caracterizado por, tanto a microscopia de força atómica (AFM) e microscopia electrónica de varrimento (SEM) foi demonstrado que depende da estrutura molecular, concentração, e o solvente de escolha.

Morfologias de auto-montagem Obtidos a partir helicoidais policarbodiimida copolímeros e seus derivados triazólicos

Um protocolo para a fiação microfluidic e caracterização da microestrutura do monofilamento da fibroína seda regenerada é apresentado.

Microfluidic seco-fiação e caracterização de fibras regeneradas da fibroína de seda

O objetivo do estudo foi desenvolver protocolos para preparar espécimes consistentes para o teste mecânico exato de aramida de alta resistência ou materiais laminados unidirecionais flexíveis com base em polietileno de massa ultra alta-molar e para descrever para realizar o envelhecimento artificial nestes materiais.

Procedimentos de corte, testes de tração e envelhecimento de laminados unidirecionais flexíveis compósitos

A fixação covalente de moléculas de sondas às pontas de cantilever da microscopia de força atômica (AFM) é uma técnica essencial para a investigação de suas propriedades físicas. Isso nos permite determinar a força de alongamento, a força de dessorção e o comprimento dos polímeros através da espectroscopia de força de molécula única baseada em AFM com alta reprodutibilidade.

Ligação covalente de moléculas únicas para espectroscopia de força baseada em AFM

Este trabalho descreve um processo de fabricação de laminados compósitos de matriz polimérica reforçados com fibras obtidos usando o método wet hand lay-up/vacuum bag.

Medição das propriedades mecânicas de laminados compósitos poliméricos de reforço de fibra de vidro obtidos por diferentes processos de fabricação

Este protocolo fornece instruções detalhadas e exemplos para preparação de amostras, aquisição de dados e análise de dados para caracterizar polímeros sintéticos com dispersão variável e grupos finais usando espectrometria de massa de tempo de voo de dessorção/ionização a laser assistida por matriz.

Método MALDI-ToF MS para a Caracterização de Polímeros Sintéticos com Dispersão Variável e Grupos Finais

A determinação da acidez em fase gasosa de oligopéptidos contendo cisteína é descrito. As experiências são realizadas utilizando um espectrômetro de massas triplo quadrupolo. Os acidezes relativas dos péptidos são medidos através de ensaios de dissociação induzida por colisão, e as acidezes quantitativos são determinados utilizando os Cook extensas método cinético.

Determinação da acidez em fase gasosa de Oligopeptídeos

Este protocolo descreve um elevado através do método colorimétrico de colocar que se baseia na formação de um complexo entre o iodo e cadeias de moléculas de glucose em amido. Iodo forma complexos com tanto amilose e amilopectina em longas cadeias. Após a adição de iodo a uma amostra de amido, o máximo de absorção de amilose e amilopectina ocorre a 620 e 550 nm, respectivamente. A proporção de amilose / amilopectina pode ser estimada a partir da razão dos valores de absorvância de 620 e 550 nm...

Rápidas alto rendimento amilose Determinação em amostras liofilizadas tubérculo

Aprenda a preparar amostras de fibras de aramida de copolímero de alta resistência para testes mecânicos usando método à base de solvente. Esta técnica minimiza danos e permite análises precisas das propriedades das fibras.

Desembaraçar as fibras de aramida de copolímero de alta resistência para permitir a determinação de suas propriedades mecânicas

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