CN107255595A - 一种超高分子量聚乙烯纤维蠕变性能简易测试装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种超高分子量聚乙烯纤维蠕变性能简易测试装置及其方法，包括框架，所述框架固定在垂直的墙面，所述框架底板上装有三条刻度尺，所述刻度尺顶端设置有夹持器，通过夹持器对纤维顶端进行固定，所述刻度尺下端设置有砝码。在一定的外力作用下，能长时间的考察纤维的蠕变情况，为产品的下一步加工提供参考，通过数据分析，针对不同型号的超高分子量聚乙烯纤维，在不同的外力负荷下，考察纤维从加载到断裂的伸长情况，进而完成超高分子量聚乙烯纤维蠕变性能简易测试，提高蠕变性能检测效率。
Description
技术领域
本发明涉及纤维蠕变简易测试装置及方法领域，尤其涉及一种超高分子量聚乙烯纤维蠕变性能简易测试装置及方法。
背景技术
超高分子量聚乙烯纤维相对分子质量极高，主链结合好、取向度和结晶度高，比强度是当今纤维之最，而且密度小、模量高，能抗紫外线和耐化学物品腐蚀，并具有突出的抗冲击、抗切割韧性优点，使其成为先进复合材料用增强纤维的首选。但是，超高分子量聚乙烯纤维化学上不活泼，表面能低，表面缺乏极性基团，且是高度对称的亚甲基结构，使得纤维具有很高的结晶度和取向度。因此，耐热性差、易蠕变、表面粘结性能差。
由于超分子结构简单，高度有序的伸直链结构特点，在应力作用下大分子链易发生滑移，宏观表现为纤维在外力作用下产生不可逆的延伸。当该纤维用作缆绳、绳索等的组分时，外力作用下产生的蠕变使制品的综合使用性能降低，这一特性限制了该纤维在诸多领域的应用，特别是在高强绳索领域。当超高分子量聚乙烯纤维用于缆绳产品时，如系泊缆绳，要求船舶系载稳固，不会因为缆绳伸长发生船舶离岸或突然断裂发生危险。因此，纤维的蠕变性能分析变得尤为重要，它能够考核某一批纤维是否适用于缆绳产业，为最终产品的加工提供参考。目前，市售的能进行蠕变测试的机器多为数控系统，经过软件将数值阐传输到电脑中，这种仪器在力学性能测试方面具有很好的测试效果，但长时间测试下，软件经常出现故障，最长测试时间不超过200个小时。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种超高分子量聚乙烯纤维蠕变性能简易测试装置及方法，该测试方法适用于但并不局限于超高分子量纤维，还可用于芳纶、碳纤维等功能性纤维。
本发明涉及的超高分子量聚乙烯纤维简易蠕变测试装置包括框架，用于将装置固定在垂直的墙面；框架底板上装有三条刻度尺，长度为250cm，用于计量纤维伸长；顶端设置夹持器用于将纤维顶端固定；另外还需准备若干不同克重的砝码，克重范围包括5000g、2000g、1000g、500g、200g、100g、50g、10g。
本发明涉及的超高分子量聚乙烯纤维简易蠕变测试方法步骤为：
（1）超高分子量聚乙烯纤维准备及性能测试。为保证纤维在蠕变外力加载的情况下具有均一性，先将一定规格的纤维进行加捻，捻数一般控制在50捻/米、60捻/米、70捻/米、80捻/米、90捻/米、100捻/米、110捻/米、120捻/米，优选60捻/米、70捻/米、80捻/米、90捻/米。将加捻后纤维束进行线密度、强度测试，记录断裂强力（N），并将最小的断裂强度进行特别记录，作为蠕变外力选择的根据。
（2）蠕变测试加载外力计算。蠕变测试加载的外力一般为纤维束最小断裂强力的10%、20%，30%。优选10%、20%。得出的加载外力数值，经过重力公式，换算成需要承担的砝码克重。
（3）测试准备。将纤维束固定在夹持器上，并缠绕在圆形旋钮上，将纤维底端与砝码相连，垂直状态下，利用重力模拟外力，记录测试长度的初始值L0。每隔4小时记录一次长度，分别记录L1，L2，L3，L4，L5，L6，……，Ln，直至纤维断裂，通过公式（一）计算蠕变伸长率CR%：
公式（一）
本发明的有益效果是：在一定的外力作用下，能长时间的考察纤维的蠕变情况，为产品的下一步加工提供参考，通过数据分析，针对不同型号的超高分子量聚乙烯纤维，在不同的外力负荷下，考察纤维从加载到断裂的伸长情况，进而完成超高分子量聚乙烯纤维蠕变性能简易测试，提高蠕变性能检测效率。
附图说明
图1是本发明的装置示意图。
其中：1-框架，2-刻度尺，3-夹持器，4-砝码。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
本实施例提供一种超高分子量聚乙烯纤维蠕变性能简易测试装置，包括框架1，所述框架1固定在垂直的墙面，所述框架1底板上装有三条刻度尺2，所述刻度尺2顶端设置有夹持器3，通过夹持器3对纤维顶端进行固定，所述刻度尺2下端设置有砝码4。
所述刻度尺2的长度为250cm，用于计量纤维伸长的长度。
本实施例还提供一种超高分子量聚乙烯纤维蠕变性能简易测试方法，具体测试步骤如下：
（1）1600D超高分子量聚乙烯纤维加捻，捻数90捻/米。
（2）加捻后的1600D超高分子量聚乙烯纤维进行力学性能测试，最小断裂强度为538N，蠕变测试控制加载的外力为10%的最小断裂强力，即为53.8N。换算成砝码克重为5489.80g。
（3）选取5000g+200g+200g+50g+10g，砝码连接并固定在纤维底端，纤维束上标记初始长度L0=200cm。
（4）记录。每个4h记录一次长度值，直至纤维断裂。
（5）计算。纤维断裂时，长度为204.5cm，计算得知蠕变伸长率为2.25%。
Claims (6)
1.一种超高分子量聚乙烯纤维蠕变性能简易测试装置，包括框架（1），所述框架（1）固定在垂直的墙面，其特征在于：所述框架（1）底板上装有三条刻度尺（2），所述刻度尺（2）顶端设置有夹持器（3），通过夹持器（3）对纤维顶端进行固定，所述刻度尺（2）下端设置有砝码（4）。
2.如权利要求1所述的一种超高分子量聚乙烯纤维蠕变性能简易测试装置，其特征在于：所述刻度尺（2）的长度为250cm，用于计量纤维伸长的长度。
3.如权利要求1所述的一种超高分子量聚乙烯纤维蠕变性能简易测试装置，其特征在于：所述砝码（4）的重量为10~5000g。
4.一种超高分子量聚乙烯纤维蠕变性能简易测试方法，其特征在于：测试方法步骤如下：
步骤一：将纤维进行加捻，捻数控制在50~120捻/米，将加捻后纤维束进行线密度、强度测试，记录断裂强力（N），并将最小的断裂强度进行特别记录，作为蠕变外力选择的根据；
步骤二：蠕变测试加载的外力为纤维束最小断裂强力的10%~30%，得出的加载外力数值，经过重力公式，换算成需要承担的砝码克重；
步骤三：将纤维束固定在夹持器（3）上，并缠绕在圆形旋钮上，将纤维底端与砝码相连，垂直状态下，利用重力模拟外力，记录测试长度的初始值L0；
步骤四：每隔4小时记录一次长度，分别记录L1，L2，L3，L4，L5，L6，……，Ln，直至纤维断裂，通过公式计算蠕变伸长率CR%，完成测试工作。
5.如权利要求4所述的一种超高分子量聚乙烯纤维蠕变性能简易测试方法，其特征在于：所述步骤一中纤维加捻的捻数为60~90捻/米。
6.如权利要求4所述的一种超高分子量聚乙烯纤维蠕变性能简易测试方法，其特征在于：所述步骤二中蠕变测试加载的外力为纤维束最小断裂强力的10%~20%。
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