CN108169054A - 一种芳纶纤维内部吸水率的测算方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种芳纶纤维内部吸水率的测算方法，所述方法步骤如下：（1）对芳纶纤维复合样品进行裁剪制样，用无水酒精清洗表面，然后烘至恒重，分为对照组与老化组；（2）将对照组芳纶纤维样品与老化组芳纶纤维样品的质量进行测量；（3）将实验组芳纶纤维样品进行湿热老化试验；（4）将对照组芳纶纤维样品进行短时间水浸，取出后经擦拭处理后进行质量测量；（5）将经过湿热老化后的芳纶纤维取出，对其进行擦拭处理，测量质量，根据对比组，计算湿热老化后纤维的内部吸水率。本发明操作简便，数据准确性较好，通过芳纶纤维对比组吸湿性的研究，可以简单的、经验性的测算经过湿热老化的芳纶纤维内部吸水率。

Description

一种芳纶纤维内部吸水率的测算方法
技术领域
本发明涉及一种纤维性能测试方法，尤其涉及一种芳纶纤维内部吸水率的测算方法。
背景技术
芳纶纤维属于有机纤维，相较于以碳纤维为代表的无机高性能纤维，具有更好的韧性与绝缘性，且具有的透波性为其复合材料在航空和航海领域提供了广阔的应用前景。
在实际应用中，芳纶复合材料总是处在一个温度与湿度耦合作用的环境中，而温度与湿度恰恰是导致芳纶纤维复合材料老化的重要因素；其中温度的升高会显著影响水分子进入复合材料内部的速率，进而使复合材料中的两相材料发生溶胀，又因为纤维与树脂的溶胀系数一般差距较大，这会严重影响复合材料的界面相，进一步加快了复合材料的老化变质。研究温度与湿度耦合作用对于芳纶复合材料老化的影响，有助于研究芳纶复合材料在高湿度环境下的稳定程度。目前，芳纶复合材料的湿热老化实验方法并不成熟，对于其老化程度的评价不够深入。
现有关于芳纶纤维复合材料湿热老化的研究，往往忽视了纤维相在吸水行为中的贡献，在考虑芳纶纤维吸水行为时，纤维内部的实际吸水率测定存在较大问题。这是由于纤维表面沟槽容易贮存水分，以及纤维并非单丝存在，纤维与纤维之间容易发生毛细吸水。这两部分水分并未真正进入纤维内部进而起到溶胀作用，然而沟槽贮存水分是用擦拭的手段很难去除的，而纤维间的毛细吸水在单丝测重及其不准确的情况下，需要合适的擦拭手段以去除。因此，能够较为准确的测定纤维内部吸水率的手段还有待开发。
发明内容
为了克服现有技术的局限，快速准确地测定湿热老化后芳纶纤维内部吸水率，本发明提供了一种芳纶纤维内部吸水率的测算方法，该方法操作简便，数据准确性较好，通过芳纶纤维对比组吸湿性的研究，可以简单的、经验性的测算经过湿热老化的芳纶纤维内部吸水率。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种芳纶纤维内部吸水率的测算方法，包括如下步骤：
（1）对芳纶纤维复合样品进行裁剪制样，用无水酒精清洗表面，然后在烘箱中烘至恒重，将芳纶纤维样品分为对照组与老化组；
（2）将对照组芳纶纤维样品与老化组芳纶纤维样品的质量进行测量；
（3）将实验组芳纶纤维样品放入去离子水中进行湿热老化试验；
（4）将对照组芳纶纤维样品完全浸没在去离子水中进行短时间水浸，取出后经擦拭处理后进行质量测量；
（5）将经过湿热老化后的芳纶纤维取出，对其进行擦拭处理，测量质量，根据对比组，按照以下公式计算湿热老化后纤维的内部吸水率wt：
，
式中，m1和m2分别为对照组与实验组初始质量，其相对误差应小于0.5%；M1为对照组样品短时间水浸后质量；M2为老化组长时间老化后质量。
本发明中，所述步骤（1）中，芳纶纤维复合样品裁成5~30 m一段的样品。
本发明中，所述步骤（1）中，选择同一批次的芳纶纤维，以多个相同长度的样品为一组，将芳纶纤维样品分为对照组与老化组。
本发明中，所述步骤（1）中，烘箱温度为60℃。
本发明中，所述步骤（1）中，芳纶纤维复合样品在烘箱中连续烘干72小时，质量差不超过0.002 g。
本发明中，所述步骤（2）中，测重后使用生料带进行捆绑，每一段作为一个样品。
本发明中，所述步骤（3）中，实验组芳纶纤维样品成捆的垂直浸没于去离子水中，湿热老化的温度为70℃，总试验时间为400小时。
本发明中，所述步骤（4）中，对照组芳纶纤维样品进行短时间水浸处理的步骤如下：将与老化组相同长度的对照组在等量的去离子水中进行短时间垂直浸泡，浸泡时间为30 s~10 min。
本发明中，所述步骤（4）和（5）中，擦拭处理的步骤如下：解开捆绑纤维的生料带，尽可能的除去纤维之间因为毛细作用所吸附的水分，且各组样品均擦拭3次。
本发明具有如下优点：
本发明使用较为简便的方法，排除了测试纤维内部吸水率过程中纤维间毛细吸水及纤维表面沟槽贮水的问题，提供了一种可行的湿热老化后芳纶纤维内部吸水率的测定方法，对研究湿热环境下芳纶纤维及其复合材料的老化行为具有重要意义。
附图说明
图1为F-12纤维内部吸水率随老化时间变化图；
图2为Kevlar-49纤维内部吸水率随老化时间变化图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。
实施例1
本实施例提供了一种芳纶纤维内部吸水率的测算方法，具体步骤如下：
1）芳纶纤维试样的制备
选用F-12纤维为原材料，裁成多段10 m的纤维样品，经无水酒精反复擦拭表面3次后，置入烘箱在50℃下烘干72小时后，分为对照组与老化组，各组样品均测量质量，相对误差最大为0.47%。
2）实验组湿热老化试验条件
湿热老化的具体条件为70℃，试样完全浸没于去离子水中，开始试验后，以逐渐增大的时间间隔取样，保证各取样点所得样品吸水率有明显区别，总试验时间为400小时。
3）对照组短时间水浸处理
将对照组纤维完全浸没在去离子水中，水温为70℃，浸泡3分钟后取出，将纤维束打开，使用滤纸反复擦拭纤维表面，直到滤纸上无水渍出现，过程中要避免太过用力导致纤维损伤，擦干浮水后测重。
4）实验组老化后测重
将一定老化时间的纤维样品取出，按照步骤3）的方法擦去表面浮水后测重。
5）计算老化时间下纤维内部吸水率wt
对照组与实验组初始质量分别为m1和m2，对照组样品短时间水浸后质量为M1，老化组长时间老化后质量为M2，则该老化时间下纤维内部吸水率wt的计算方法为：
。
按照上述方法计算不同老化时间下F-12纤维的内部吸水率，将其与时间的对应关系绘制如图1所示的F-12纤维内部吸水率随老化时间变化图。
实施例2：
本实施例提供了一种芳纶纤维内部吸水率的测算方法，具体步骤如下：
1）芳纶纤维试样的制备
选用Kevelar-49纤维为原材料，裁成多段15 m的纤维样品，经无水酒精反复擦拭表面5次后，置入烘箱在60℃下烘干48小时后，分为对照组与老化组，各组样品均测量质量，相对误差最大为0.39%。
2）湿热老化试验条件
湿热老化的具体条件为70℃，试样完全浸没于去离子水中，开始试验后，以逐渐增大的时间间隔取样，保证各取样点所得样品吸水率有明显区别，总试验时间为400小时。
3）对照组短时间水浸处理
将对照组纤维完全浸没在去离子水中，水温为70℃，浸泡5分钟后取出，将纤维束打开，使用滤纸反复擦拭纤维表面，直到滤纸上无水渍出现，过程中要避免太过用力导致纤维损伤，擦干浮水后测重。
4）老化组老化后测重
将一定老化时间的纤维样品取出，按照步骤3）的方法擦去表面浮水后测重。
5）计算老化后纤维内部吸水率
对照组与实验组初始质量分别为m1和m2，对照组样品短时间水浸后质量为M1，老化组长时间老化后质量为M2，则该老化时间下纤维内部吸水率wt的计算方法为：
。
按照上述方法计算不同老化时间下Kevlar-49纤维的内部吸水率，将其与时间的对应关系绘制如图2所示的Kevlar-49纤维内部吸水率随老化时间变化图。

Claims (10)

1.一种芳纶纤维内部吸水率的测算方法，其特征在于所述方法步骤如下：
（1）对芳纶纤维复合样品进行裁剪制样，用无水酒精清洗表面，然后在烘箱中烘至恒重，将芳纶纤维样品分为对照组与老化组；
（2）将对照组芳纶纤维样品与老化组芳纶纤维样品的质量进行测量；
（3）将实验组芳纶纤维样品放入去离子水中进行湿热老化试验；
（4）将对照组芳纶纤维样品完全浸没在去离子水中进行短时间水浸，取出后经擦拭处理后进行质量测量；
（5）将经过湿热老化后的芳纶纤维取出，对其进行擦拭处理，测量质量，根据对比组，按照以下公式计算湿热老化后纤维的内部吸水率wt：
，
式中，m1和m2分别为对照组与实验组初始质量，M1为对照组样品短时间水浸后质量，M2为老化组长时间老化后质量。
2.根据权利要求1所述的芳纶纤维内部吸水率的测算方法，其特征在于所述步骤（1）中，芳纶纤维复合样品裁成5~30 m一段的样品。
3.根据权利要求1所述的芳纶纤维内部吸水率的测算方法，其特征在于所述步骤（1）中，选择同一批次的芳纶纤维，以多个相同长度的样品为一组，将芳纶纤维样品分为对照组与老化组。
4.根据权利要求1所述的芳纶纤维内部吸水率的测算方法，其特征在于所述步骤（1）中，芳纶纤维复合样品在烘箱中连续烘干72小时，质量差不超过0.002 g。
5.根据权利要求1或2所述的芳纶纤维内部吸水率的测算方法，其特征在于所述步骤（1）中，烘箱温度为60℃。
6.根据权利要求1所述的芳纶纤维内部吸水率的测算方法，其特征在于所述步骤（2）中，测重后使用生料带进行捆绑，每一段作为一个样品。
7.根据权利要求1所述的芳纶纤维内部吸水率的测算方法，其特征在于所述步骤（3）中，实验组芳纶纤维样品成捆的垂直浸没于去离子水中，湿热老化的温度为70℃，总试验时间为400小时。
8.根据权利要求1所述的芳纶纤维内部吸水率的测算方法，其特征在于所述步骤（4）中，对照组芳纶纤维样品进行短时间水浸的步骤如下：将与老化组相同长度的对照组在等量的去离子水中进行短时间垂直浸泡，浸泡时间为30 s~10 min。
9.根据权利要求1所述的芳纶纤维内部吸水率的测算方法，其特征在于所述步骤（4）和（5）中，擦拭处理的步骤如下：解开捆绑纤维的生料带，除去纤维之间因为毛细作用所吸附的水分，且各组样品均擦拭3次。
10.根据权利要求1所述的芳纶纤维内部吸水率的测算方法，其特征在于所述步骤（5）中，m1和m2的相对误差小于0.5%。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111537382A (zh) * 2020-05-07 2020-08-14 内蒙古浦瑞芬环保科技有限公司 测定脱硫脱硝活性炭吸水率的方法及其用途
CN112461701A (zh) * 2020-12-04 2021-03-09 中国航空工业集团公司成都飞机设计研究所 一种面向复合材料耐久性设计的冲击后渗水试验方法
CN112525762A (zh) * 2020-11-30 2021-03-19 海南电网有限责任公司海口供电局 一种碳纤维复合芯耐水解性能试验方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001289764A (ja) * 2000-04-04 2001-10-19 Japan Synthetic Textile Inspection Inst Foundation 繊維製品の吸水蒸散速度の測定方法および測定装置
CN103645121A (zh) * 2013-12-17 2014-03-19 北京光华纺织集团有限公司 一种天然彩棉纤维的吸水性测试方法
JP2015047156A (ja) * 2013-09-04 2015-03-16 太平洋マテリアル株式会社 培地用繊維の品質評価方法及びその装置
CN105158105A (zh) * 2015-08-28 2015-12-16 浙江鑫宙竹基复合材料科技有限公司 一种用于检测竹复合压力管表面吸水率的方法
CN105223219A (zh) * 2015-10-12 2016-01-06 东华大学 一种纤维不同状态水含量的表征方法
CN106323857A (zh) * 2016-09-27 2017-01-11 南京玻璃纤维研究设计院有限公司 一种玻璃纤维耐水性的测定装置及测定方法
CN107356518A (zh) * 2017-07-04 2017-11-17 哈尔滨工业大学 一种芳纶纤维复合材料的湿热老化评价方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001289764A (ja) * 2000-04-04 2001-10-19 Japan Synthetic Textile Inspection Inst Foundation 繊維製品の吸水蒸散速度の測定方法および測定装置
JP2015047156A (ja) * 2013-09-04 2015-03-16 太平洋マテリアル株式会社 培地用繊維の品質評価方法及びその装置
CN103645121A (zh) * 2013-12-17 2014-03-19 北京光华纺织集团有限公司 一种天然彩棉纤维的吸水性测试方法
CN105158105A (zh) * 2015-08-28 2015-12-16 浙江鑫宙竹基复合材料科技有限公司 一种用于检测竹复合压力管表面吸水率的方法
CN105223219A (zh) * 2015-10-12 2016-01-06 东华大学 一种纤维不同状态水含量的表征方法
CN106323857A (zh) * 2016-09-27 2017-01-11 南京玻璃纤维研究设计院有限公司 一种玻璃纤维耐水性的测定装置及测定方法
CN107356518A (zh) * 2017-07-04 2017-11-17 哈尔滨工业大学 一种芳纶纤维复合材料的湿热老化评价方法

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LEE A. CARMAN ET AL.: "WATER-VAPOR ADSORPTION ON CALCIUM-BOROALUMINOSILICATE GLASS FIBERS", 《JOURNAL OF NON-CRYSTALLINE SOLIDS》 *
丁志荣 等: "超吸水纤维非织造材料吸水性能研究", 《产业用纺织品》 *
孙培勤 等: "高稳定性三胺树脂的合成及其对苎麻纤维吸水率的影响", 《高稳定性三胺树脂的合成及其对苎麻纤维吸水率的影响》 *
汪满意: "洁净服面料抗静电性的低温等离子体接枝改性", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技I辑》 *
车顺花 等: "超吸水纤维非织造布吸水性能的探讨", 《山东纺织科技》 *
高聪 等: "化学处理和吸湿水对剑麻纤维及其与树脂界面性能的影响", 《复合材料学报》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111537382A (zh) * 2020-05-07 2020-08-14 内蒙古浦瑞芬环保科技有限公司 测定脱硫脱硝活性炭吸水率的方法及其用途
CN112525762A (zh) * 2020-11-30 2021-03-19 海南电网有限责任公司海口供电局 一种碳纤维复合芯耐水解性能试验方法
CN112461701A (zh) * 2020-12-04 2021-03-09 中国航空工业集团公司成都飞机设计研究所 一种面向复合材料耐久性设计的冲击后渗水试验方法

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