CN114002099A - 一种碳纳米管涂层导电纱线耐摩擦牢度测试设备及测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于材料性能测试技术领域，尤其涉及一种碳纳米管涂层导电纱线耐摩擦牢度测试设备及测试方法，所述设备包括纱线固定支架，所述纱线固定支架下方设置有支撑架，所述纱线固定支架上设置有多个导丝器，所述纱线固定支架的一端设置有定长自动伸缩杆，待测纱线依次绕在多个导丝器上，待测纱线的一端与所述定长自动伸缩杆连接，待测纱线的另一端与张力砝码连接，所述张力砝码悬挂于空中，在驱动电机的作用下所述定长自动伸缩杆能以固定的往复距离做往复伸缩运动。本发明通过试样碳纳米管涂层导电纱线摩擦前后的平均电阻变化率来评价该功能纱线导电功能稳定性的差异，实现对该碳纳米管涂层导电纱线耐摩擦牢度的表征。
Description
技术领域
本发明属于材料性能测试技术领域，尤其涉及一种碳纳米管涂层导电纱线耐摩擦牢度测试设备及测试方法。
背景技术
近年来，随着纳米技术的大规模扩张，电子和织物的制造成本下降，消费者可支配收入激增以及互联网的渗透，智能纺织产品这一集合纺织传统技术、人工智能、物理化学等基础学科于一身的全新的研发领域正面临蓬勃的发展。人们对主动健康的关注也为智能可穿戴远红外技术及产品的发展提供了无限的活力。
碳纳米管涂层导电纱线作为远红外功能面料的原材料，是由具有高效的远红外发射的碳纳米管通过对锦纶纱线涂层方式获得。然而，对于该类型纱线在织造过程中电阻的稳定性即耐摩擦牢度，现有技术中没有标准的测试方法。纱线耐磨性能测试仪是现有技术中已有的测试设备，其测试原理为：以试样反复受磨至断的摩擦次数来表示纱线耐受外力磨损的性能。该测试方法虽然可以表征纱线的耐磨性物理指标，但是无法评价碳纳米管涂层导电纱线这一功能纤维导电功能稳定性的差异。因此，需要研究出一种能对碳纳米管涂层导电纱线耐摩擦牢度进行测试的设备及测试方法。
发明内容
为解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种碳纳米管涂层导电纱线耐摩擦牢度测试设备及测试方法，对磨面为与织造设备相同的耐磨陶瓷，不损伤纱线，通过试样导电纱线摩擦前后的平均电阻变化率来实现对该碳纳米管涂层导电纱线耐摩擦牢度的表征。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的目的之一是公开了一种碳纳米管涂层导电纱线耐摩擦牢度测试设备，包括纱线固定支架，所述纱线固定支架下方设置有支撑架，所述纱线固定支架上设置有多个导丝器，所述纱线固定支架的一端设置有定长自动伸缩杆，待测纱线依次绕在多个导丝器上，待测纱线的一端与所述定长自动伸缩杆连接，待测纱线的另一端与张力砝码连接，所述张力砝码悬挂于空中，在驱动电机的作用下所述定长自动伸缩杆能以固定的往复距离做往复伸缩运动。
优选的，所述纱线固定支架尺寸为长90-120cm宽18-30cm，其上左侧设有5-10个导丝器，所述多个导丝器上、下交替均匀分布在所述纱线固定支架上，分别平均分布于距固定支架上端和下端5-10cm处。通过在纱线固定支架上平均分布于距固定支架上端和下端5-10cm处的上下两排导丝器，利用导电纱线按照“上下上下”的顺序依次穿过导丝器的方式实现对纱线弯折形态的固定。
优选的，所述上、下两排导丝器分别沿直线水平排布，所述上、下两排导丝器的数量相等或相差1。
优选的，所述导丝器为导丝钩或导丝轮。所述导丝钩包括耳型、猪尾巴型、鹰嘴型导丝钩中的一种，所述导丝钩的装配孔为2-10mm，所述导丝轮的外径为20-60mm；所述导丝器的表面为氧化铝、氧化钛、氧化锆耐磨陶瓷中的一种，对磨面为与织造设备相同的氧化铝、氧化钛、氧化锆耐磨陶瓷，不损伤纱线。
优选的，所述定长自动伸缩杆的拉伸往复速度为60±1次/min，往复长度为100±3mm。
优选的，所述张力砝码的质量范围为5-40g；所述支撑架的上平面为镂空状态，其通过左右两端与纱线固定支架连接，所述张力砝码可穿过所述支撑架的上平面悬挂于空中。
优选的，还设置有控制系统，所述控制系统包括控制器和控制面板，所述控制器和控制面板电联接，所述驱动电机与所述控制器电联接，可以根据测试需要设定所述定长自动伸缩杆的往复循环次数，可以通过控制面板来选择往复循环次数，控制面板将选择的信号发送给控制器，控制器可通过控制驱动电机从而实现对定长自动伸缩杆的往复循环次数的控制。
本发明的目的之二是公开了一种碳纳米管涂层导电纱线耐摩擦牢度测试方法，利用上述任一所述的设备进行测试，具体包括以下步骤：
a.首先从待测导电纱线试样中随机取三根纱线，纱线长度为h，采用精密电阻测试仪分别测试三根纱线中段长度为h1处的电阻，单位KΩ/m，分别记录为R1、R2、R3。
b.将上述3根纱线分别在距离纱线两端各(h-h1)/2处位置做好标记；
c.取其中一根纱线按照“上下上下”的顺序依次穿过导丝器，将其绕在纱线固定支架上；
d.将上述纱线的一端连接张力砝码，张力砝码悬挂于空中，另外一端连接在定长自动伸缩杆上，保证摩擦过程中纱线摩擦的部位都在做好标记的中段长度为h1内；
e.设定定长自动伸缩杆的往复循环次数，开始进行纱线摩擦测试；
f.摩擦完成后，取下纱线，采用精密电阻测试仪测试纱线标记中段长度为h1处的电阻；
g.重复操作步骤c-f，测试剩余的2根纱线，记录三根导电纱线经过摩擦后的电阻分别为R1m、R2m、R3m；
h、表征碳纳米管涂层导电纱线耐摩擦牢度的计算步骤如下：
(1)、计算测试试样三根纱线进行耐摩擦牢度测试前的电阻平均值，记录为R；
(2)、计算测试试样三根纱线进行耐摩擦牢度测试后的电阻平均值，记录为Rm；
(3)、按照下式计算纱线耐摩擦牢度：
有益效果
本发明公开了一种碳纳米管涂层导电纱线耐摩擦牢度测试设备，本发明所述的设备通过在纱线固定支架上平均分布于距固定支架上端和下端5-10cm处的上下两排导丝器，利用导电纱线按照“上下上下”的顺序依次穿过导丝器的方式实现对纱线弯折形态的固定。与导电纱线摩擦的对磨面为与织造设备相同的氧化铝、氧化钛、氧化锆耐磨陶瓷配件的一种，不损伤纱线。导电纱线一端固定于可设定往复循环次数的定长自动伸缩杆，另一端连接悬挂于空中的张力砝码，通过试样导电纱线摩擦前后的平均电阻变化率评价该功能纱线导电功能稳定性的差异，不损伤纱线的条件下实现对该碳纳米管涂层导电纱线耐摩擦牢度的表征。
与现有纱线耐磨性能测试方法相比，本发明所述的测试方法，利用导电纱线按照“上下上下”的顺序依次穿过分布于纱线固定支架上的导丝器，对其几个接触位点100±3mm的距离进行往复摩擦，通过试样导电纱线摩擦前后的平均电阻变化率来实现对该碳纳米管涂层导电纱线耐摩擦牢度的表征。同时本发明所述的测试方法操作简单，可实现对碳纳米管涂层导电纱线耐摩擦牢度的表征，更符合实际生产。
附图说明
图1是本发明所述一种导电纱线耐摩擦牢度测试设备的主视结构示意图；
图2是本发明所述一种导电纱线耐摩擦牢度测试设备的左视结构示意图；
图中，1、纱线固定支架，2、导丝器，3、定长自动伸缩杆，4、张力砝码，5、支撑架。
具体实施方式
以下，将详细地描述本发明。在进行描述之前，应当理解的是，在本说明书和所附的权利要求书中使用的术语不应解释为限制于一般含义和字典含义，而应当在允许发明人适当定义术语以进行最佳解释的原则的基础上，根据与本发明的技术方面相应的含义和概念进行解释。因此，这里提出的描述仅仅是出于举例说明目的的优选实例，并非意图限制本发明的范围，从而应当理解的是，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以由其获得其他等价方式或改进方式。
以下实施例仅是作为本发明的实施方案的例子列举，并不对本发明构成任何限制，本领域技术人员可以理解在不偏离本发明的实质和构思的范围内的修改均落入本发明的保护范围。
表1.设备中各结构参数设置
实施例1
一种碳纳米管涂层导电纱线耐摩擦牢度测试设备，包括纱线固定支架1，所述纱线固定支架下方设置有支撑架5，所述纱线固定支架上设置有5个导丝器2，所述纱线固定支架的一端设置有定长自动伸缩杆3，待测纱线依次绕在多个导丝器2上，待测纱线的一端与所述定长自动伸缩杆3连接，待测纱线的另一端与张力砝码4连接，所述张力砝码4悬挂于空中，在驱动电机的作用下所述定长自动伸缩杆3能以固定的往复距离做往复伸缩运动。
所述纱线固定支架尺寸为长100cm宽27.3cm，所述5个导丝器上、下交替均匀分布在所述纱线固定支架上。通过在纱线固定支架上平均分布于固定支架上端和下端处的上下两排导丝器，利用导电纱线按照“上下上下”的顺序依次穿过导丝器的方式实现对纱线弯折形态的固定。所述上、下两排导丝器分别沿直线水平排布，所述上、下两排导丝器的数量相差1。
所述导丝器为导丝轮，所述导丝轮的表面为氧化钛耐磨陶瓷，对磨面为与织造设备相同的氧化钛耐磨陶瓷，不损伤纱线。
所述定长自动伸缩杆的拉伸往复速度为60±1次/min，往复长度为100±3mm。
所述张力砝码的质量为10g；所述支撑架的上平面为镂空状态，其通过左右两端与纱线固定支架连接，所述张力砝码可穿过所述支撑架的上平面悬挂于空中。
还设置有控制系统，所述控制系统包括控制器和控制面板，所述控制器和控制面板电联接，所述驱动电机与所述控制器电联接，可以根据测试需要设定所述定长自动伸缩杆的往复循环次数，可以通过控制面板来选择往复循环次数，控制面板将选择的信号发送给控制器，控制器可通过控制驱动电机从而实现对定长自动伸缩杆的往复循环次数的控制。
实施例2
如图1-2所示，一种碳纳米管涂层导电纱线耐摩擦牢度测试设备，包括纱线固定支架1，所述纱线固定支架下方设置有支撑架5，所述纱线固定支架上设置有7个导丝器2，所述纱线固定支架的一端设置有定长自动伸缩杆3，待测纱线依次绕在多个导丝器2上，待测纱线的一端与所述定长自动伸缩杆3连接，待测纱线的另一端与张力砝码4连接，所述张力砝码4悬挂于空中，在驱动电机的作用下所述定长自动伸缩杆3能以固定的往复距离做往复伸缩运动。
所述纱线固定支架尺寸为长110cm宽28cm，所述7个导丝器上、下交替均匀分布在所述纱线固定支架上。通过在纱线固定支架上平均分布的上下两排导丝器，利用导电纱线按照“上下上下”的顺序依次穿过导丝器的方式实现对纱线弯折形态的固定。所述上、下两排导丝器分别沿直线水平排布，所述上、下两排导丝器的数量相差1。
所述导丝器为导丝轮，所述导丝轮的表面为氧化锆耐磨陶瓷，对磨面为与织造设备相同的氧化锆耐磨陶瓷，不损伤纱线。
所述定长自动伸缩杆的拉伸往复速度为60±1次/min，往复长度为100±3mm。
所述张力砝码的质量为10g；所述支撑架的上平面为镂空状态，其通过左右两端与纱线固定支架连接，所述张力砝码可穿过所述支撑架的上平面悬挂于空中。
还设置有控制系统，所述控制系统包括控制器和控制面板，所述控制器和控制面板电联接，所述驱动电机与所述控制器电联接，可以根据测试需要设定所述定长自动伸缩杆的往复循环次数，可以通过控制面板来选择往复循环次数，控制面板将选择的信号发送给控制器，控制器可通过控制驱动电机从而实现对定长自动伸缩杆的往复循环次数的控制。
实施例3
一种碳纳米管涂层导电纱线耐摩擦牢度测试设备，包括纱线固定支架1，所述纱线固定支架下方设置有支撑架5，所述纱线固定支架上设置有5个导丝器2，所述纱线固定支架的一端设置有定长自动伸缩杆3，待测纱线依次绕在多个导丝器2上，待测纱线的一端与所述定长自动伸缩杆3连接，待测纱线的另一端与张力砝码4连接，所述张力砝码4悬挂于空中，在驱动电机的作用下所述定长自动伸缩杆3能以固定的往复距离做往复伸缩运动。
所述纱线固定支架尺寸为长100cm宽27.3cm，所述5个导丝器上、下交替均匀分布在所述纱线固定支架上。通过在纱线固定支架上平均分布的上下两排导丝器，利用导电纱线按照“上下上下”的顺序依次穿过导丝器的方式实现对纱线弯折形态的固定。所述上、下两排导丝器分别沿直线水平排布，所述上、下两排导丝器的数量相差1。
所述导丝器为耳型导丝钩，所述导丝钩的表面为氧化钛耐磨陶瓷，对磨面为与织造设备相同的氧化钛耐磨陶瓷，不损伤纱线。
所述定长自动伸缩杆的拉伸往复速度为60±1次/min，往复长度为100±3mm。
所述张力砝码的质量为12g；所述支撑架的上平面为镂空状态，其通过左右两端与纱线固定支架连接，所述张力砝码可穿过所述支撑架的上平面悬挂于空中。
还设置有控制系统，所述控制系统包括控制器和控制面板，所述控制器和控制面板电联接，所述驱动电机与所述控制器电联接，可以根据测试需要设定所述定长自动伸缩杆的往复循环次数，可以通过控制面板来选择往复循环次数，控制面板将选择的信号发送给控制器，控制器可通过控制驱动电机从而实现对定长自动伸缩杆的往复循环次数的控制。
实施例4
一种碳纳米管涂层导电纱线耐摩擦牢度测试方法，分别利用上述实施例1-3所述的设备进行测试，设定往复循环次数100次，测试不同碳纳米管复合浆料体系制备碳纳米管涂层导电纱线1#、2#、3#的耐摩擦牢度，结果见表2。
具体包括以下步骤：
a.首先从待测导电纱线试样中随机取三根1.4米纱线，采用精密电阻测试仪分别测试三根纱线中段1m处的电阻，单位KΩ/m，分别记录为R1、R2、R3。
b.将上述3根纱线分别在距离纱线两端各20cm处位置做好标记；
c.取其中一根纱线按照“上下上下”的顺序依次穿过导丝器，将其绕在纱线固定支架上；
d.将上述纱线的一端连接张力砝码，张力砝码悬挂于空中，另外一端连接在定长自动伸缩杆上，保证摩擦过程中纱线摩擦的部位都在做好标记的中段1米内；
e.设定定长自动伸缩杆的往复循环次数，开始进行纱线摩擦测试；
f.摩擦完成后，取下纱线，采用精密电阻测试仪测试纱线标记中段1米处的电阻；
g.重复操作步骤c-f，测试剩余的2根纱线，记录三根导电纱线经过摩擦后的电阻分别为R1m、R2m、R3m；
h、表征碳纳米管涂层导电纱线耐摩擦牢度的计算步骤如下：
(1)、计算测试试样三根纱线进行耐摩擦牢度测试前的电阻平均值，记录为R；
(2)、计算测试试样三根纱线进行耐摩擦牢度测试后的电阻平均值，记录为Rm；
(3)、按照下式计算纱线耐摩擦牢度：
表2.利用实施例1-3所述设备分别测试不同导电纱线耐摩擦牢度结果
| 耐摩擦牢度 | 导电纱线1# | 导电纱线2# | 导电纱线3# |
| 实施例1 | 1.6％ | 0.76％ | 6.97％ |
| 实施例2 | 2.86％ | 1.85％ | 9.4％ |
| 实施例3 | 2.5％ | 1.32％ | 8.8％ |
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种碳纳米管涂层导电纱线耐摩擦牢度测试设备，其特征在于，包括纱线固定支架，所述纱线固定支架下方设置有支撑架，所述纱线固定支架上设置有多个导丝器，所述纱线固定支架的一端设置有定长自动伸缩杆，待测纱线依次绕在多个导丝器上，待测纱线的一端与所述定长自动伸缩杆连接，待测纱线的另一端与张力砝码连接，所述张力砝码悬挂于空中，在驱动电机的作用下所述定长自动伸缩杆能以固定的往复距离做往复伸缩运动。
2.根据权利要求1所述的碳纳米管涂层导电纱线耐摩擦牢度测试设备，其特征在于，所述多个导丝器上、下交替均匀分布在所述纱线固定支架上，待测纱线按照“上下上下”的顺序依次穿过导丝器，实现对纱线弯折形态的固定。
3.根据权利要求2所述的碳纳米管涂层导电纱线耐摩擦牢度测试设备，其特征在于，所述上、下两排导丝器分别沿直线水平排布，所述上、下两排导丝器的数量相等或相差1。
4.根据权利要求1所述的碳纳米管涂层导电纱线耐摩擦牢度测试设备，其特征在于，所述导丝器为导丝钩或导丝轮。
5.根据权利要求4所述的碳纳米管涂层导电纱线耐摩擦牢度测试设备，其特征在于，所述导丝钩包括耳型、猪尾巴型、鹰嘴型导丝钩中的一种，所述导丝钩的装配孔为2-10mm；所述导丝器的表面为氧化铝、氧化钛、氧化锆耐磨陶瓷中的一种；所述导丝轮的外径为20-60mm。
6.根据权利要求1所述的碳纳米管涂层导电纱线耐摩擦牢度测试设备，其特征在于，所述定长自动伸缩杆的拉伸往复速度为60±1次/min，往复长度为100±3mm。
7.根据权利要求1所述的碳纳米管涂层导电纱线耐摩擦牢度测试设备，其特征在于，所述张力砝码的质量范围为5-40g。
8.根据权利要求1所述的碳纳米管涂层导电纱线耐摩擦牢度测试设备，其特征在于，所述支撑架的上平面为镂空状态，其通过左右两端与纱线固定支架连接，所述张力砝码可穿过所述支撑架的上平面悬挂于空中。
9.根据权利要求1-8任一所述的碳纳米管涂层导电纱线耐摩擦牢度测试设备，其特征在于，还设置有控制系统，所述控制系统包括控制器和控制面板，所述控制器和控制面板电联接，所述驱动电机与所述控制器电联接，可以根据测试需要设定所述定长自动伸缩杆的往复循环次数。
10.一种碳纳米管涂层导电纱线耐摩擦牢度测试方法，其特征在于，利用权利要求1-9任一所述的设备进行测试，具体包括以下步骤：
a.首先从待测导电纱线试样中随机取三根纱线，纱线长度为h，采用精密电阻测试仪分别测试三根纱线中段长度为h1处的电阻，单位KΩ/m，分别记录为R1、R2、R3。
b.将上述3根纱线分别在距离纱线两端各(h-h1)/2处位置做好标记；
c.取其中一根纱线按照“上下上下”的顺序依次穿过导丝器，将其绕在纱线固定支架上；
d.将上述纱线的一端连接张力砝码，张力砝码悬挂于空中，另外一端连接在定长自动伸缩杆上，保证摩擦过程中纱线摩擦的部位都在做好标记的中段长度为h1内；
e.设定定长自动伸缩杆的往复循环次数，开始进行纱线摩擦测试；
f.摩擦完成后，取下纱线，采用精密电阻测试仪测试纱线标记中段长度为h1处的电阻；
g.重复操作步骤c-f，测试剩余的2根纱线，记录三根导电纱线经过摩擦后的电阻分别为R1m、R2m、R3m；
h、表征碳纳米管涂层导电纱线耐摩擦牢度的计算步骤如下：
(1)、计算测试试样三根纱线进行耐摩擦牢度测试前的电阻平均值，记录为R；
(2)、计算测试试样三根纱线进行耐摩擦牢度测试后的电阻平均值，记录为Rm；
(3)、按照下式计算纱线耐摩擦牢度：
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