改性超高分子量聚乙烯纖維樹(shù)脂拔出測(cè)試支架及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種測(cè)試支架，尤其涉及一種改性超高分子量聚乙烯纖維樹(shù)脂拔出測(cè) 試支架及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 超高分子量聚乙烯纖維是分子量在100萬(wàn)以上的聚乙烯通過(guò)凝膠紡絲方法制得 的一種纖維，具有強(qiáng)度高、模量高、結(jié)晶度高、密度低和良好耐候性等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于軍 事、航空航天、海洋艦船、體育和防護(hù)用品（防彈、防刺、防切割）等領(lǐng)域。
[0003] 超高分子量聚乙烯纖維具有極高的取向度及結(jié)晶度，結(jié)構(gòu)致密；結(jié)構(gòu)單元為乙烯 基的伸直鏈結(jié)構(gòu)，且分子鏈排布高度有序；大分子結(jié)構(gòu)沒(méi)有極性基團(tuán)，無(wú)化學(xué)活性，表面能 很低。上述結(jié)構(gòu)特征使得超高分子量聚乙烯纖維很難潤(rùn)濕，不與基體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生 交聯(lián)，界面效應(yīng)差。當(dāng)超高分子量聚乙烯纖維作為增強(qiáng)材料用于防彈領(lǐng)域時(shí)，與樹(shù)脂基體粘 結(jié)性能較差而造成抗沖擊性能不足，對(duì)鈍傷的防護(hù)不夠。
[0004] 由于聚乙烯分子的惰性，纖維與樹(shù)脂間難以鍵合，因此纖維不易被樹(shù)脂潤(rùn)濕，影響 了超高分子量聚乙烯纖維復(fù)合材料的力學(xué)性能，例如防彈UD板的層間剪切、橫向拉伸和斷 裂性能等。
[0005] 為了改變超高分子量聚乙烯纖維因其結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的界面惰性，往往采用改性的方法 改善與樹(shù)脂界面的粘結(jié)效果，用于提高防護(hù)材料的抗沖擊、防彈性能。常用的改性方法有： 表面輻射接枝、交聯(lián)改性、共混改性、填料改性、電暈放電、等離子體處理等。經(jīng)過(guò)改性處理， 纖維的力學(xué)性能略有下降，但纖維與樹(shù)脂基體間的粘結(jié)性能得到較大的改善，使復(fù)合材料 具有較好的綜合性能。
[0006] 改性纖維與樹(shù)脂基體間的粘結(jié)性能測(cè)定方法主要有：拔出法、推出法、微粘結(jié)法和 段裂法等。其中拔出法為常用的測(cè)定改性纖維與樹(shù)脂基體間界面性能的方法，可獲得直觀 的界面信息。拔出法通常是將纖維埋入樹(shù)脂基體后，待樹(shù)脂固化，測(cè)試?yán)w維自樹(shù)脂基體中拔 出的強(qiáng)度。
[0007] 纖維與樹(shù)脂包埋過(guò)程中，沒(méi)有一種規(guī)范且方便操作的纖維支架，造成纖維束在樹(shù) 脂基體中排布雜亂、未與樹(shù)脂垂直包埋、包埋誤差大等缺陷。本發(fā)明特設(shè)計(jì)了一種改性超高 分子量聚乙烯纖維在樹(shù)脂中單絲拉拔支架，使纖維束規(guī)律有序排列，垂直包埋與樹(shù)脂基體 中，在使用紗線強(qiáng)力機(jī)拉拔時(shí)，纖維束受力均勻，提高了拔出強(qiáng)度數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度。對(duì)于測(cè)試 纖維（不僅局限于超高分子量聚乙烯纖維）與某一樹(shù)脂基體的界面性能，提供了一種高效 的輔助裝置。
[0008] 當(dāng)超高分子量聚乙烯纖維作為增強(qiáng)材料制成復(fù)合材料時(shí)，常因纖維的化學(xué)惰性與 樹(shù)脂基體缺乏必要的粘結(jié)性，纖維與樹(shù)脂膠粘界面效應(yīng)很差，造成復(fù)合材料力學(xué)性能達(dá)不 到應(yīng)有的指標(biāo)。而當(dāng)該纖維改性處理后，能有效的改善與樹(shù)脂基體的界面粘結(jié)性，有助于提 升復(fù)合材料的力學(xué)性能。常用拔出法檢驗(yàn)改性纖維與樹(shù)脂基體的界面粘結(jié)性能。但是在實(shí) 際操作中，采用拔出法時(shí)，沒(méi)有統(tǒng)一、規(guī)范的支架將纖維整齊規(guī)則的埋入樹(shù)脂基體，導(dǎo)致測(cè) 試結(jié)果誤差較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種結(jié)構(gòu)緊湊，能夠?qū)⒗w維整齊 規(guī)則的埋入樹(shù)脂中，提高了測(cè)試準(zhǔn)確性的改性超高分子量聚乙烯纖維樹(shù)脂拔出測(cè)試支架及 方法。
[0010] 本發(fā)明的上述技術(shù)問(wèn)題主要是通過(guò)下述技術(shù)方案得以解決的：
[0011] 一種改性超高分子量聚乙烯纖維樹(shù)脂拔出測(cè)試支架，包括支撐板，所述的支撐板 的兩側(cè)端分別設(shè)有測(cè)試組件，所述的測(cè)試組件包括測(cè)試平臺(tái)，所述的測(cè)試平臺(tái)與支撐板相 固定，所述的測(cè)試平臺(tái)的下方設(shè)有紙管，所述的支撐板的外壁上設(shè)有一個(gè)以上的導(dǎo)絲桿，所 述的測(cè)試平臺(tái)上設(shè)有與導(dǎo)絲桿相對(duì)應(yīng)分布的樹(shù)脂模具，所述的紙管上纏繞有纖維，所述的 纖維經(jīng)測(cè)試平臺(tái)外壁、導(dǎo)絲桿進(jìn)入至樹(shù)脂模具中。
[0012] 作為優(yōu)選，所述的導(dǎo)絲桿與樹(shù)脂模具呈上下直線分布，所述的支撐板的底部設(shè)有 底托，所述的紙管設(shè)在測(cè)試平臺(tái)與底托間，所述的測(cè)試平臺(tái)與支撐板呈垂直分布。
[0013] 改性超高分子量聚乙烯纖維樹(shù)脂拔出測(cè)試支架的測(cè)試方法，按以下步驟進(jìn)行：
[0014] 1、測(cè)試前準(zhǔn)備：
[0015] 支撐板為中空結(jié)構(gòu)，由PE板粘結(jié)而成，尺寸為300X70 X 250mm，其上等間距鉆孔5 個(gè)，用于安裝導(dǎo)絲桿；導(dǎo)絲桿為紡織設(shè)備通用配件，用螺絲固定于支撐板上的孔洞中；樹(shù)脂 模具材質(zhì)為304不銹鋼，內(nèi)徑11. 00mm，外徑12. 45mm，高度為0. 1-1. 5mm ;
[0016] 測(cè)試平臺(tái)為PE板，支撐架、測(cè)試平臺(tái)粘合在一起，尺寸為300X250X8mm，紙管和 測(cè)試平臺(tái)分別為牛卡紙質(zhì)管，紙管與支撐架相粘結(jié)；
[0017] 2、開(kāi)始測(cè)試：
[0018] 將改性后的纖維纏繞在紙管上，確保足夠的長(zhǎng)度，可以進(jìn)行后續(xù)的樹(shù)脂拔出測(cè)試； 每個(gè)紙管上纏繞五組纖維束，并將纖維松散lcm長(zhǎng)度的一段沾取火棉膠，保證纖維松散端 抱合成束；
[0019] 再將紙管橫向置于底托上，將松散的纖維端穿過(guò)支架的導(dǎo)絲桿、然后穿過(guò)置于測(cè) 試平臺(tái)上的樹(shù)脂模具，再穿過(guò)測(cè)試平臺(tái)；將五組纖維依次重復(fù)上述操作，則將一個(gè)紙管上纏 繞的五組纖維全部固定在支架上，每個(gè)支架可放置兩個(gè)紙管，進(jìn)行10組測(cè)試，然后將樹(shù)脂 灌入樹(shù)脂模具中，固化后將纏繞纖維的紙管、帶有固化樹(shù)脂的模具從支架上取下，使用萬(wàn)能 試驗(yàn)機(jī)測(cè)試?yán)w維從樹(shù)脂中拔出所需要的載荷，代入公式：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種改性超高分子量聚己締纖維樹(shù)脂拔出測(cè)試支架，其特征在于：包括支撐板（1)， 所述的支撐板（1)的兩側(cè)端分別設(shè)有測(cè)試組件，所述的測(cè)試組件包括測(cè)試平臺(tái)（2)，所述的 測(cè)試平臺(tái)（2)與支撐板（1)相固定，所述的測(cè)試平臺(tái)（2)的下方設(shè)有紙管（3)，所述的支撐 板（1)的外壁上設(shè)有一個(gè)W上的導(dǎo)絲桿（4)，所述的測(cè)試平臺(tái)（2)上設(shè)有與導(dǎo)絲桿（4)相 對(duì)應(yīng)分布的樹(shù)脂模具巧），所述的紙管（3)上纏繞有纖維化），所述的纖維（6)經(jīng)測(cè)試平臺(tái) (2)外壁、導(dǎo)絲桿（4)進(jìn)入至樹(shù)脂模具巧）中。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性超高分子量聚己締纖維樹(shù)脂拔出測(cè)試支架，其特征在 于；所述的導(dǎo)絲桿（4)與樹(shù)脂模具（5)呈上下直線分布，所述的支撐板（1)的底部設(shè)有底托 (7)，所述的紙管（3)設(shè)在測(cè)試平臺(tái)（2)與底托（7)間，所述的測(cè)試平臺(tái)（2)與支撐板（1) 呈垂直分布。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的改性超高分子量聚己締纖維樹(shù)脂拔出測(cè)試支架的測(cè)試方 法，其特征在于按W下步驟進(jìn)行： 1、 測(cè)試前準(zhǔn)備： 支撐板為中空結(jié)構(gòu)，由PE板粘結(jié)而成，尺寸為300X70X250mm，其上等間距鉆孔5個(gè)， 用于安裝導(dǎo)絲桿；導(dǎo)絲桿為紡織設(shè)備通用配件，用螺絲固定于支撐板上的孔洞中；樹(shù)脂模 具材質(zhì)為304不誘鋼，內(nèi)徑11. 00mm，外徑12. 45mm，高度為0. 1-1. 5mm; 測(cè)試平臺(tái)為PE板，支撐架、測(cè)試平臺(tái)粘合在一起，尺寸為300X250X8mm，紙管和測(cè)試 平臺(tái)分別為?？堎|(zhì)管，紙管與支撐架相粘結(jié)； 2、 開(kāi)始測(cè)試： 將改性后的纖維纏繞在紙管上，確保足夠的長(zhǎng)度，可W進(jìn)行后續(xù)的樹(shù)脂拔出測(cè)試；每個(gè) 紙管上纏繞五組纖維束，并將纖維松散1cm長(zhǎng)度的一段沾取火棉膠，保證纖維松散端抱合 成束； 再將紙管橫向置于底托上，將松散的纖維端穿過(guò)支架的導(dǎo)絲桿、然后穿過(guò)置于測(cè)試平 臺(tái)上的樹(shù)脂模具，再穿過(guò)測(cè)試平臺(tái)；將五組纖維依次重復(fù)上述操作，則將一個(gè)紙管上纏繞的 五組纖維全部固定在支架上，每個(gè)支架可放置兩個(gè)紙管，進(jìn)行10組測(cè)試，然后將樹(shù)脂灌入 樹(shù)脂模具中，固化后將纏繞纖維的紙管、帶有固化樹(shù)脂的模具從支架上取下，使用萬(wàn)能試驗(yàn) 機(jī)測(cè)試?yán)w維從樹(shù)脂中拔出所需要的載荷，代入公式：
式中；0 -拔出強(qiáng)度；F-纖維拔出載荷；n-絲束中單絲根數(shù)；d-纖維直徑，1-纖維 包埋深度； 計(jì)算拉拔強(qiáng)度，其中n，山1均可測(cè)量得出。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種測(cè)試支架，尤其涉及一種改性超高分子量聚乙烯纖維樹(shù)脂拔出測(cè)試支架及方法。包括支撐板，所述的支撐板的兩側(cè)端分別設(shè)有測(cè)試組件，所述的測(cè)試組件包括測(cè)試平臺(tái)，所述的測(cè)試平臺(tái)與支撐板相固定，所述的測(cè)試平臺(tái)的下方設(shè)有紙管，所述的支撐板的外壁上設(shè)有一個(gè)以上的導(dǎo)絲桿，所述的測(cè)試平臺(tái)上設(shè)有與導(dǎo)絲桿相對(duì)應(yīng)分布的樹(shù)脂模具，所述的紙管上纏繞有纖維，所述的纖維經(jīng)測(cè)試平臺(tái)外壁、導(dǎo)絲桿進(jìn)入至樹(shù)脂模具中。按以下步驟進(jìn)行：測(cè)試前準(zhǔn)備→開(kāi)始測(cè)試。改性超高分子量聚乙烯纖維樹(shù)脂拔出測(cè)試支架及方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用性能出色，測(cè)試效果良好。
【IPC分類】G01N19-04
【公開(kāi)號(hào)】CN104849209
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510218141
【發(fā)明人】王景景, 包劍峰, 劉耀信, 王冬峰
【申請(qǐng)人】杭州翔盛高強(qiáng)纖維材料股份有限公司
【公開(kāi)日】2015年8月19日
【申請(qǐng)日】2015年4月30日