電子玻纖紗紡織型浸潤(rùn)劑效果的評(píng)價(jià)

發(fā)布時(shí)間：2020-11-21 03:12

　　電子級(jí)玻璃纖維是將高溫熔融的玻璃球或者廢舊玻璃經(jīng)高速拉絲而制成的,其單絲直徑在3μm~9μm之間,每束電子玻纖紗由上百根電子級(jí)玻璃纖維組成。隨著科技的進(jìn)步和電子信息技術(shù)的高速發(fā)展,電子級(jí)玻璃纖維幾乎應(yīng)用在所有電子元器件中。如今,電子產(chǎn)品逐漸向輕薄化的方向發(fā)展,要求電子玻纖紗更細(xì)、纖維分布更加均勻。因此,用于紡織加工的玻璃纖維在其拉絲成型過(guò)程中會(huì)在其表面涂覆紡織型浸潤(rùn)劑,烘干后對(duì)玻纖紗起到保護(hù)、集束和抗靜電等作用。為了評(píng)價(jià)紡織型浸潤(rùn)劑對(duì)電子玻纖紗的浸潤(rùn)效果并給出其評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),本課題基于圖像分析的方法對(duì)涂覆紡織型浸潤(rùn)劑的電子玻纖紗的橫截面的輪廓和纖維參數(shù)進(jìn)行了提取和分析。首先,使用激光纖維鏡觀察并獲取電子玻纖紗的高清橫截面圖像。借助Image-Pro plus圖像分析軟件,提取電子玻纖紗橫截面中的纖維直徑、面積和中心點(diǎn)坐標(biāo)等參數(shù)信息,該方法具有樣品制備簡(jiǎn)單、圖像獲取容易和參數(shù)提取準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。在對(duì)電子玻纖紗集束性的分析過(guò)程中,提出了電子玻纖紗橫截面中纖維成團(tuán)數(shù)量、纖維成簇率、纖維填充率(BF)和纖維的理論相對(duì)平均距離(TRAFD)等評(píng)價(jià)纖維集束程度的指標(biāo)。對(duì)電子玻纖紗集束性的分析過(guò)程中,提出了電子玻纖紗橫截的最小矩形長(zhǎng)寬比、紗線在中心線方向上的幾何厚度的變異系數(shù)、纖維層理論厚度和纖維在不同分割區(qū)的纖維分布cv值等評(píng)價(jià)紗線集束性的指標(biāo)。結(jié)合評(píng)價(jià)指標(biāo),對(duì)5個(gè)涂覆紡織型浸潤(rùn)劑的玻纖紗樣品的纖維集束程度和紗線成帶性進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)。并對(duì)其評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行等級(jí)排序,發(fā)現(xiàn)其結(jié)果與觀察紗線橫截面圖像得到的結(jié)論基本是一致的,證明了評(píng)價(jià)指標(biāo)的可行性�；谠u(píng)價(jià)結(jié)果給出了電子玻纖紗纖維集束程度和紗線成帶性的初步評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),該標(biāo)準(zhǔn)分別將電子玻纖紗中纖維集束程度和紗線成帶性的評(píng)價(jià)結(jié)果分為三個(gè)等級(jí),增加了對(duì)電子玻纖紗纖維集束性和紗線成帶性評(píng)價(jià)的靈活性,也對(duì)改善浸潤(rùn)劑質(zhì)量起到很好的參照作用。分別采用縱向法和橫向法對(duì)紡織型浸潤(rùn)劑在玻纖維形成的皮膜厚度進(jìn)行了測(cè)量,結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩種測(cè)量方法測(cè)得的結(jié)果是一致的,浸潤(rùn)劑在玻璃纖維表面形成的皮膜厚度極薄,在0.2μm以內(nèi)。通過(guò)觀察玻纖原絲中纖維縱截面的SEM圖像,發(fā)現(xiàn)浸潤(rùn)劑在玻纖表面形成的皮膜不是均勻連續(xù)的,伴有細(xì)小顆粒、瘤狀物甚至是凸起的殼片。
【學(xué)位單位】：中原工學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2020
【中圖分類】：TS195.6
【部分圖文】：

示意圖,流程,示意圖,淀粉

3時(shí)引入了淀粉型紡織浸潤(rùn)劑。但浸潤(rùn)劑的配方復(fù)雜且各國(guó)企業(yè)對(duì)其進(jìn)行了極為嚴(yán)格的保密，再加上我國(guó)引入的時(shí)間較晚，造成浸潤(rùn)劑的質(zhì)量與日本及歐美發(fā)達(dá)國(guó)家有著不小的差距。圖1.1玻纖拉制流程示意圖1.2.2國(guó)內(nèi)外玻璃纖維浸潤(rùn)劑的研究現(xiàn)狀目前，國(guó)內(nèi)改性淀粉的研發(fā)技術(shù)水平與日本、美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家之間仍然存在著不小的差距[26-28]。與歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家的玻纖浸潤(rùn)劑相比，國(guó)內(nèi)浸潤(rùn)劑品種更新?lián)Q代的速度慢，亟需開發(fā)出優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。造成這種差距的主要原因是國(guó)內(nèi)引入淀粉型浸潤(rùn)劑的時(shí)間較晚，研發(fā)人員的研究力量相對(duì)比較薄弱；缺少關(guān)鍵的生產(chǎn)設(shè)備，缺乏必要的浸潤(rùn)劑效果評(píng)價(jià)手段；相關(guān)企業(yè)之間技術(shù)過(guò)于嚴(yán)格保密，缺少必要的技術(shù)溝通與合作等[29-31]。國(guó)內(nèi)的浸潤(rùn)劑研發(fā)商主要有杭州市化工研究院、重慶國(guó)際復(fù)合材料股份有限公司和西安近代化學(xué)研究所等，目前只有重慶國(guó)際復(fù)合材料股份有限公司研發(fā)的淀粉型浸潤(rùn)劑在市場(chǎng)上銷售，且國(guó)內(nèi)玻纖和浸潤(rùn)劑生產(chǎn)廠家的的淀粉原料以及其他組分原材料都依賴從國(guó)外進(jìn)口[32-35]。與國(guó)內(nèi)不同的是，一直以來(lái)日本和歐美國(guó)家對(duì)玻璃纖維浸潤(rùn)劑的研發(fā)力度不斷加大。截止到現(xiàn)在，發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)淀粉型玻璃纖維浸潤(rùn)劑的研發(fā)技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟。從事淀粉型浸潤(rùn)劑原材料研發(fā)與生產(chǎn)的公司主要集中在日本和歐美國(guó)家，例如日本的CPC-NSK技術(shù)株式會(huì)社、美國(guó)國(guó)家淀粉化學(xué)公司(NSCC)和荷蘭AVEBE公司等。另外，美國(guó)的OCF公司和PPG公司不但是玻纖生產(chǎn)巨頭，同時(shí)也是玻纖浸潤(rùn)劑研發(fā)和生產(chǎn)的巨頭企業(yè)。

截面圖,紗線,截面

8學(xué)系統(tǒng)和物鏡聚光至所拍攝的樣品上，聚光后的點(diǎn)光源對(duì)樣品拍攝面利用X-Y掃描光學(xué)系統(tǒng)在觀察視野內(nèi)進(jìn)行面掃描，該過(guò)程系統(tǒng)將觀察視野自動(dòng)分割成1024768像素大小的平面。在X-Y方向上掃描結(jié)束后，系統(tǒng)將物鏡轉(zhuǎn)至Z軸方向上繼續(xù)對(duì)樣品進(jìn)行面掃描，以獲取各像素在Z軸方向的方向的反射光量，并將在Z軸方向上反射光量最大位置處設(shè)為共聚焦點(diǎn)，以此來(lái)獲取樣品的共聚焦激光圖像。本研究以分別經(jīng)不同批次浸潤(rùn)劑浸潤(rùn)后所生產(chǎn)的D900電子級(jí)玻纖紗（5.6tex）為實(shí)驗(yàn)樣品，KeyenceVK-X110激光顯微鏡為實(shí)驗(yàn)儀器，采用玻纖紗橫截面圖像的快速獲取方法[52]，分別獲取五組玻纖紗的橫截面圖像，其具體步驟為：（1）將試樣平整地放置在激光顯微鏡的載物臺(tái)上。（2）首先，在低倍下（100倍）下觀察紗束截面，通過(guò)調(diào)節(jié)載物臺(tái)的位置，將激光顯微鏡的透射光線垂直投射在玻纖紗橫截面上，如圖2.1所示。然后分別通過(guò)調(diào)節(jié)顯微鏡的粗準(zhǔn)焦螺旋和細(xì)準(zhǔn)焦螺旋來(lái)觀察在低倍下的清晰圖像。（3）當(dāng)在低倍（100倍）下觀察到清晰的截面后，將物鏡的放大倍數(shù)依次調(diào)至400倍和1000倍。其中，在1000倍下觀察到的清晰圖像為所需的測(cè)試圖像。（4）在高倍（1000倍）下觀察到清晰的紗束截面后，進(jìn)入觀察系統(tǒng)的專家模式，基于激光顯微鏡的共聚焦原理，分別手動(dòng)調(diào)節(jié)上、下位，距離約20μm，將激光亮度調(diào)至8400左右后，點(diǎn)擊開始測(cè)量，以獲亮度適中的截面圖像，如圖2.2所示。（5）將合成的高質(zhì)量紗線截面圖以bmp格式進(jìn)行保存。圖2.3顯示了在1000倍放大倍數(shù)下的D900（5.6tex）電子玻纖紗樣品的橫截面圖像。其中，背景顏色為黑色，纖維截面顯示為白色。圖2.1低倍（100X）下捕獲紗線截面圖2.2激光掃描電子玻纖紗橫截面圖2.3電子玻纖紗在1000倍下的橫截面圖像

橫截面,激光,電子