电子玻纤纱纺织型浸润剂效果的评价

发布时间：2020-11-21 03:12

　　电子级玻璃纤维是将高温熔融的玻璃球或者废旧玻璃经高速拉丝而制成的,其单丝直径在3μm~9μm之间,每束电子玻纤纱由上百根电子级玻璃纤维组成。随着科技的进步和电子信息技术的高速发展,电子级玻璃纤维几乎应用在所有电子元器件中。如今,电子产品逐渐向轻薄化的方向发展,要求电子玻纤纱更细、纤维分布更加均匀。因此,用于纺织加工的玻璃纤维在其拉丝成型过程中会在其表面涂覆纺织型浸润剂,烘干后对玻纤纱起到保护、集束和抗静电等作用。为了评价纺织型浸润剂对电子玻纤纱的浸润效果并给出其评价标准,本课题基于图像分析的方法对涂覆纺织型浸润剂的电子玻纤纱的横截面的轮廓和纤维参数进行了提取和分析。首先,使用激光纤维镜观察并获取电子玻纤纱的高清横截面图像。借助Image-Pro plus图像分析软件,提取电子玻纤纱横截面中的纤维直径、面积和中心点坐标等参数信息,该方法具有样品制备简单、图像获取容易和参数提取准确等优点。在对电子玻纤纱集束性的分析过程中,提出了电子玻纤纱横截面中纤维成团数量、纤维成簇率、纤维填充率(BF)和纤维的理论相对平均距离(TRAFD)等评价纤维集束程度的指标。对电子玻纤纱集束性的分析过程中,提出了电子玻纤纱横截的最小矩形长宽比、纱线在中心线方向上的几何厚度的变异系数、纤维层理论厚度和纤维在不同分割区的纤维分布cv值等评价纱线集束性的指标。结合评价指标,对5个涂覆纺织型浸润剂的玻纤纱样品的纤维集束程度和纱线成带性进行了综合评价。并对其评价结果进行等级排序,发现其结果与观察纱线横截面图像得到的结论基本是一致的,证明了评价指标的可行性。基于评价结果给出了电子玻纤纱纤维集束程度和纱线成带性的初步评价标准,该标准分别将电子玻纤纱中纤维集束程度和纱线成带性的评价结果分为三个等级,增加了对电子玻纤纱纤维集束性和纱线成带性评价的灵活性,也对改善浸润剂质量起到很好的参照作用。分别采用纵向法和横向法对纺织型浸润剂在玻纤维形成的皮膜厚度进行了测量,结果发现两种测量方法测得的结果是一致的,浸润剂在玻璃纤维表面形成的皮膜厚度极薄,在0.2μm以内。通过观察玻纤原丝中纤维纵截面的SEM图像,发现浸润剂在玻纤表面形成的皮膜不是均匀连续的,伴有细小颗粒、瘤状物甚至是凸起的壳片。
【学位单位】：中原工学院
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2020
【中图分类】：TS195.6
【部分图文】：

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3时引入了淀粉型纺织浸润剂。但浸润剂的配方复杂且各国企业对其进行了极为严格的保密，再加上我国引入的时间较晚，造成浸润剂的质量与日本及欧美发达国家有着不小的差距。图1.1玻纤拉制流程示意图1.2.2国内外玻璃纤维浸润剂的研究现状目前，国内改性淀粉的研发技术水平与日本、美国等发达国家之间仍然存在着不小的差距[26-28]。与欧美等发达国家的玻纤浸润剂相比，国内浸润剂品种更新换代的速度慢，亟需开发出优质产品。造成这种差距的主要原因是国内引入淀粉型浸润剂的时间较晚，研发人员的研究力量相对比较薄弱；缺少关键的生产设备，缺乏必要的浸润剂效果评价手段；相关企业之间技术过于严格保密，缺少必要的技术沟通与合作等[29-31]。国内的浸润剂研发商主要有杭州市化工研究院、重庆国际复合材料股份有限公司和西安近代化学研究所等，目前只有重庆国际复合材料股份有限公司研发的淀粉型浸润剂在市场上销售，且国内玻纤和浸润剂生产厂家的的淀粉原料以及其他组分原材料都依赖从国外进口[32-35]。与国内不同的是，一直以来日本和欧美国家对玻璃纤维浸润剂的研发力度不断加大。截止到现在，发达国家对淀粉型玻璃纤维浸润剂的研发技术已经相当成熟。从事淀粉型浸润剂原材料研发与生产的公司主要集中在日本和欧美国家，例如日本的CPC-NSK技术株式会社、美国国家淀粉化学公司(NSCC)和荷兰AVEBE公司等。另外，美国的OCF公司和PPG公司不但是玻纤生产巨头，同时也是玻纤浸润剂研发和生产的巨头企业。

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8学系统和物镜聚光至所拍摄的样品上，聚光后的点光源对样品拍摄面利用X-Y扫描光学系统在观察视野内进行面扫描，该过程系统将观察视野自动分割成1024768像素大小的平面。在X-Y方向上扫描结束后，系统将物镜转至Z轴方向上继续对样品进行面扫描，以获取各像素在Z轴方向的方向的反射光量，并将在Z轴方向上反射光量最大位置处设为共聚焦点，以此来获取样品的共聚焦激光图像。本研究以分别经不同批次浸润剂浸润后所生产的D900电子级玻纤纱（5.6tex）为实验样品，KeyenceVK-X110激光显微镜为实验仪器，采用玻纤纱横截面图像的快速获取方法[52]，分别获取五组玻纤纱的横截面图像，其具体步骤为：（1）将试样平整地放置在激光显微镜的载物台上。（2）首先，在低倍下（100倍）下观察纱束截面，通过调节载物台的位置，将激光显微镜的透射光线垂直投射在玻纤纱横截面上，如图2.1所示。然后分别通过调节显微镜的粗准焦螺旋和细准焦螺旋来观察在低倍下的清晰图像。（3）当在低倍（100倍）下观察到清晰的截面后，将物镜的放大倍数依次调至400倍和1000倍。其中，在1000倍下观察到的清晰图像为所需的测试图像。（4）在高倍（1000倍）下观察到清晰的纱束截面后，进入观察系统的专家模式，基于激光显微镜的共聚焦原理，分别手动调节上、下位，距离约20μm，将激光亮度调至8400左右后，点击开始测量，以获亮度适中的截面图像，如图2.2所示。（5）将合成的高质量纱线截面图以bmp格式进行保存。图2.3显示了在1000倍放大倍数下的D900（5.6tex）电子玻纤纱样品的横截面图像。其中，背景颜色为黑色，纤维截面显示为白色。图2.1低倍（100X）下捕获纱线截面图2.2激光扫描电子玻纤纱横截面图2.3电子玻纤纱在1000倍下的横截面图像

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