發(fā)布時間：2020-11-21 03:12

　　 電子級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玻璃纖維組成。隨著科技的進步和電子信息技術(shù)的高速發(fā)展,電子級玻璃纖維幾乎應(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、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程中會在其表面涂覆紡織型浸潤劑,烘干后對玻纖紗起到保護、集束和抗靜電等作用。為了評價紡織型浸潤劑對電子玻纖紗的浸潤效果并給出其評價標(biāo)準(zhǔn),本課題基于圖像分析的方法對涂覆紡織型浸潤劑的電子玻纖紗的橫截面的輪廓和纖維參數(shù)進行了提取和分析。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、面積和中心點坐標(biāo)等參數(shù)信息,該方法具有樣品制備簡單、圖像獲取容易和參數(shù)提取準(zhǔn)確等優(yōu)點。在對電子玻纖紗集束性的分析過程中,提出了電子玻纖紗橫截面中纖維成團數(shù)量、纖維成簇率、纖維填充率(BF)和纖維的理論相對平均距離(TRAFD)等評價纖維集束程度的指標(biāo)。對電子玻纖紗集束性的分析過程中,提出了電子玻纖紗橫截的最小矩形長寬比、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值等評價紗線集束性的指標(biāo)。結(jié)合評價指標(biāo),對5個涂覆紡織型浸潤劑的玻纖紗樣品的纖維集束程度和紗線成帶性進行了綜合評價。并對其評價結(jié)果進行等級排序,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,證明了評價指標(biāo)的可行性。基于評價結(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價標(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價結(jié)果分為三個等級,增加了對電子玻纖紗纖維集束性和紗線成帶性評價的靈活性,也對改善浸潤劑質(zhì)量起到很好的參照作用。分別采用縱向法和橫向法對紡織型浸潤劑在玻纖維形成的皮膜厚度進行了測量,結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩種測量方法測得的結(jié)果是一致的,浸潤劑在玻璃纖維表面形成的皮膜厚度極薄,在0.2μm以內(nèi)。通過觀察玻纖原絲中纖維縱截面的SEM圖像,發(fā)現(xiàn)浸潤劑在玻纖表面形成的皮膜不是均勻連續(xù)的,伴有細小顆粒、瘤狀物甚至是凸起的殼片。
【學(xué)位單位】：中原工學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2020
【中圖分類】：TS195.6
【部分圖文】：

3時引入了淀粉型紡織浸潤劑。但浸潤劑的配方復(fù)雜且各國企業(yè)對其進行了極為嚴格的保密，再加上我國引入的時間較晚，造成浸潤劑的質(zhì)量與日本及歐美發(fā)達國家有著不小的差距。圖1.1玻纖拉制流程示意圖1.2.2國內(nèi)外玻璃纖維浸潤劑的研究現(xiàn)狀目前，國內(nèi)改性淀粉的研發(fā)技術(shù)水平與日本、美國等發(fā)達國家之間仍然存在著不小的差距[26-28]。與歐美等發(fā)達國家的玻纖浸潤劑相比，國內(nèi)浸潤劑品種更新?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內(nèi)引入淀粉型浸潤劑的時間較晚，研發(fā)人員的研究力量相對比較薄弱；缺少關(guān)鍵的生產(chǎn)設(shè)備，缺乏必要的浸潤劑效果評價手段；相關(guān)企業(yè)之間技術(shù)過于嚴格保密，缺少必要的技術(shù)溝通與合作等[29-31]。國內(nèi)的浸潤劑研發(fā)商主要有杭州市化工研究院、重慶國際復(fù)合材料股份有限公司和西安近代化學(xué)研究所等，目前只有重慶國際復(fù)合材料股份有限公司研發(fā)的淀粉型浸潤劑在市場上銷售，且國內(nèi)玻纖和浸潤劑生產(chǎn)廠家的的淀粉原料以及其他組分原材料都依賴從國外進口[32-35]。與國內(nèi)不同的是，一直以來日本和歐美國家對玻璃纖維浸潤劑的研發(fā)力度不斷加大。截止到現(xiàn)在，發(fā)達國家對淀粉型玻璃纖維浸潤劑的研發(fā)技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟。從事淀粉型浸潤劑原材料研發(fā)與生產(chǎn)的公司主要集中在日本和歐美國家，例如日本的CPC-NSK技術(shù)株式會社、美國國家淀粉化學(xué)公司(NSCC)和荷蘭AVEBE公司等。另外，美國的OCF公司和PPG公司不但是玻纖生產(chǎn)巨頭，同時也是玻纖浸潤劑研發(fā)和生產(chǎn)的巨頭企業(yè)。

8學(xué)系統(tǒng)和物鏡聚光至所拍攝的樣品上，聚光后的點光源對樣品拍攝面利用X-Y掃描光學(xué)系統(tǒng)在觀察視野內(nèi)進行面掃描，該過程系統(tǒng)將觀察視野自動分割成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)對樣品進行面掃描，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，以此來獲取樣品的共聚焦激光圖像。本研究以分別經(jīng)不同批次浸潤劑浸潤后所生產(chǎn)的D900電子級玻纖紗（5.6tex）為實驗樣品，KeyenceVK-X110激光顯微鏡為實驗儀器，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上。（2）首先，在低倍下（100倍）下觀察紗束截面，通過調(diào)節(jié)載物臺的位置，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。然后分別通過調(diào)節(jié)顯微鏡的粗準(zhǔn)焦螺旋和細準(zhǔn)焦螺旋來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試圖像。（4）在高倍（1000倍）下觀察到清晰的紗束截面后，進入觀察系統(tǒng)的專家模式，基于激光顯微鏡的共聚焦原理，分別手動調(diào)節(jié)上、下位，距離約20μm，將激光亮度調(diào)至8400左右后，點擊開始測量，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

8學(xué)系統(tǒng)和物鏡聚光至所拍攝的樣品上，聚光后的點光源對樣品拍攝面利用X-Y掃描光學(xué)系統(tǒng)在觀察視野內(nèi)進行面掃描，該過程系統(tǒng)將觀察視野自動分割成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)對樣品進行面掃描，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，以此來獲取樣品的共聚焦激光圖像。本研究以分別經(jīng)不同批次浸潤劑浸潤后所生產(chǎn)的D900電子級玻纖紗（5.6tex）為實驗樣品，KeyenceVK-X110激光顯微鏡為實驗儀器，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上。（2）首先，在低倍下（100倍）下觀察紗束截面，通過調(diào)節(jié)載物臺的位置，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。然后分別通過調(diào)節(jié)顯微鏡的粗準(zhǔn)焦螺旋和細準(zhǔn)焦螺旋來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試圖像。（4）在高倍（1000倍）下觀察到清晰的紗束截面后，進入觀察系統(tǒng)的專家模式，基于激光顯微鏡的共聚焦原理，分別手動調(diào)節(jié)上、下位，距離約20μm，將激光亮度調(diào)至8400左右后，點擊開始測量，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
【參考文獻】

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本文編號：2892433