发泡塑料中内部结构检测方案(工业CT)

LAAN-A-ND024 ApplicationNo.N134News用户服务热线电话： 800-810-0439第一版发行日：2019年8月400-650-0439 ApplicationNews 微焦点X射线 CT系统 用inspeXioTM SMXTM-100CT 观察含 CNF发泡塑料的示例 No.N134 在树脂成品中，通过添加发泡剂并进行热成型而形成的多孔结构的树脂被称为发泡塑料。发泡塑料是轻质的，它内部含有许多空隙，并且具有出色的隔热和缓冲性能。另一方面，由于发泡塑料包含许多空隙，因此其密度低于未发泡塑料，强度低。 为了在增加隔热性的同时保持轻质和强度，可以采用在发泡塑料中添加纤维作为增强材料方法。添加的纤维常使用玻璃纤维和碳纤维等，但是正在研究使用纤维素纳米纤维(以下称CNF) 作为增强材料，这是一种生物源性的高性能新材料。CNF将植物细胞壁的主要成分纤维素微细化到纳米级别，比强度高，重量是铁的1/5，强度却是其5倍以上。实际使用中存在的一个问题是生产成本高，但是它作为继碳纤维之后的一种新型纤维材料，仍然引起了人们的关注。 本文介绍了一个示例，该示例使用 inspeXioSMX-100CT(图1)的微焦点X射线 CT系统，观察包含 CNF作为增强材料的发泡塑料的内部结构。 T. Hashimoto 图1微焦点X射线 CT系统 inspeXioTM SMXTM-100CT 观察包含 CNF的发泡塑料 在此，我们观察到了一片如图2所示的专为拉伸试验制作的高密度聚乙烯(以下称HDPE)样品*1(宽18mm、厚4mm、高40mm)。如表1所示，准备了包含 CNF 和不包含CNF以及不同发泡状态的四种类型的样品。 *1：样品由地方独立行政法人京都市产业技术研究所提供 表1观察样品的种类 ① CNF0%non-foamed ② CNF0% foamed ③ CNF5% non-foamed ④ CNF5% foamed 图 2 HDPE试样样品外观 图3 CNF0 % HDPE 的截面图 ①未发泡材料，②发泡材料(视野40mm) 图3①为不含 CNF 的HDPE 未发泡材料，图3②为发泡材料的截面图。密度越高的部分越显白，密度越低的部分越显黑。与图3①所示的未发泡材料的均质内部结构相比，图3②的发泡材料未显示出均质，内部含有很多不同大小的空隙。 另外，如图4所示，使用相同发泡体的试验样品，将摄影视野从 40mm 减小到6mm 的果果如图5所示。通过缩小视野，可以看到比图3中更小的空隙。 图3扫描范围 图4试验样品的摄影视野 图5 CNF0% HDPE 材泡材料截面图(视野6mm) 图6为添加了5% CNF 的未发泡和发泡材料的截面图，其放大倍数与图3相同。在图6③所示的未发泡材料中发现了如图3①所示的均质结构。在图6④添加了5% CNF 的发泡材料中，与图3②中不含 CNF的发泡材料相同，都能观察到空隙，但是总体上空隙较小，并且在试验样品表面附近几毫米的区域中空隙的数量变少。 与图5相同，图7是将添加了5% CNF 的未发泡材料切小，并将观察视野改变至6mm所拍摄的截面图。在该样品中，在树脂中发现了线性夹杂物，这在不含 CNF 的样品截面图中是看不到的。而在如图8中含有5% CNF的发泡材料中也观察到了类似的线性夹杂物。确认的夹杂物是未解纤至纳米级别的纤维素，此次试验的样品中，在5% CNF 的试验样品中至少包含宽度大于10um 的纤维块。 图65% CNF HDPE截面图③未发泡材料④发泡材料(视野40mm) 图75% CNF HDPE 未发泡材料截面图(视野6mm) 图8 CNF5% HDPE 发泡材料截面图(视野6mm) 结论 此次观察中，通过X射线 CT摄影可以观察是否存在纤维，以及发泡状态不同的塑料的内部结构差异。 岛津应用云 岛津企业管理(中国)有限公司岛津(香港)有限公司 ( http：//www.shimadzu.com.cn ) ( *本资料未经许可不得擅自修改、转载、销售； ) ( *本资料中的所有信息仅供参考，不予任何保证。 ) ( 如有变动，恕不另行通知。 ) 在树脂成品中，通过添加发泡剂并进行热成型而形成的多孔结构的树脂被称为发泡塑料。发泡塑料是轻质的，它内部含有许多空隙，并且具有出色的隔热和缓冲性能。另一方面，由于发泡塑料包含许多空隙，因此其密度低于未发泡塑料，强度低。为了在增加隔热性的同时保持轻质和强度，可以采用在发泡塑料中添加纤维作为增强材料方法。添加的纤维常使用玻璃纤维和碳纤维等，但是正在研究使用纤维素纳米纤维（以下称CNF）作为增强材料，这是一种生物源性的高性能新材料。CNF将植物细胞壁的主要成分纤维素微细化到纳米级别，比强度高，重量是铁的1/5，强度却是其5倍以上。实际使用中存在的一个问题是生产成本高，但是它作为继碳纤维之后的一种新型纤维材料，仍然引起了人们的关注。本文介绍了一个示例，该示例使用inspeXioSMX-100CT的微焦点X射线CT系统，观察包含CNF作为增强材料的发泡塑料的内部结构。