应用案列 | 气体法真密度仪在玻璃纤维密度测试上的良好应用

玻璃纤维是一种被广泛应用的性能优异的无机非金属材料。玻璃纤维密度的测定对研究纤维结构和物理性能有着重要意义，也是新纤维性能评定的基础。

玻璃纤维，因其纤维长而细的特殊形状，其密度测试相比于块状玻璃的密度测试，难度较高；同时玻璃纤维的密度与块状玻璃的密度之间有一定差异（两者成型工艺不同），因此并不能用块状玻璃的密度来表征同配方玻璃纤维的密度。

现有的玻璃纤维密度测试方法有密度天平法、液体比重法、气流法、沉浮比较法、密度梯度法、线密度估算法。其中沉浮比较法、密度梯度法都需要用四溴乙烷或者三溴甲烷等成分，对人体健康不益且其测试过程较为繁琐，而线密度估算法会因纤维直径偏差以及纤维毛羽的影响，造成此方法的精度偏差较大，难用于精确密度计算。

为得到一个精准高效的玻璃纤维密度测试方案，我们应对现有的测试方法进行评估。排除上述使用中会有明显局限性的几种方法，目前常用的三种测试方式是：密度天平法、液体比重法、气流法（也就是气体膨胀法），对这三种方法进行评估，得到的测定数据如下表所示^[1]：

此3种方法测定玻璃纤维典型粗纱和典型细纱玻璃原丝的纤维密度，从结果来看气流法偏差最小。因气流法测试时，玻璃纤维与介质接触最为完全，同时基本不受人为因素干扰，故而气流法（也就是气体膨胀法）测得的结果重复性最好，偏差最低。

简述一下气流法（气体膨胀法）的作用原理：

通过对两个已知体积的舱室通入惰性气体，根据两个舱室压力的变化来确定样品的体积，从而得到密度数据。气体可以是氦气或者氮气等惰性气体，两者的区别在于氦气分子更小，更加容易进入到样品的孔道当中，测试时间也更短，而氮气的价格更低廉，性价比更高。

安东帕的Ultrapyc5000真密度分析仪是一款气流法作用的全自动密度分析仪。其内置高清触屏，一键式启动测试，并且使用帕尔贴半导体控温系统，可将温度精准、快捷的控制在15℃-50℃的区间内，将温度多结果的影响降到最低，提高测试精度。相比其它传统的密度测试方法，该方法操作简单，并且基本没有人为干扰，系统误差小，测试数据稳定。

Ultrapyc5000这款仪器除了在玻璃纤维密度测试方面有良好的应用反馈外，它还广泛用于测定多孔固体、半固体的样品密度测试，符合多个ASTM、ISO、MIPF和JIS标准，应用广泛。

参考文献：

[1]https://mp.weixin.qq.com/s/WXfO21j9a94RgvxlsQWH5w

参考文献作者：巨石集团有限公司是中国建材股份有限公司玻璃纤维业务的核心企业，以玻璃纤维及制品的生产与销售为主营业务，是我国新材料行业进入资本市场早，企业规模大的上市公司之一。气流法测试部分用到的仪器正是安东帕的全自动密度分析仪。