您當(dāng)前的位置：檢測(cè)資訊 > 法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)
嘉峪檢測(cè)網(wǎng) 2019-06-10 15:19
由于碳纖維為束絲狀纖維，一束碳纖維往往由數(shù)千根甚至上萬(wàn)根單絲組成，因此碳纖維的拉伸強(qiáng)度測(cè)試方法包括兩種：復(fù)絲拉伸強(qiáng)度和單絲拉伸強(qiáng)度。隨著碳纖維應(yīng)用領(lǐng)域日益廣泛，世界各國(guó)均制定了各自標(biāo)準(zhǔn)，詳細(xì)標(biāo)準(zhǔn)可見(jiàn)本文后附錄。
01 、碳纖維單絲拉伸強(qiáng)度
碳纖維單絲拉伸強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)測(cè)試與通常的力學(xué)拉伸強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)方法不同，因其脆性的物理特性使得很難通過(guò)采用試驗(yàn)機(jī)夾頭進(jìn)行夾持纖維單絲，此外通過(guò)直接夾持測(cè)試其拉伸強(qiáng)度亦會(huì)對(duì)碳纖維造成一定的傷害，這常使得實(shí)驗(yàn)的斷裂模式常發(fā)生在夾持處，造成了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的失效。
碳纖維單絲拉伸強(qiáng)度檢測(cè)過(guò)程分為：分絲、固定片加固、檢測(cè)三個(gè)步驟，第一步分絲過(guò)程比較麻煩，纖維直徑僅僅幾微米，因此很難分辨是一根還是兩根，第二步將挑選后單絲在紙片上進(jìn)行加固，一旦操作不慎就會(huì)導(dǎo)致纖維斷裂，在最后測(cè)試過(guò)程中被測(cè)試樣的一端夾持在電子式碳纖維強(qiáng)力儀的上夾持器上，試樣另一端夾持在下夾持器上，采用恒定的拉伸速度拉伸試樣，直至試樣斷裂。記錄單次值的斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)等技術(shù)指標(biāo)，試驗(yàn)結(jié)束后儀器自動(dòng)給出所有技術(shù)指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)值。和PC機(jī)聯(lián)機(jī)可獲得實(shí)時(shí)曲線，便于分析技術(shù)數(shù)據(jù)。
測(cè)試設(shè)備：單絲纖維萬(wàn)能測(cè)試儀，該裝置采用氣動(dòng)夾持，半自動(dòng)測(cè)試的方式，其測(cè)力綜合裝置可以測(cè)定普通化纖、高強(qiáng)高模芳綸、高強(qiáng)高模聚乙烯、碳纖維、金屬纖維、玻璃纖維、工程用短纖維等高性能纖維（拉伸強(qiáng)度、模量、斷裂伸長(zhǎng)率）力學(xué)性能。同時(shí)，還可利用振法測(cè)定纖維線密度，可直接顯示線密度單值、平均值和變異系數(shù)。符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T16256-1996、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO1973-1995和國(guó)際化學(xué)纖維標(biāo)準(zhǔn)化局（BISFA）的試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)，適用于單根纖維的線密度測(cè)定，可廣泛應(yīng)用于纖維、紡織等生產(chǎn)企業(yè)、檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)和科研單位。
碳纖維單絲拉伸強(qiáng)度測(cè)試往往需要進(jìn)行30根單絲甚至更多，才能獲得有效值，碳纖維由成千上萬(wàn)根單絲組成，因此單絲拉伸強(qiáng)度很難反映碳纖維拉伸強(qiáng)度真實(shí)值，但單絲拉伸強(qiáng)度測(cè)試后可以通過(guò)單絲強(qiáng)度分度區(qū)間對(duì)纖維離散性進(jìn)行綜合分析。
02 、碳纖維復(fù)絲拉伸強(qiáng)度
1、碳纖維復(fù)絲拉伸性能測(cè)試過(guò)程：
碳纖維復(fù)絲拉伸強(qiáng)度測(cè)試時(shí)可以通過(guò)應(yīng)力應(yīng)變曲線直接獲得碳纖維拉伸強(qiáng)度值，該測(cè)試方法獲得的碳纖維拉伸強(qiáng)度精確度高。其具體測(cè)試流程如下：
首先，將復(fù)絲在一定濃度的樹(shù)脂固化體系溶液中浸膠，取出后放在機(jī)械架上固定；
然后，將機(jī)械架放在烘箱內(nèi)固化處理，取出固化后樣條，按照尺寸規(guī)定做成加強(qiáng)片；
最后，利用萬(wàn)能實(shí)驗(yàn)材料機(jī)進(jìn)行拉伸測(cè)試，進(jìn)行拉伸強(qiáng)度測(cè)試之前，需要進(jìn)行復(fù)絲線密度和體密度的測(cè)試。
2、碳纖維復(fù)絲拉伸性能測(cè)試影響因素：
環(huán)境溫濕度：主要溫度為室溫環(huán)境最適宜，如果溫度過(guò)低，制樣過(guò)程中樹(shù)脂膠液難以對(duì)碳纖維復(fù)絲浸膠，而濕度對(duì)測(cè)試影響更為明顯，一般而言，環(huán)境濕度越大，測(cè)試?yán)鞆?qiáng)度越低，因此碳纖維復(fù)絲拉伸強(qiáng)度測(cè)試時(shí)一般需要恒溫恒濕環(huán)境。
機(jī)械架張力：張力過(guò)大，樹(shù)脂膠液難以完全浸漬復(fù)絲，張力太小，纖維絲束松弛，不利于固化成型，而適度范圍內(nèi)的張力控制可以保證樹(shù)脂膠液對(duì)復(fù)絲充分浸潤(rùn)，又能實(shí)現(xiàn)纖維復(fù)絲呈平直狀態(tài)，因此是影響復(fù)絲拉伸強(qiáng)度的關(guān)鍵因素之一。
3、碳纖維復(fù)絲拉伸性能測(cè)試新技術(shù)：
寧波材料所特種纖維事業(yè)部科研人員經(jīng)過(guò)多年探索發(fā)現(xiàn)在碳纖維復(fù)絲拉伸強(qiáng)度測(cè)試過(guò)程中浸膠時(shí)機(jī)械架張力等因素會(huì)顯著影響最終測(cè)試結(jié)果，為了實(shí)現(xiàn)碳纖維復(fù)絲拉伸強(qiáng)度精確測(cè)試，特種纖維事業(yè)部科研人員設(shè)計(jì)了用于碳纖維復(fù)絲拉伸強(qiáng)度測(cè)試裝置（圖2所示），并開(kāi)發(fā)出了一種可精確測(cè)試碳纖維復(fù)絲拉伸強(qiáng)度方法。
圖2 碳纖維復(fù)絲拉伸強(qiáng)度張力控制機(jī)械架
1、主體支架；2、中心軸；3、繞絲架；4、伸縮桿；5、固定桿；6、碳纖維復(fù)絲
該方法具體操作流程如下：（1）將待測(cè)碳纖維復(fù)絲 6 纏繞在繞絲架 3 上，隨后將纏繞好待測(cè)碳纖維復(fù)絲 6 的繞絲架 3 連同中心軸 2、固定桿 5 和伸縮桿 4 從主體支架 1 上取下，在盛有環(huán)氧樹(shù)脂膠液的金屬底盤(pán)內(nèi)浸膠。（2）將繞絲架 3 連同中心軸 2、固定桿 5 和伸縮桿 4 一起放回主體支架 1 上，通過(guò)伸縮桿 4控制浸膠后碳纖維復(fù)絲 6 的張力，調(diào)節(jié)至碳纖維復(fù)絲 6 平直 .（3）將碳纖維拉伸性能測(cè)試的制樣裝置放進(jìn)鼓風(fēng)干燥箱進(jìn)行烘干，在 120℃烘干 120min，烘干結(jié)束后冷卻，然后剪下固化的碳纖維復(fù)絲 。（4）用強(qiáng)力膠將固化的碳纖維復(fù)絲兩端用牛皮紙固定制備加強(qiáng)片，并于室溫環(huán)境下進(jìn)行碳纖維拉伸性能測(cè)試。
該方法采用碳纖維拉伸性能測(cè)試的專用制樣裝置，通過(guò)繞絲架的轉(zhuǎn)繞圈數(shù)可以設(shè)定待測(cè)同一樣品的數(shù)量 ；而通過(guò)設(shè)定繞絲架中繞絲桿長(zhǎng)度可以設(shè)定待測(cè)樣品的組數(shù)，相比于手工制樣，其效率大大提高。同時(shí)，可通過(guò)調(diào)節(jié)伸縮桿控制浸膠后碳纖維復(fù)絲的張力，調(diào)節(jié)至碳纖維復(fù)絲平直，從而保證了檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。
目前，寧波材料所特種纖維事業(yè)部的碳纖維復(fù)絲拉伸強(qiáng)度測(cè)試方法已經(jīng)通過(guò)通過(guò)中國(guó)合格評(píng)定國(guó)家認(rèn)可委員會(huì)（CNAS）和中國(guó)計(jì)量（CMA）認(rèn)證，可根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及ISO、ASTM等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗(yàn)和提供蓋CNAS和CMA公章的報(bào)告，已經(jīng)為國(guó)內(nèi)數(shù)十家企業(yè)、科研單位提供了檢測(cè)服務(wù)。
03 、附錄：國(guó)內(nèi)外碳纖維拉伸測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)一覽
國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)分類中，碳纖維拉伸涉及到增強(qiáng)塑料、復(fù)合增強(qiáng)材料、航空航天制造用材料。
在中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)分類中，碳纖維拉伸涉及到纖維增強(qiáng)復(fù)合材料、玻璃纖維、合成樹(shù)脂、塑料基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)與通用方法、特殊炭素材料、炭素材料、基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)與通用方法、炭素制品用設(shè)備、復(fù)合材料與固體燃料、人造板、航空與航天用非金屬材料、炭素材料綜合。
中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局、中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)，關(guān)于碳纖維拉伸的標(biāo)準(zhǔn)
GB/T 3362-2017 碳纖維復(fù)絲拉伸性能試驗(yàn)方法
GB/T 31290-2014 碳纖維 單絲拉伸性能的測(cè)定
GB/T 26749-2011 碳纖維.浸膠紗拉伸性能的測(cè)定
GB/T 3362-2005 碳纖維復(fù)絲拉伸性能試驗(yàn)方法
GB/T 3362-1982 碳纖維復(fù)絲拉伸性能檢驗(yàn)方法
JIS K7096-2017 碳纖維增強(qiáng)塑料的透厚度拉伸性能試驗(yàn)方法. 彎曲法
JIS K7094-2012 碳纖維增強(qiáng)塑料空心拉伸強(qiáng)度試驗(yàn)方法
JIS K7094-2012 碳纖維增強(qiáng)塑料空心拉伸強(qiáng)度試驗(yàn)方法
JIS R7608-2007 碳纖維.樹(shù)脂浸漬紗拉伸性能的測(cè)定
JIS R7606-2000 碳纖維.單纖維試樣拉伸特性的測(cè)定
JIS K7087-1996 碳纖維增強(qiáng)塑料的拉伸蠕變?cè)囼?yàn)方法
JIS K7083-1993 碳纖維增強(qiáng)塑料的恒定載荷振幅雙向拉伸疲勞的試驗(yàn)方法
JIS K7079-1991 用加減45度拉伸法和兩對(duì)軌法測(cè)定碳纖維增強(qiáng)塑料的平面剪切性能的試驗(yàn)方法
JIS K7073-1988 碳纖維增強(qiáng)塑料拉伸性能的測(cè)試方法
GOST 32667-2014 碳纖維. 測(cè)定長(zhǎng)絲的拉伸性能
GOST R ISO 10618-2012 碳纖維. 樹(shù)脂浸漬紗拉拉伸性能的測(cè)定方法
NF T25-101-2005 碳纖維.樹(shù)脂浸漬紗拉伸性能的測(cè)定
NF L17-410-1996 航空航天系列.碳纖維增強(qiáng)塑料.單向?qū)訅喊?平行于纖維方向的拉伸試驗(yàn)
NF T25-101-1986 碳纖維.碳纖維浸漬長(zhǎng)絲紗拉伸試驗(yàn)
DIN EN ISO 10618-2004 碳纖維.樹(shù)脂浸漬紗拉伸性能的測(cè)定
BS EN ISO 10618-2004 碳纖維.樹(shù)脂浸漬紗拉伸性能的測(cè)定
BS EN ISO 10618-2000 碳纖維.樹(shù)脂浸漬紗線拉伸特性的測(cè)定
BS EN 2597-1998 碳纖維層壓板材.單向?qū)訅喊宀?垂直于纖維方向的拉伸試驗(yàn)
EN ISO 10618-2004 碳纖維.樹(shù)脂浸漬紗拉伸性能的測(cè)定 ISO 10618-2004
ISO 10618-2004 碳纖維.樹(shù)脂浸漬紗拉伸性能的測(cè)定
ISO 10618-1999 碳纖維 樹(shù)脂浸漬紗拉伸性能的測(cè)定
ISO 11566-1996 碳纖維 單長(zhǎng)絲試樣拉伸性能的測(cè)定
HB 7625-1998 碳纖維復(fù)合材料層合板濕熱環(huán)境下拉伸試驗(yàn)方法
HB 7071-1994 碳纖維復(fù)合材料層合板邊緣分層拉伸試驗(yàn)方法
HB 6740-1993 碳纖維復(fù)合材料層合板開(kāi)孔拉伸試驗(yàn)方法
SAE AMS 3894/17A-1994 碳纖維膠帶和薄皮環(huán)氧樹(shù)脂浸漬G 200(1379) 拉伸8.0(124)模數(shù),120(248)
來(lái)源：中科院寧波材料所
