[發(fā)明專利]一種12k復(fù)絲拉伸性能試樣的制樣與測(cè)試方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110355143.0
• 申請(qǐng)日: 2011-11-10
• 公開（公告）號(hào): CN102507283A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭繼榮;吳斌;徐永花;郭香;李英志;彭衛(wèi)東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安康本材料有限公司
• 主分類號(hào): G01N1/28
• 分類號(hào): G01N1/28;G01N1/30;G01N3/08
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 慕安榮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于復(fù)絲拉伸性能測(cè)試的試樣制樣與測(cè)試方法，特別是12k復(fù)絲拉伸性能測(cè)試的試樣制樣與測(cè)試方法。

背景技術(shù)

由于國(guó)際社會(huì)各個(gè)國(guó)家對(duì)于碳纖維相關(guān)技術(shù)的嚴(yán)格保密，通過檢索文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，通常測(cè)試碳纖維復(fù)絲拉伸性能使用的樹脂主要有縮水甘油醚類環(huán)氧樹脂和脂環(huán)族環(huán)氧化物，固化劑主要有胺類固化劑、酸酐和潛伏型固化劑。制樣方法通常使用樹脂和固化劑配成膠液，浸漬固化然后補(bǔ)強(qiáng)測(cè)試。

碳纖維因其高比強(qiáng)度、高比模量、耐熱、耐腐蝕、耐疲勞、抗蠕變等優(yōu)異特性而被作為一種增強(qiáng)材料廣泛應(yīng)用于航空航天、國(guó)防建設(shè)等領(lǐng)域，其中，聚丙烯腈基碳纖維的應(yīng)用最為廣泛，產(chǎn)量也最高。12k復(fù)絲因其絲束大，成本相對(duì)較低，在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用范圍越來越廣，需求量不斷增加。但是，各碳纖維生產(chǎn)廠家及研究單位，對(duì)于12k復(fù)絲拉伸性能的測(cè)試表征，還不能穩(wěn)定地達(dá)到廠家公布的指標(biāo)，尤其以日本T700系列12k最為明顯，目前，還不能運(yùn)用測(cè)試手段準(zhǔn)確表征廠家公布的這種碳纖維的力學(xué)性能，比如：生產(chǎn)廠家公布的T700系列12k復(fù)絲拉伸強(qiáng)度≥4900MPa，而我們?nèi)霃S測(cè)試不能達(dá)到要求。

通常測(cè)試碳纖維復(fù)絲拉伸性能使用的樹脂主要有縮水甘油醚類環(huán)氧樹脂和脂環(huán)族環(huán)氧化物，固化劑主要有胺類固化劑、酸酐和潛伏型固化劑，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，使用縮水甘油醚類環(huán)氧樹脂和胺類固化劑對(duì)日本T700系列12k碳纖維進(jìn)行檢測(cè)，并不能穩(wěn)定達(dá)到廠家提供的技術(shù)指標(biāo)。針對(duì)復(fù)絲拉伸性能試樣測(cè)試中使用的膠液存在的不足，西安康本材料有限公司在申請(qǐng)?zhí)枮?01110347297.5的發(fā)明創(chuàng)造中提出了一種用于復(fù)絲拉伸性能測(cè)試的膠液。該膠液能夠有效避免碳纖維復(fù)絲的部分?jǐn)嗔咽拐z的性能得到充分發(fā)揮且測(cè)試結(jié)果穩(wěn)定。

目前，國(guó)內(nèi)制樣主要以手工制樣為主，制樣及測(cè)試中，拉伸強(qiáng)度測(cè)試不能穩(wěn)定達(dá)到行業(yè)內(nèi)公認(rèn)的≥4900MPa的產(chǎn)品指標(biāo)值，并且測(cè)試試樣需要補(bǔ)強(qiáng)，制樣和測(cè)試周期相對(duì)較長(zhǎng)。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的測(cè)試指標(biāo)低，測(cè)試試樣性能不穩(wěn)定，以及制樣和測(cè)試周期相對(duì)較長(zhǎng)的不足，本發(fā)明提出了一種12k復(fù)絲拉伸性能試樣的制樣與測(cè)試方法。

本發(fā)明的具體過程包括以下步驟：

步驟1，配膠∶膠液的組分為TDE-85、粉末狀DDM和丙酮，其質(zhì)量百分比為TDE-85∶DDM∶丙酮＝100∶45∶150；按質(zhì)量配比要求依次稱取TDE-85、DDM和丙酮并攪拌至溶液清澈均勻，得到配制好的膠液；

步驟2，浸膠：采用纏繞機(jī)浸膠，纏繞機(jī)膠槽溫度為20～35℃，加熱時(shí)間為15～30min；將配好的膠液倒入加熱至20～35℃膠槽內(nèi)并保溫10～30min使膠液達(dá)到20～35℃；纏繞機(jī)浸膠參數(shù)如下：紗寬1mm，排布間距3mm，排布寬度60mm，纏繞速率50～150mm/s，開始對(duì)碳纖維復(fù)絲浸膠；得到浸膠后的碳纖維復(fù)絲；浸膠結(jié)束后將紗框取下，準(zhǔn)備固化；

步驟3，固化：將浸膠結(jié)束的碳纖維復(fù)絲在室溫下放置5～25min后置于電熱鼓風(fēng)干燥箱中，對(duì)浸膠后的碳纖維復(fù)絲的固化；固化的具體過程是，將電熱鼓風(fēng)干燥箱依次升溫至60℃、90℃和150℃，并在60℃、90℃和150℃時(shí)分別保溫30～60min；至此，完成了對(duì)浸膠后的碳纖維復(fù)絲的固化；

步驟4，整理固化后的碳纖維復(fù)絲：固化結(jié)束后，將碳纖維復(fù)絲取出，剪下固化結(jié)束的碳纖維復(fù)絲試樣，剔除浸膠不充分、膠珠較多的碳纖維復(fù)絲；對(duì)碳纖維復(fù)絲試樣進(jìn)行定長(zhǎng)并裝入試樣袋內(nèi)；

步驟5，測(cè)試：對(duì)定長(zhǎng)后的碳纖維復(fù)絲試樣進(jìn)行拉伸性能測(cè)試；測(cè)試中，空氣壓縮機(jī)的壓力為0.50～0.6MPa，電子萬能材料試驗(yàn)機(jī)對(duì)試樣的拉伸速度為10mm/min，電子萬能材料試驗(yàn)機(jī)的上夾口與下夾口標(biāo)距長(zhǎng)度為200mm；將待測(cè)試的碳纖維復(fù)絲試樣用80目或100目的棕剛玉砂布和W28A金相砂紙包裹；包裹時(shí)，將待測(cè)試的碳纖維復(fù)絲夾入對(duì)折后的砂紙中，在砂紙的外面包裹砂布；砂紙的折痕和砂布的折痕均與復(fù)絲軸向平行；將包裹后的碳纖維復(fù)絲試樣裝入電子萬能材料試驗(yàn)機(jī)的上夾口與下夾口之間進(jìn)行測(cè)試。

經(jīng)分析，現(xiàn)有技術(shù)測(cè)試中，復(fù)絲不是整體斷裂，而經(jīng)常是部分?jǐn)嗔眩拐z的性能沒有發(fā)揮出來，導(dǎo)致了測(cè)試結(jié)果不好。本發(fā)明采用機(jī)器浸膠制樣，有效克服了手工制樣不穩(wěn)定的缺陷，并且固化后的試樣無需補(bǔ)強(qiáng)，更有利于保證復(fù)絲的整束絲的性能的發(fā)揮，能夠快速穩(wěn)定的出具測(cè)試結(jié)果，滿足生產(chǎn)需求及廠家提供的技術(shù)指標(biāo)。

具體測(cè)試結(jié)果(彈性模量測(cè)試使用引伸計(jì)：INSTRON2630-111)如下表。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例一