[發明專利]一種碳纖維拉伸性能測試的制樣方法

有效

• 申請號: 201210290367.2
• 申請日: 2012-08-15
• 公開（公告）號: CN102809499A
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發明（設計）人: 李德宏;徐敏軍;支建海;陳禮群;楊建行;錢鑫
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28;G01N3/08
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 劉誠午

技術領域

本發明涉及材料測試樣品的制備方法領域，具體涉及一種碳纖維拉伸性能測試的制樣方法。

背景技術

碳纖維是指碳纖維含量在90％以上的無機材料纖維，它具有密度小、質量輕、高比強度、高比模量、熱膨脹系數小、耐高溫、耐磨損、耐腐蝕、耐疲勞等一系列的優異性能，因此廣泛用在航空航天、體育休閑、民用等領域。

碳纖維力學性能測試的內容主要包括：拉伸強度、拉伸彈性模量、斷裂伸長率、體密度、線密度等，其測試方法已經有國家標準GB/T?3362-2005碳纖維復絲拉伸性能測試方法，在該測試標準中需要對碳纖維復絲進行浸膠預處理。美國標準ASTM?D?4018碳纖維長絲和石墨纖維絲束性能的標準試驗方法，日本標準JIS?K7073-1988等國外標準中也均采用樹脂預浸膠的方法測試碳纖維復絲拉伸強度。國家標準GB/T?3362-2005對測試過程中樣品尺寸、使用浸膠樹脂、試樣中樹脂含量、固化時溫度及時間均有相應的規定及描述。該標準中介紹了手工法浸膠，即剪取500mm長的復絲，用手拿住兩端進入膠液中浸膠，標準中規定測試樣品為10個試樣，因此使用手工法浸膠操作步驟復雜，耗時較長；同時手工浸膠時難以保證絲束具有相同的張力，容易造成絲束彎曲，并最終影響測試結果準確性。

申請公布號為CN?102507283A的中國專利申請公開了一種12K復絲拉伸性能測試試樣的制樣與測試方法，包括：1)配膠：將質量比為100∶45∶150的TDE-85、粉末狀DDM和丙酮混合均勻，得到膠液；2)浸膠：采用纏繞機浸膠，纏繞機膠槽溫度為20℃～35℃，加熱時間為15～30min，將配好的膠液倒入20℃～35℃膠槽內并保溫10min～30min使膠液達到20℃～35℃，對碳纖維復絲浸膠，得到浸膠后的碳纖維復絲，然后取下紗框，準備固化；3)固化：將浸膠結束的碳纖維復絲在室溫下放置5～25min后置于電熱鼓風干燥箱中，分別在60℃、90℃和150℃時分別保溫30～60min，完成了對浸膠后的碳纖維復絲的固化；4)固化結束后，將碳纖維復絲試樣進行定長并裝入試樣袋內；5)待測試的碳纖維復絲試樣用紗布和砂紙包裹進行測試。雖然該技術方案克服了手工制樣不穩定的缺陷以及制樣和測試周期相對較長的不足，但是其制樣過程中采用纏繞機浸膠，不能控制碳纖維復絲的張力，容易使得碳纖維復絲受力不均勻，從而導致碳纖維復絲發生斷裂。

發明內容

本發明提供了一種碳纖維拉伸性能測試的制樣方法，能夠大大降低制樣時間，而且能夠使得測試樣品平直，保證樣品均勻性，并最終保證測試結果的準確性。

一種碳纖維拉伸性能測試的制樣方法，包括以下步驟：

(a)將環氧樹脂、固化劑和丙酮按質量比10∶0.5～2∶10～30配成環氧樹脂膠液；

(b)將待測碳纖維復絲纏繞在碳纖維拉伸性能測試的制樣裝置的繞絲架上，將纏繞好待測碳纖維復絲的繞絲架連同中心軸、固定桿和伸縮桿從主體支架上取下，在環氧樹脂膠液浸膠0.5min～10min；

(c)浸膠完成后抖動繞絲架，然后將繞絲架連同中心軸、固定桿和伸縮桿一起放回主體支架上，再拭去多余膠液，調節伸縮桿控制浸膠后碳纖維復絲的張力，調節至碳纖維復絲平直；

(d)將碳纖維拉伸性能測試的制樣裝置在60℃～150℃烘干30min～120min，冷卻后剪下固化的碳纖維復絲；

(e)將固化的碳纖維復絲制備試樣，并于5℃～40℃下放置5h～48h得到碳纖維拉伸性能測試的測試樣品。

步驟(a)中，作為優選，將環氧樹脂、固化劑和丙酮按質量比10∶0.8～1.2∶15～25配成環氧樹脂膠液，該質量比下配制的環氧樹脂膠液具有更加優異的固化性能。

作為優選，所述的環氧樹脂為E44型環氧樹脂或者E51型環氧樹脂，E44型環氧樹脂、E51型環氧樹脂均為通用牌號的環氧樹脂，E44型環氧樹脂和E51型環氧樹脂可采用如藍星新材料無錫樹脂廠生產的產品。所述的固化劑為三乙烯四胺、二乙烯三胺等中的一種。選擇上述的環氧樹脂和固化劑有利于提高環氧樹脂膠液的固化性能。

所述的環氧樹脂膠液配制完成后需置于密封器具內保存，而環氧樹脂膠液從配制完成到開始使用的間隔時間為1～72小時，并可以重復使用，其間環氧樹脂膠液發生預聚合，在這個時間段內使用，能夠保證環氧樹脂膠液具有較好的固化性能。作為優選，所述環氧樹脂膠液配制完成后密封保存5h～10h使用，能夠使得環氧樹脂膠液具有更優異的固化性能。

步驟(b)中，作為優選，在環氧樹脂膠液浸膠0.5min～3min，使其對待測碳纖維復絲具有更好的固化效果。