[發明專利]一種大絲束碳纖維復絲拉伸性能測試試樣及其制樣方法

有效

• 申請號: 201810205355.2
• 申請日: 2018-03-13
• 公開（公告）號: CN108469366B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 朱世鵬;高建麗;楊云華;馮志海;潘月秀;李龍
• 申請（專利權）人: 航天材料及工藝研究所;中國運載火箭技術研究院
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 范曉毅

本發明涉及一種大絲束碳纖維復絲拉伸性能測試試樣及其制樣方法，屬于材料性能測試領域。所述方法包括：施加張力將不小于24k的碳纖維復絲纏繞在框架上；將纏繞復絲的框架進行浸膠、瀝膠、加熱固化，冷卻后將浸膠復絲裁剪成復絲段；在所述復絲段的兩端分別粘貼一組金屬或復合材料加強片，其中，每組包括相對設置的兩片加強片，所述兩片加強片中的至少一片的內表面上貼附有結構膠膜，且貼附時空出了所述內表面的中部區域和四周邊緣區域，所述復絲段兩端位于所述中部區域內；給所述加強片加壓，加熱固化，得到測試試樣。本發明提高了加強片的力學性能及復絲與加強片的粘接強度，避免了制得的試樣在拉伸試驗中出現加強片撕裂破壞及纖維脫粘滑移的問題。

技術領域

本發明涉及一種大絲束碳纖維復絲拉伸性能測試試樣及其制樣方法，屬于材料性能測試領域。

背景技術

碳纖維根據一束纖維中單絲根數可分為大、小絲束。一般而言，將24k(每束纖維中含有24000根單絲)規格以下的稱為小絲束，而將24k及以上規格碳纖維稱為大絲束碳纖維。由于大絲束碳纖維具有價格低、來源容易、性能與小絲束碳纖維相當的優點，其復合材料在基礎設施、運動器材、汽車工業和風電設備等方面應用廣泛，隨著大絲束碳纖維預浸料制備技術發展，今后也將應用于航空航天等領域。

客觀準確測試碳纖維力學性能是質量評價中非常重要的內容，影響到碳纖維復合材料的設計與使用。目前我國碳纖維復絲拉伸性能測試方法采用GB/T 3362-2005標準，但是實踐證明此標準只適合于小絲束(1k、3k、6k和12k等)碳纖維力學性能的測試。目前國內還沒有批量化生產制備大絲束碳纖維，尚無評價大絲束碳纖維復絲拉伸性能的有效方法。參照國標GB/T 3362-2005中的制樣方法制備的24k及以上規格碳纖維標樣，在進行測試時，試樣夾持部位發生撕裂破壞，導致試樣中的纖維絲束滑移，從而導致測試結果與標樣給定值有較大差距。

為滿足未來國產大絲束碳纖維研制與生產評價要求，亟需一種適用于24k及以上規格大絲束碳纖維拉伸性能試樣的制樣方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種大絲束碳纖維復絲拉伸性能測試試樣及其制樣方法，以適用于24k及以上規格大絲束碳纖維拉伸性能測試。

本發明的上述目的主要是通過如下技術方案予以實現的：

一種大絲束碳纖維復絲拉伸性能測試試樣的制樣方法，包括以下步驟：

1)施加張力將不小于24k的碳纖維復絲纏繞在框架上；

2)將纏繞好的復絲進行浸膠、加熱固化，冷卻后裁剪成復絲段；

3)在所述復絲段的兩端分別粘貼一組金屬或復合材料加強片，其中，每組包括相對設置的兩片加強片，所述兩片加強片中的至少一片的內表面上貼附有結構膠膜，且貼附時空出了所述內表面的中部區域和四周邊緣區域，所述復絲段兩端位于所述中部區域；

4)給所述加強片加壓，加熱固化，得到測試試樣。

在一可選實施例中，步驟1)所述張力為1～15N。

在一可選實施例中，步驟2)所述的將纏繞好復絲的框架進行浸膠，包括：

將纏繞好復絲的框架浸入膠液中，所述膠液包括以下質量份組分：

在一可選實施例中，步驟2)中將纏繞好復絲的框架浸入膠液中1～3分鐘，然后瀝膠1～5分鐘。

在一可選實施例中，所述環氧樹脂為1,2-環氧環己烷4,5-二甲酸二縮水甘油酯、鄰苯二甲酸二縮水甘油酯、3,4-環氧環己基3’,4’-環氧環己基甲脂中的至少一種；所述固化劑為四氫苯二甲酸酐、六氫苯二甲酸酐、甲基納迪克酸酐中的至少一種；所述促進劑為N,N-二甲基芐胺、2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚、2-乙基-4-甲基咪唑中的至少一種；所述溶劑為丙酮、甲苯、二甲苯中的至少一種。