[發明專利]制備碳纖維復合材料層間剪切強度樣條的方法

在審

• 申請號: 201810285501.7
• 申請日: 2018-04-03
• 公開（公告）號: CN108426760A
• 公開（公告）日: 2018-08-21
• 發明（設計）人: 劉艷艷;邱偉峰;張順;林萍
• 申請（專利權）人: 威海拓展纖維有限公司
• 主分類號: G01N1/36
• 分類號: G01N1/36;G01N1/28;G01N3/24
• 代理公司: 威海科星專利事務所 37202
• 代理人: 于濤

本發明涉及一種制備復合材料層間剪切強度樣條方法，屬于復合材料的測試領域。a)在制樣之前，根據碳纖維的規格和復合材料樣條中纖維的含量計算所需碳纖維的根數；b)稱量并配制適量的環氧樹脂膠液，將其放入烘箱中熱熔至透明狀；c)將碳纖維置于退卷裝置上，將其導入浸膠槽，將熱熔后的環氧樹脂膠液倒入浸膠槽中，沒過纖維，并在纏絲板上纏繞相應根數浸漬膠液后的纖維；d)用刀片取下纏絲板上浸漬膠液的纖維，對稱折疊3次后，平直放入提前在烘箱中預熱且均勻涂有脫模劑的模具槽體的凹槽中；e)將纖維和槽體一并放入140℃的烘箱中加熱60min，膠液變硬時取出模具槽體，放回140℃烘箱中繼續加熱60?90min，取出后再次加壓150?280N·m，再放入160℃烘箱中固化2?4h后，冷卻、脫模切割成所需尺寸測試樣條。

技術領域

本發明涉及復合材料測試領域，具體地說是一種制備碳纖維復合材料層間剪切強度樣條的方法。

背景技術

碳纖維是經1300-1600℃高溫炭化制得的含碳量高達90％以上的新型碳材料，具有高比強度、高比模量、耐高溫、耐腐蝕、耐疲勞、抗輻射、導電、傳熱、減震、降噪等優異性能，被廣泛應用于航空、航天等高科技領域，是重要的戰略物資。作為一種脆性材料，碳纖維很少單獨使用，多與環氧樹脂結合制成復合材料以充分發揮其優良性能,由于碳纖維增強樹脂基復合材料的力學性能取決于樹脂基體與增強碳纖維界面的粘接性能，因此，常用碳纖維層間剪切強度的高低來衡量粘接性能的好壞，目前，制備碳纖維層間剪切強度樣條通常采用的流程為：一種是利用退卷裝置對碳纖維絲束進行退卷，然后經導絲輥導入膠液槽，經纏繞輥卷繞形成單向預浸布，另一種是經涂膜工序對樹脂進行均勻涂膜，然后經浸膠工序制得單向預浸料，再經過剪切、疊層、真空壓合、干燥制成平板和機械加工工序切割成符合要求的樣條，這兩種制樣方式不僅工藝復雜、流程長，而且制樣設備占據空間大，不適合在實驗室使用單人無法完成制樣操作，另外，制樣過程中需要的碳纖維筒數多，也會造成不必要的浪費。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提供一種制備碳纖維復合材料層間剪切強度樣條的方法，通過樣條的層間剪切強度實驗可有效監控碳纖維復合材料生產過程中纖維表面的粘接性能和效果，為碳纖維復合材料產品質量的提高改進提供實驗數據，該方法具有以下優點:制樣快速、操作簡單、設備占據空間小適合單人在實驗室獨立操作，節約成本碳纖維材料消耗低。

本發明為了解決上述技術問題，提供一種制備碳纖維層間剪切強度樣條的方法，包括以下步驟：

a)在制樣之前，根據碳纖維的規格和復合材料樣條中纖維的含量計算所需碳纖維的根數：假設樣條中碳纖維所占體積分數為f，層間剪切樣條寬度為b mm，制樣的厚度為h mm，每根碳纖維絲束的密度為Dg/cm³，碳纖維絲束的線密度為dg/km，則所需碳纖維根數N應滿足公式：N=1000fbh /(d/D)；

b)稱量并配制適量的環氧樹脂膠液，將其放入烘箱中熱熔至透明狀；

c)將碳纖維置于退卷裝置上，施加5-15N的退卷張力將其導入浸膠槽，將熱熔后的環氧樹脂膠液倒入浸膠槽中，沒過纖維，并在纏絲板上纏繞相應根數浸漬膠液后的纖維；

d)用刀片取下纏絲板上浸漬膠液的纖維，對稱折疊3次后，在纖維兩端施加一定的張力，平直放入提前在烘箱中預熱且均勻涂有脫模劑的模具槽體的凹槽中；

e )將纖維和槽體一并放入140℃的烘箱中加熱60min，膠液變硬時取出模具槽體，將槽體和上蓋契合后加壓至槽體和上蓋之間留有約0.5-0.8mm的縫隙時，放回140℃烘箱中繼續加熱60-90min，取出后再次加壓150-280N·m，再放入160℃烘箱中固化2-4h后，冷卻、脫模切割成所需尺寸測試樣條。