[發明專利]一種聚丙烯腈基碳纖維原絲及預氧絲的力學性能檢測方法

在審

• 申請號: 202211032386.5
• 申請日: 2022-08-26
• 公開（公告）號: CN115372142A
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發明（設計）人: 劉納新;雷愛民;李旭東;李學剛;周國十;張赟;武建鵬
• 申請（專利權）人: 山西鋼科碳材料有限公司
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N3/04
• 代理公司: 北京煦潤律師事務所 11522
• 代理人: 梁永芳

本發明是關于一種聚丙烯腈基碳纖維原絲及預氧絲的力學性能檢測方法，用力學性能試驗機對待測束絲進行力學性能檢測；包括如下步驟：根據待測束絲的特點設置檢測參數，建立出待測束絲的拉伸試驗方法；調整力學性能試驗機上的兩個夾具之間的間距，將力學性能試驗機的載荷和位移調整到零點，將試樣夾裝在兩個夾具上，然后，使力學性能試驗機進入拉伸測試過程，直至試樣斷裂；按照以上步驟，對每個待測絲束重復拉伸多個試樣，去除無效試樣，保留有效試樣，取平均值作為檢測結果。本發明用于提供一種操作簡單、快速，結果準確、離散較小的碳纖維原絲和預氧絲的束絲力學性能檢測方法，以滿足原絲和碳纖維生產工序快速提供力學性能檢測數據的要求。

技術領域

本發明涉及一種碳纖維技術領域，特別是涉及一種聚丙烯腈基碳纖維原絲及預氧絲的力學性能檢測方法。

背景技術

聚丙烯腈基碳纖維原絲(以下簡稱原絲)和預氧絲作為碳纖維前驅體，其力學性能指標的高低直接影響著碳纖維的力學性能大小。目前，關于原絲和預氧絲的力學性能指標(如，拉伸斷裂強度、斷裂強度的變異系數、斷裂伸長率、斷裂伸長變異系數以及模量等)的檢測方法。對于預氧絲的力學性能檢測方法，則未查閱到相關標準。

在FZ/T 54065-2012《聚丙烯腈基碳纖維原絲》標準中，力學性能指標的檢測方法引用的是GB/T19975《高強化纖長絲拉伸性能試驗方法》和 GB/T14337《化學纖維短切纖維拉伸性能試驗方法》。

其中，GB/T19975《高強化纖長絲拉伸性能試驗方法》中檢測用試樣為原絲束絲。但是，其至少存在如下問題：(1)對于初始模量的檢測方法，檢測過程需要在拉伸曲線上找出強力變化隨伸長變化最大時的點，并求出該點切線的斜率，操作比較繁瑣。(2)其中的8.2.7條規定在試驗之前對無捻長絲加捻，針對芳綸纖維，捻數給的單位為捻/米，且需打捻的捻數較多，但對于試驗之前如何對原絲的長絲加捻沒有給出具體的規定；(3)在夾具上如何夾持原絲以防止夾持過程中原絲發生解捻或打滑沒有給出具體的規定。(4)在斷裂強度拉伸測試過程中，夾持間距大，需要的試樣長度長(500mm)，拉伸速度為250mm/min，但是，拉伸速度過快會影響檢測精度。(5)每個樣品測試5次，對于碳纖維原絲來講試驗次數過少，不具有代表性。總之，該方法主要針對的是超高分子量聚乙烯纖維、芳綸等，對于碳纖維原絲的拉伸性能針對性不強。

而GB/T14337《化學纖維短切纖維拉伸性能試驗方法》適用于原絲的單絲力學性能的檢測。在檢測過程中需要在原絲束絲中剝離抽取出其中的一個單絲，然后將其固定在張力夾上，其操作過程要求特別精細繁瑣，不適用于大生產的快速檢測以及時指導生產線的工藝調整。

另外，中復神鷹碳纖維有限責任公司的企業標準Q/320705WAF 13-2017、 Q/320705WAF 14-2017和Q/320705WAF 15-2017等標準中對于原絲力學性能的檢測方法同樣引用了GB/T14337《化學纖維短切纖維拉伸性能試驗方法》，同樣不適應于原絲指標的快速檢測。

綜上，亟需一種操作簡單、快速，結果準確、離散系數較小的碳纖維原絲和預氧絲的束絲力學性能檢測方法，以滿足原絲和碳纖維生產工序的快速提供力學性能檢測數據的要求。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種聚丙烯腈基碳纖維原絲及預氧絲的力學性能檢測方法，主要目的在于提供一種操作簡單、快速，結果準確、離散系數較小的碳纖維原絲和預氧絲的束絲力學性能檢測方法，以滿足原絲和碳纖維生產工序的快速提供力學性能檢測數據的要求。

為達到上述目的，本發明主要提供如下技術方案：

一方面，本發明的實施例提供一種聚丙烯腈基碳纖維原絲及預氧絲的力學性能檢測方法，采用力學性能試驗機對待測束絲進行力學性能檢測；其中，待測束絲為聚丙烯腈基碳纖維原絲束絲或聚丙烯腈基碳纖維預氧絲束絲，其包括如下步驟：