碳纖維束絲力學(xué)性能測(cè)試方法

碳纖維束絲力學(xué)性能測(cè)試又叫復(fù)絲力學(xué)性能測(cè)試，顧名思義它是指將一束碳纖維作為整體進(jìn)行拉伸測(cè)試，從而獲得碳纖維的拉伸強(qiáng)度、拉伸模量以及斷裂伸長(zhǎng)率等力學(xué)性能數(shù)據(jù)。碳纖維的束絲力學(xué)性能測(cè)試的關(guān)鍵是在測(cè)試時(shí)絲束內(nèi)所有纖維同時(shí)受力并發(fā)生斷裂，而為了保證絲束同時(shí)斷裂就需要對(duì)碳纖維進(jìn)行上膠處理，使纖維中單絲聚集在一起。

在進(jìn)行碳纖維束絲力學(xué)性能測(cè)試時(shí)，大致流程包括使用浸膠處理、拭去多余膠液、烘箱固化、加強(qiáng)片處理、拉伸測(cè)試。下面列舉常用的操作流程：

文獻(xiàn)1：碳纖維以一定間隔和張力均勻纏繞在框架上；環(huán)氧樹脂和三乙烯四胺按10∶1的質(zhì)量比混合，倒入定量丙酮，攪拌至樹脂和固化劑充分溶解后，放入纏繞好纖維的框架浸潤(rùn)數(shù)分鐘；取出纖維，待纖維中溶劑在室溫下?lián)]發(fā)完全后置于烘箱中固化；固化完全后，以牛皮紙做加強(qiáng)片，用粘接劑將樣品兩端夾持在加強(qiáng)片中即制得測(cè)試用樣品。

文獻(xiàn)2：剪取一根長(zhǎng)度約400mm的碳纖維復(fù)絲，用手拿住兩端浸入環(huán)氧樹脂膠液中，根據(jù)復(fù)絲的粗細(xì)及浸潤(rùn)情況，使其在膠液中浸泡3～5 min，然后將浸過膠的復(fù)絲抖去多余的膠液，并且采用自制設(shè)備施加張力，之后再加一定的張力固定在框架上，使復(fù)絲橫向拉直繃緊在框架上，放置于約室溫12 h (濕度低于60%)下晾干；晾干后把固定著復(fù)絲的框架放在干燥箱內(nèi)進(jìn)行固化；固化完全后, 以厚度0.2～0.4 mm牛皮紙做加強(qiáng)片即制得測(cè)試用樣品。

有關(guān)環(huán)境溫度、膠液濃度、測(cè)試設(shè)備等因素對(duì)碳纖維束絲測(cè)試影響的分析已經(jīng)數(shù)不勝數(shù)，但是我們從上述操作過程中可以看出，很多工序都是要人工操作，這其實(shí)就為最終測(cè)試結(jié)果帶來了不確定因素，比如一位操作熟練的測(cè)試人員和剛上手測(cè)試人員采用同樣的工具和流程測(cè)試結(jié)果會(huì)產(chǎn)生明顯不同。

因此，如何有效降低人工操作帶來的測(cè)試結(jié)果波動(dòng)性對(duì)于碳纖維束絲性能測(cè)試而言至關(guān)重要。下圖為日本東麗自動(dòng)化制樣裝置，能夠有效降低人為因素對(duì)力學(xué)性能測(cè)試的影響。