GB T 3362-2005 碳纤维复丝拉伸性能试验方法.pdf

1、ICS 83. 120 Q 23 gB 中华人民共和国国家标准GB/T 3362-2005 代替GB/T3362二1982碳纤维复丝拉伸性能试验方法Test methods for tensile properties of carbon fiber multifilament 2005-05-18发布2005-12-01实施中华人民共和国国家质量监督检验检瘦总局也古中国国家标准化管理委员会&叩GB/T 3362-2005 目。昌本标准对应于ASTMD4018-99(碳和石墨连续纤维丝束性能标准试验方法)，与ASTMD4018-99 的一致性程度为非等效，主要技术差异如下:本标准中试样的树脂含

2、量为35%50%, ASTM D4018-99为35%60%;本标准中加强片为纸片或金属片，ASTM D4018-99中还可烧铸树脂加强片;一一本标准中要求至少6个有效试样，ASTMD4018-99中要求至少4个有效试样;一一本标准中试验机拉伸速度为1mm/min 20 mm/min, ASTM D4018-99中为最大允许250 mm/min; 本标准中适用于1K至12K碳纤维复丝的测定，ASTM D4018-99中未限定碳纤维复丝的K数大小。本标准代替GB/T3362一1982(碳纤维复丝拉伸性能试验方法。本标准与GB/T3362-1982主要区别如下:一一增加了适用于1K至12K碳纤维复

3、丝的测定，12K以上的碳纤维复丝可参照使用(见第I章); 增加了规范性引用文件一章(见第2章); 一增加了术语和定义一章(见第3章); 一增加了原理一章(见第4章); 一一增加了试验设备要求(1982年版的第2章，本版的第5章h一一一采用引伸计法测试，不采用横梁位移法测试(1982年版的第2章、5.2、附录D.本版的第5章、第8章); 加强片之间的试样民度改为150mm，改进了加强片的材料、厚度和结构(1982年版的第1章，本版的第6章); 一一一修改了试验环境条件(1982年版的第3章，本版的7.1) ; 一一增加了仲裁试验加载速度为2mm/min (1982年版的4.2，本版的7.2) ;

4、 一一增加了施加初载的要求(见第8章)。本标准的附录C为规范性附录，附录A、附录B为资料性附录。本标准由中国建筑材料工业协会提出。本标准由全国纤维增强塑料标准化技术委员会归口。本标准主要起草单位:中国航空工业第一集团航空材料研究院。本标准主要起草人:瞿全胜、叶宏军、刘俊仙。本标准于1982年首次发布，2005年第一次修订。GB/T 3362-2005 碳纤维复丝拉伸性能试验方法1 范围本标准规定了碳纤维复丝拉伸性能试验方法的设备试样、试验条件、程序、试验结果和试验报告。测定其拉伸强度、拉伸弹性模量和断裂伸长率。2 规范性引用文件3. 1 下列术复丝长丝的4 原理碳纤维伸强度由破坏面积用线密度5

5、 试验设备5.1 试验机按GB/T1446 5.2 引伸计引伸计的重量应不影5.3 夹具夹具与试验机相连时，要确保试5.4 鼓凤干燥箱日期的引用文件，其随后所有标准达成协议的各方研究定。碳纤维复丝的截有足够的空间，能加热到需要的温度，使框架上的浸胶纤维固化，温度控制精度:!:20C。6 试样6. 1 试样敢量、形状及尺寸6. 1. 1 每组试验测10个试样。有效试样应不少于6个。6. 1. 2 测定碳纤维复丝拉伸性能用试样的形状及尺寸如图1所示。6.2 试样制备6.2.1 试样由碳纤维复丝浸渍环氧树脂胶液制成。供参考的树脂股液配方参见附录A。1 GB/T 3362-2005 6.2.2 碳纤维

6、复丝在浸胶前应预先按7.1规定进行状态调节。6.2.3 碳纤维复丝可用于工法或机器法浸胶。用于工法浸胶参见附录B。6.2.41K，3K碳纤维复丝试样，按图1a)贴加强片，加强片为O.2 mmO. 4 mm厚的纸板。6K、12 K碳纤维复丝试样，按图1b)粘贴加强片，加强片为1mm1. 5mm厚的纸板或金属板。可用任何室温固化的胶粘剂粘贴加强片。6.3 试样外观和含胶量6.3. 1 试样应均匀浸胶，光滑，平直，无缺陷。6.3.2 由复丝捏胶制成的试样，应控制树脂含量在35%50%。单位为毫米Tay-lt4 CN 目150 白丁飞a) 50 150 2 o b) 1一碳纤维复丝试样;2一加强片。圈

7、1试样的形状及尺寸示意图7 试验条件7. 1 按GB/T1446-2005中的规定。7.2 加载速度为1mm/miw-20 mm/min。仲裁试验加载速度为2mm/mino8 程序8. 1 试样外观检查按GB/T1446-2005中的规定。8.2 试样状态调节按GB/T1446-2005中的规定。8.3 测量合格试样在加强片之间的试样长度，精确到0.5mm。8.4 设置所用数据记录或采集设备的速度。8.5 试样装入试验机的夹头，要求复丝和夹头的加载轴线相重合。8.6 对试样施加初始载荷(约为破坏载荷的5%)，检查并调整试样及应变测量仪表，使系统处于正常工作状态。8. 7 启动试验机和数据记录或

8、采集设备，担!。试试样直至破坏。记录破坏载荷(或最大载荷).以及试样的破坏形式。8.8 若试样出现以下情况应予以作废:a) 试样破坏在明显内部缺陷处;b) 试样破坏在夹具内或试样断裂处离夹紧处的距离小于10mm。2 8. 9 同批有效试样不足6个时，应重新进行试验。9 试验结果9.1 复丝拉伸强度拉伸强度按式(1)计算:AU -ti L -t p一 式中:t一一一拉伸强度，单位为兆帕(MPa); p一破坏载荷，单位为牛(N); Pf一复丝的密度，单位为千克每立方米(kg/m3); t一复丝的线密度，单位为千克每米(kg/m); 注:复丝的密度、线密度测定方法见附录C。9.2 拉伸弹性模量拉伸弹

9、性模量按式(2)计算:E，一t.PXf L 1一一一一一一一二X10 9 t l:.L 式中tE，一一拉伸弹性模量，单位为干兆帕(GPa); t.P-由庇力应变曲线初始直线段上截取的载荷值，单位为牛(N); f 一同(1)式;t一一同(1)式;L一一加强片之间的试样长度，单位为毫米(mm);t.L-加强片之间的试样氏度对应于l:.P的变形增量，单位为毫米(mm)。9. 3 断裂伸长率复丝的断裂伸民率按式(3)计算:八I白Ett二-F、x100% 式中te, 一断裂伸长率，%;L-同(2)式;l:.Lb一一断裂伸伏，单位为毫米(mm)。9.4 算术平均值、标准误差和离散系数的计算按GB/T144

10、62005中的规定。10 试验报告试验报告应至少包括以下各项内容:a) 纤维的生产厂、类型和牌号:b) 试验方法和标准号;c) 浸渣复丝的树脂、漫胶方法和试样的树脂含量pd) 试验机型号、加载速度;e) 试验结果，包括线密度、密度、拉伸性能;f) 试验人员、试验日期及其他需要说明的情况。GB/T 3362-2005 . ( 1 ) . ( 2 ) . ( 3 ) 3 GB/T 3362-2005 附录A(资料性附录)漫渍碳纤维复丝树脂胶液的配方及固化条件树脂应与碳纤维及其使用的表面处理剂匹配，固化后树脂的断裂伸长率应是碳纤维断裂伸长率的2倍以上。一般满足使用的树脂是双酣A(或双酣F)环氧和二乙

11、烯二腊的温合物。可采用下列配方及相应固化条件中的任何一种:A. 1 F-48酣醒环氧树脂每10g加三氟化跚-单乙股固化剂0.3g，以丙酣作溶剂。浸胶复丝晾干后，于170土20C固化不少于30min。固化后树脂的断裂伸长率为2.2%(典型值)。A.2 E-44环氧树脂每10g加三乙烯四肢固化剂1g，以丙酣作溶剂。浸胶复丝晾干后，于120土20C固化不少于30mino固化后树脂的断裂伸长率为2.3%(典型值)。A.3 E-51环氧树脂每10g加三乙烯四肢固化剂1g，以丙酣作榕剂。浸胶复丝晾干后，于120士20C固化不少于30min。固化后树脂的断裂伸长率为2.1%(典型值)。4 GB/T 3362

12、-2005 附录B(资料性附录)碳纤维复丝手工漫股法B.l 剪取一根约500mm长的复丝，用手拿住两端浸入胶液中，根据复丝的粗细及上胶情况，使其在胶液中往返一次或数次，甚至浸泡几分钟。B.2 浸过胶的复丝，抖去多余的胶液，加一定的张力，固定在框架上，使复丝横向拉直绷紧在框架上，在室温下晾干。B.3 把固定着复丝的框架放在鼓风干燥内进行固化。B.4 按图1尺寸截取复丝。5 GB/T 3362-2005 附录C(规范性附录)碳纤维复丝线密度和密度测定法C.1 样品准备测定纤维复丝线密度和纤维密度用的嵌纤维样品试验前应在3.1规定的条件F至少放置24h。C.2 复丝绒密度的测定C. 2.1 把纤维复

13、丝拉直，截取三根1米长的复丝，测量长度精确到土0.5mmo C.2.2 用万分之一天平称量样品，精确到0.0001 g。取三根复丝样品测量结果的算术平均值，作为复丝线密度(t)0 C.3 纤维密度的测定测定碳纤维的密度，可用浮沉法，也可用密度梯度法。C. 3.1 用浮沉法测碳纤维密度C. 3.1.1 选择适当榕剂洗去复丝的表面处理剂，干燥后取用。C. 3. 1. 2 将化学纯的正庚烧和二澳乙炕配成密度和所测纤维密度相近似的?昆合液，注入带盖量筒内。C. 3. 1. 3 用剪刀将纤维复丝剪成(0.51) mm长的纤维末，放入带盖量筒内的泪合液巾，用玻璃棒搅拌，使纤维末分散在1昆合液中，盖上磨口盖

14、。将带盖量筒放在(25:1:l)OC的恒温水浴中，带盖量筒的盖子及颈部要露出水面。C. 3.1.4 观察混合液。如纤维在1昆合液里上浮或下沉，则需要相应加入正庚皖或二澳乙饶，以调节混合液密度，直至纤维末在?昆合液内均匀分布。在(25士l)OC的水浴中放置4h，如纤维末在混合液内仍均匀分布，即可认为混合液的密度与纤维的密度已经相同。C. 3.1.5 用比重计测量该温度下泪合液的密度，测得的混合液密度的数值就是纤维的密度值(d)。C. 3. 2 用密度梯度曾法测碳纤维密度C. 3. 2.1 密度梯度臂的配制将四氯化碳(密度1596 kg/m3)与三澳甲:皖(密度2890 kg/旷)两种液体，按比例

15、配制成密度不同的混合液体。重液和轻液可以是纯的溶剂，也可以是两种液体的海合液，按容积法确定四氯化碳和三澳甲皖的体积，计算公式如下:rn V:1 a十2(V a) 式中:pm 混合液的密度，单位为千克每立方米(kg/町hV一一混合液的体积，单位为立方米(旷); Pl 重液的密度，单位为千克每立方米(kg/m3);2一一轻液的密度，单位为千克每立方米比g/町ha 重液的体积，单位为立方米(m3); (Va)一一轻液的体积，单位为立方米(m3)。( C. 1 ) 不同密度的泪合液体，用精度为0.001的比重计，检查泪合液的密度，如密度和所需密度有偏差，可以补加轻液或重液，直至达到所要求的密度为止。然

16、后由轻到重依次将各组分的?昆合液，通过一个带漏斗的直径为(0.81) mm的毛细管加入带刻度的带盖梯度管中，梯度管见图C。当加完最后一组泪合液后，轻轻取出毛细管，将梯度管的盖子盖上，置于(25士0.5)oC的恒强水浴中，静止24h，稳定后即可GB/T 3362-2005 使用。固C.l密度梯度曾C. 3. 2. 2 密度梯度管的校验将特制标准密度小球(45)粒，按密度由大到小依次技入管中。经平衡4h后，通过测高仪求得各标准球的相对高度。借助已知标准球密度求得该梯度管的高度-密度曲线，在曲线中接近直线部分的高度要不小于50mm，并且直线部分每10mm高液柱的密度相差在2kg/m3以内方可使用。C

17、.3.2.3 试样的准备先将复丝整理成束，然后抽出小柬打成4只直径约为5mm的圆形小圈，要求小圈形试样表面光滑，无毛丝。对各种上胶纤维用适当方法脱去表面处理剂，一般用丙嗣浸泡4h左右。在600C烘箱中烘干2h，然后在干燥器中冷却0.5h。将干燥纤维试样浸没在与纤维密度相近的混合液中，放在离心机的试管里，以每分钟2000转的速度离心脱泡15min，排除试样中的空气。C. 3. 2. 4 密度的测试将离心脱泡后的试样，迅速移入梯度管，平衡4h，用测高仪测出试样的高度以及与相对应的标准球的高度。C. 3. 2. 5 密度的计算根据标准球的已知密度，用内插法按相对高度比值求得复丝的密度值，计算公式如下

18、:X -b, PI =丁E飞P.-fJh)十fJh式中:f一一复丝的密度，单位为千克每立方米(kg/m3); X一一试样的高度，单位为毫米(mm);a 重球的高度，单位为毫米(mm);b 轻球的高度，单位为毫米(mm);a一一重球密度，单位为千克每立方米(kg/m3);fJh 轻球密度，单位为千克每立方米(kg/m3)。.( C.2 ) 的OONe-NU肉的同阁。华人民共和国家标准碳纤维复丝拉伸性能试验方法GB/T 33622005 国中晤中国标准出版社出版发行北京复兴门外三里河北街16号邮政编码:100045网址电话:6852394668517548 中国标准出版社秦皇岛印刷厂印刷各地新华书店经销:提印张0.75字数14千字2005年11月第次印刷开本880X12301/16 2005年11月第一版9晤定价10.00元如有印装差错由本社发行中心调换版权专有侵权必究举报电话:(010)68533533书号:155066. 1-26507