1、UDC &78.077:町7.52中堕|国一GB 3362-3366-82 方Test method of carbon fiber strands 1982-12-28发布1983-10-01 和录批准:GB 336282 GB 3363-82 GB 3364-82 GB 3365-82 GB 3366-82 目录碳纤维复丝拉伸性能检验方法Test method for tensile p叫Jertiesof carhon fiher strands 维复丝纤维根数检验方法(显微镜法). Test method for number of filaments in carhon fiber
2、strands by microscopy 碳纤维直径和当量直径检验方法(显微镜法). . Test method for diameter and equivalent diameter of carbon fiber by mtcroscopy 碳纤维增强塑料孔隙含量检验方法(显微镜法.Test method for void content of carhon fiber reinforced plastics by ffilcroscopy 碳纤维增强塑料纤维休积含量检验方法(显微镜法). Test method for volume content of fiber of咀rhonf
3、iber reinforced plastics by microscopy (1 ) (10) (13) (19) (22) 中华人民共和国国家标准UDC 678.0 :677.52 : 620.172 GB 3362-82 验方法拉伸性碳纤Test method for tensile properties of carbon fiber strands 本方法适用于将碳纤维复丝浸胶后测定其拉伸强度、拉伸弹性模量和断裂伸长率。试样1 fflj! 自- -1. 1 试样形状及尺寸测定碳纤维复丝拉伸性能用的试样形状及尺寸如图1所示。200 图l重丝营加强班片1. 2 试样制备1. 2.1 试样
4、由碳纤维复丝浸渍环氧基树脂胶液制成。供参考的胶液配方见附录A。1. 2. 2 碳纤维复丝在浸胶前应预先在3.1规定的条件下至少放置24h。1. 2. 3 纤维复丝可用手工法或机器法浸胶。手工浸胶法参考附录B。1. 2. 4 试样按图1要求的尺寸，在两端用。.2-0.4mm厚的纸片胶固o可用任何室温固化的胶粘剂。1. 3 试样外观和含胶量1. 3. 1 试样应浸胶均匀，光滑，1. 3.2 由复丝浸胶制成的试样，平直，无缺陷。含胶量应控制在35%-50%的范围内。试验设备2 2.1 采用无惯性拉力机。载荷相对误差不超过+1%。备有自动记录负荷-变形曲线的装置。记录仪装置走纸速度误差不超过+1 %。
5、试验条件z 试验标准环境条件，温度为23+20C，空气相对温度为50+5 %。在其他条件下进行试验时，应将试验环境温度和空气相对温度在试验报告中注明。3.1 3.2 试验步骤4.1 检查试样外观。测量试样标距，精确到0.5mm。4 1983-10-01实施一一-，一1 国家标准局1982-12-28发布一-il-ptil: GB 33 &2 -82 调整试验机夹头移动速度，可在1-20mm/min范围内任选一档速度。调整记录仪走纸速度，使其利、于夹具移动速度的40倍。装夹试样，要求复丝和上下夹具的加载轴线相重合。开动试验机，同时启动记录仪，在记录仪上绘制负荷变形曲线，直至试样断裂。4.2 4.
6、3 4.4 4.5 试验结果及计算5 5.1 试样数目每组试验视U10个试样。如试样断在夹具处，该试样试验结果无效。每组试验有效试样应不少于6个有效试样不足6个时，应进行重复试验。5.2 拉伸强度、拉伸弹性模量和断裂伸长率的计算5.2.1 从负荷变形曲线计算拉伸强度、表观拉伸弹性模量和断裂伸长率。5.2. 1. 1 拉伸强度吗按式(1 )计算:(1) 00 叶=f. (2) ( 3 ) 式中g叶一一斗宣伸强度，kgf/nnn (MPa) , P一-i破坏载荷，kgf (N) , A一一复丝截面积，mn2(m勺。注g复丝截面积测定法见附录C。5.2. 1. 2 表观拉伸弹性模量Ea按式(2 )计
7、算gE . P x -;L:, a- A . i 表观拉伸弹性模量，kgf/皿n(MPa) , 由负荷变形曲线初始直线段上截取的负荷值，kgf(N) , 试样标距，阳标距内对应于.P的变形增量，mm。断裂伸长率(%)e按式(3 )计算s. L e=二x100 . . 式中zEa .P L . i 5.2. 1. 3 (见图2)。断裂伸长率，%; 表观断裂伸长，mm 式中zE . L . L(mm) 图2hMMAVKz 品-GB 3362-82 5.2.2 按附录o拉伸弹性模量修正计算方法从表观拉伸弹性模量Ea计算拉伸弹性模量Et。5.3算术平均值、标准误差和离散系数的计算根据需要计算每组试样试
8、验结果的算术平均值、标准误差和离散系数。5.3.1 每组试样试验结果的算术平均值X按式(4)计算，取兰位有效数字。; Xi E=二二: . . . . - . . . . . (4) 式中gXi一一单个有效试样测得的值gn-一有效试样个数。6 5.3.2 每组试样的标准误差S按式(5)计算，取两位存效数字。r X) 2 (Xi (5 ) n - 1 . S=I一二且J 5.3.3 每组试样的离散系数Cv(%)按式(6 )计算，取两位有效数字。Cv =皇xloon-. . . . (6) X 试验报告试验报告应包括下列内容s8. 纤维生产厂名，队纤维类型和牌号， 试验方法标准，d. 浸渍复丝用胶
9、粘剂，浸胶方法和含胶量ge. 试验机型号和夹头移动速度gf. 试验环境条件sg. 试验结果，包括每组试样的算术平均值、标准误差和离散系数gk 试验人员、试验日期及其他需要说明的情况。一一一一- -一一一3 L GB 3362 82 附录A(参考件)浸渍碳纤维复丝胶液推荐使用下列配方之一zA.l 648盼醒环氧树脂每10g加三氟化棚-单乙接固化剂。.3g，以丙嗣作溶剂。晾干后，于1.70+ 2 C 困化，时间不少于30minoA.2 6101环氧树脂每10g加三乙烯四肢固化剂1g，以丙翻作溶剂。晾干后，于120士2oC固化，时闯不少于30min。A.3 618环氧树脂每10g加三乙烯四肢固化剂1
10、g ，以丙酣作溶剂。晾干后，于120土2oC固化，时间不少于30mino4 E t 、GB 3362-82 附录B碳纤维复丝手工浸胶法参考件B .1 剪取约500mm长的一根复丝，用手拿住两端使其在浸胶槽内匀速往返一次。B.2 浸过胶的复丝放在框架上，加一定的张力，使复丝横向拉直绷紧在框架上，然后把框架放在烘箱内进行团化。国化后从烘箱内取出框架，按图1尺寸剪下复丝。5 一一GB 3362-82 附录C 法(参考件C .1 方法原理复丝截面积由复丝的线密度除以纤维密度求得。C.2 样晶准备复丝线密度和纤维密度用的碳纤维样品试验前应在3.1规定的条件下至少放置24h。C.3 复丝线密度的测定C .
11、3.1 把纤维复丝拉直，截取三根1米长的复丝，测量长度准确到+0.5mm。C.3.2 用万分之一天平称量样品，准确到O.lmg。取兰根复丝样品测量结果的算术平均值，作为主号丝线密度(t)0 C .4 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 .4.1 用浮沉法测碳纤维密度C.4.1.1 选择适当溶剂洗去复丝表面上的保护胶，干燥后取用。C.4.1.2 将化学纯的正庚院和二1臭乙皖配成密度和所测纤维密度相近似的混合液，注入具塞量筒内。C.4.1.3 用剪刀将纤维复丝剪成0.5-1mm长的纤维末，放入具塞量筒内的混合液中，用玻璃棒搅拌，使纤维末分散在混合液中，盖上磨口塞。将具
12、塞量筒放在25土1C的恒温水浴里(具塞量筒的塞及颈部要露出水面)。C.4.1.4 观察混合液。如纤维末在混合液内上浮或下沉，则需要相应加入正庚烧或二澳乙烧，以调节混合液密度，直至纤维末在混合液内均匀分布。在25:!:1 C的水浴内放置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 .4.1 .5 用比重计测量该温度下混合液的密度，测得的混合液密度值即为纤维的密度值(d)。C .4.2 用密度梯度管法测碳纤维密度C .4.2.1 密度梯度管的配制将四氯化碳(密度1.596gjcm3)与三澳甲皖(密度2.890gjcm3)两种液体，按比例配制成密度不同的混合液体。
13、重液和经液可以是纯的溶剂，也可以是两种液休的混合液，按容积法确定四氯化碳和主1臭甲烧的体积，计算公式如下E式中gd.V=Aa+B (Va). . . (C 1 ) d一混合液的密度，gjc时，V一一混合液的体积，cm3，A一一重液的密度，gjcm3, B一一轻液的密度，E/cm3PG一一重液的体积，cm 3; (v 的一一轻液的体积，cm 3。不同密度的混合液体，用精度为0.001的比重计，检查混合液的密度，如密度和所需密度有偏差可补加轻液或重液，直至达到所要求的密度为止。然后由轻到重依次将各组分的混合液，通过一个带漏斗的直径为0.8-品mm的毛细管加入带刻度的有盖梯度管中，梯度管见图C。当最
14、后一组混合被加完之后，轻轻取出毛细管，将梯度管盖上盖子，置于25+0.5C的恒温水浴槽中，静止24h，稳定后即可使用。6 GB 3362-8 2 密度梯度管图C密度梯度管的校验C .4.2.2 将特制标准密度小球4-5粒，由密度大到小依次扔入管中。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高度密度曲线，在曲线中接近直线部分的高度要不小于5cm，并且直线部分每厘米液柱高度的密度相差在0.002g/cm3以内方可使用。C .4.2.3 试样的准备先将纤维整理成束，然后抽出小束打成4只直径约为0.5cm的圆形小圈，要求小圈表面光滑没有毛丝。对各种上胶纤维用适当方法
15、脱跤，一般用丙嗣浸4h左右。在60C烘箱中烘干2h，然后在干燥器中冷却O.弛。将干燥纤维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1.000转的速度离心脱泡15min，排除纤维中的空气。C.4,2.4 密度的测试将离心脱泡后的纤维，迅速移人梯度管，平衡4h，用测高仪测出纤维球的高度以及与标准球相对应的高度。C.4.2.5 密度的计算根据标准球的已知密度，(C 2 ) 用内插法按相对高度比值求得纤维圈的密度值，计算公式如下zdv工X-bAb (d a - d b ) + d b . 样品密度，样品高度，一一重球高度，b-一轻球高度，da一一-重球密度，db一一-轻球密度，C .
16、5 复丝截面积的计算复丝截面积A按式(C3 )计算21,. .3 Ej cmp mm; dx x 式，中m口1; mm; g/ cm3; g/cm3。A =_!_ d 式中zA-一复丝截面积，mm2; t一复丝的线密度，g/m; d一-复丝的密度值，E/cm30面积A、线密度t、密度d均取三位有效数字。(C 3) 7 一一一叩中飞旦入一muL_ GB 3362-82 截取标距长为50、100、150、200、250mm的试样。每个标E试验取20个试样。每个试样施加拉伸载荷直至断裂。在绘出的负荷变形曲线上作图，i卖取变形值(mm)和断裂负荷P(kgf) ，见图D10 附录D拉f申弹性模量修正计算
17、方法(参考件)CMA)民D .1 D .2 D .3 L L(mm) 图Dl计算每种标距试样f.L/ P的平均值。把各种标距长度L对应的柔度f.L/ P按公式AL/P=.L +K进行回归，见图D20D .4 D .5 I1 LjP=a.L+K (uAEEVmM叫dqK 300 200 100 L(mm) 图D2回归后求出修正系数K值，代人下式。D .6 8 v GB 3362-82 从表观拉伸弹性模量Ea计算纤维复丝的拉伸弹性模量Et。Et Ea P I-E工民式中.Et一一拉伸弹性模量，kgf/mm 2 (MP a.) ; D .7 Ea一一表观拉伸弹性模量，kgf/mm2. (MP a ) ; P一一一断裂负荷，kgf(N); LlL一一一对应予P的变形量，mm (m) ; K一一柔度系数，mm/kgf (m!N)。注z每台试验机求得的柔度系数Kfj直可在J定期限内使用，以后定期校豆。经修正计算求得自由拉伸弹性模量值，应在试验报告中注明经修正。附加说明s本标准由中华人民共和国航空工业部提出，由全国塑料标准化技术委员会纤维增强塑料分会归口。本标准由航空材料研究所负责起草。本标准主要起草人用金凤、张锡昌、王聚渊。9
