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由于碳纖維為束絲狀纖維，一束碳纖維往往由數(shù)千根甚至上萬根單絲組成，因此碳纖維的拉伸強度測試方法包括兩種：復絲拉伸強度和單絲拉伸強度。隨著碳纖維應用領(lǐng)域日益廣泛，世界各國均制定了各自標準，詳細標準可見本文后附錄。

01 、碳纖維單絲拉伸強度

碳纖維單絲拉伸強度的實驗測試與通常的力學拉伸強度實驗方法不同，因其脆性的物理特性使得很難通過采用試驗機夾頭進行夾持纖維單絲，此外通過直接夾持測試其拉伸強度亦會對碳纖維造成一定的傷害，這常使得實驗的斷裂模式常發(fā)生在夾持處，造成了實驗結(jié)果的失效。

碳纖維單絲拉伸強度檢測過程分為：分絲、固定片加固、檢測三個步驟，第一步分絲過程比較麻煩，纖維直徑僅僅幾微米，因此很難分辨是一根還是兩根，第二步將挑選后單絲在紙片上進行加固，一旦操作不慎就會導致纖維斷裂，在最后測試過程中被測試樣的一端夾持在電子式碳纖維強力儀的上夾持器上，試樣另一端夾持在下夾持器上，采用恒定的拉伸速度拉伸試樣，直至試樣斷裂。記錄單次值的斷裂強力和斷裂伸長等技術(shù)指標，試驗結(jié)束后儀器自動給出所有技術(shù)指標的統(tǒng)計值。和PC機聯(lián)機可獲得實時曲線，便于分析技術(shù)數(shù)據(jù)。

測試設(shè)備：單絲纖維萬能測試儀，該裝置采用氣動夾持，半自動測試的方式，其測力綜合裝置可以測定普通化纖、高強高模芳綸、高強高模聚乙烯、碳纖維、金屬纖維、玻璃纖維、工程用短纖維等高性能纖維（拉伸強度、模量、斷裂伸長率）力學性能。同時，還可利用振法測定纖維線密度，可直接顯示線密度單值、平均值和變異系數(shù)。符合國家標準GB/T16256-1996、國際標準ISO1973-1995和國際化學纖維標準化局（BISFA）的試驗方法標準，適用于單根纖維的線密度測定，可廣泛應用于纖維、紡織等生產(chǎn)企業(yè)、檢驗機構(gòu)和科研單位。

碳纖維單絲拉伸強度測試往往需要進行30根單絲甚至更多，才能獲得有效值，碳纖維由成千上萬根單絲組成，因此單絲拉伸強度很難反映碳纖維拉伸強度真實值，但單絲拉伸強度測試后可以通過單絲強度分度區(qū)間對纖維離散性進行綜合分析。

02 、碳纖維復絲拉伸強度

1、碳纖維復絲拉伸性能測試過程：

碳纖維復絲拉伸強度測試時可以通過應力應變曲線直接獲得碳纖維拉伸強度值，該測試方法獲得的碳纖維拉伸強度精確度高。其具體測試流程如下：

首先，將復絲在一定濃度的樹脂固化體系溶液中浸膠，取出后放在機械架上固定；

然后，將機械架放在烘箱內(nèi)固化處理，取出固化后樣條，按照尺寸規(guī)定做成加強片；

最后，利用萬能實驗材料機進行拉伸測試，進行拉伸強度測試之前，需要進行復絲線密度和體密度的測試。

2、碳纖維復絲拉伸性能測試影響因素：

環(huán)境溫濕度：主要溫度為室溫環(huán)境最適宜，如果溫度過低，制樣過程中樹脂膠液難以對碳纖維復絲浸膠，而濕度對測試影響更為明顯，一般而言，環(huán)境濕度越大，測試拉伸強度越低，因此碳纖維復絲拉伸強度測試時一般需要恒溫恒濕環(huán)境。

機械架張力：張力過大，樹脂膠液難以完全浸漬復絲，張力太小，纖維絲束松弛，不利于固化成型，而適度范圍內(nèi)的張力控制可以保證樹脂膠液對復絲充分浸潤，又能實現(xiàn)纖維復絲呈平直狀態(tài)，因此是影響復絲拉伸強度的關(guān)鍵因素之一。

3、碳纖維復絲拉伸性能測試新技術(shù)：

寧波材料所特種纖維事業(yè)部科研人員經(jīng)過多年探索發(fā)現(xiàn)在碳纖維復絲拉伸強度測試過程中浸膠時機械架張力等因素會顯著影響最終測試結(jié)果，為了實現(xiàn)碳纖維復絲拉伸強度精確測試，特種纖維事業(yè)部科研人員設(shè)計了用于碳纖維復絲拉伸強度測試裝置（圖2所示），并開發(fā)出了一種可精確測試碳纖維復絲拉伸強度方法。

圖2 碳纖維復絲拉伸強度張力控制機械架

1、主體支架；2、中心軸；3、繞絲架；4、伸縮桿；5、固定桿；6、碳纖維復絲

該方法具體操作流程如下：（1）將待測碳纖維復絲 6 纏繞在繞絲架 3 上，隨后將纏繞好待測碳纖維復絲 6 的繞絲架 3 連同中心軸 2、固定桿 5 和伸縮桿 4 從主體支架 1 上取下，在盛有環(huán)氧樹脂膠液的金屬底盤內(nèi)浸膠。（2）將繞絲架 3 連同中心軸 2、固定桿 5 和伸縮桿 4 一起放回主體支架 1 上，通過伸縮桿 4控制浸膠后碳纖維復絲 6 的張力，調(diào)節(jié)至碳纖維復絲 6 平直 .（3）將碳纖維拉伸性能測試的制樣裝置放進鼓風干燥箱進行烘干，在 120℃烘干 120min，烘干結(jié)束后冷卻，然后剪下固化的碳纖維復絲 。（4）用強力膠將固化的碳纖維復絲兩端用牛皮紙固定制備加強片，并于室溫環(huán)境下進行碳纖維拉伸性能測試。 

該方法采用碳纖維拉伸性能測試的專用制樣裝置，通過繞絲架的轉(zhuǎn)繞圈數(shù)可以設(shè)定待測同一樣品的數(shù)量 ；而通過設(shè)定繞絲架中繞絲桿長度可以設(shè)定待測樣品的組數(shù)，相比于手工制樣，其效率大大提高。同時，可通過調(diào)節(jié)伸縮桿控制浸膠后碳纖維復絲的張力，調(diào)節(jié)至碳纖維復絲平直，從而保證了檢測數(shù)據(jù)的準確性和穩(wěn)定性。

目前，寧波材料所特種纖維事業(yè)部的碳纖維復絲拉伸強度測試方法已經(jīng)通過通過中國合格評定國家認可委員會（CNAS）和中國計量（CMA）認證，可根據(jù)國家標準及ISO、ASTM等國際標準進行試驗和提供蓋CNAS和CMA公章的報告，已經(jīng)為國內(nèi)數(shù)十家企業(yè)、科研單位提供了檢測服務(wù)。

03 、附錄：國內(nèi)外碳纖維拉伸測試標準一覽

國際標準分類中，碳纖維拉伸涉及到增強塑料、復合增強材料、航空航天制造用材料。

在中國標準分類中，碳纖維拉伸涉及到纖維增強復合材料、玻璃纖維、合成樹脂、塑料基礎(chǔ)標準與通用方法、特殊炭素材料、炭素材料、基礎(chǔ)標準與通用方法、炭素制品用設(shè)備、復合材料與固體燃料、人造板、航空與航天用非金屬材料、炭素材料綜合。

中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局、中國國家標準化管理委員會，關(guān)于碳纖維拉伸的標準

• GB/T 3362-2017 碳纖維復絲拉伸性能試驗方法

國家質(zhì)檢總局，關(guān)于碳纖維拉伸的標準

• GB/T 31290-2014 碳纖維 單絲拉伸性能的測定

• GB/T 26749-2011 碳纖維.浸膠紗拉伸性能的測定

• GB/T 3362-2005 碳纖維復絲拉伸性能試驗方法

• GB/T 3362-1982 碳纖維復絲拉伸性能檢驗方法

日本工業(yè)標準調(diào)查會，關(guān)于碳纖維拉伸的標準

• JIS K7096-2017 碳纖維增強塑料的透厚度拉伸性能試驗方法. 彎曲法

• JIS K7094-2012 碳纖維增強塑料空心拉伸強度試驗方法

• JIS K7094-2012 碳纖維增強塑料空心拉伸強度試驗方法

• JIS R7608-2007 碳纖維.樹脂浸漬紗拉伸性能的測定

• JIS R7606-2000 碳纖維.單纖維試樣拉伸特性的測定

• JIS K7087-1996 碳纖維增強塑料的拉伸蠕變試驗方法

• JIS K7083-1993 碳纖維增強塑料的恒定載荷振幅雙向拉伸疲勞的試驗方法

• JIS K7079-1991 用加減45度拉伸法和兩對軌法測定碳纖維增強塑料的平面剪切性能的試驗方法

• JIS K7073-1988 碳纖維增強塑料拉伸性能的測試方法

俄羅斯國家標準，關(guān)于碳纖維拉伸的標準

• GOST 32667-2014 碳纖維. 測定長絲的拉伸性能

• GOST R ISO 10618-2012 碳纖維. 樹脂浸漬紗拉拉伸性能的測定方法

法國標準化協(xié)會，關(guān)于碳纖維拉伸的標準

• NF T25-101-2005 碳纖維.樹脂浸漬紗拉伸性能的測定

• NF L17-410-1996 航空航天系列.碳纖維增強塑料.單向?qū)訅喊?平行于纖維方向的拉伸試驗

• NF T25-101-1986 碳纖維.碳纖維浸漬長絲紗拉伸試驗

德國標準化學會，關(guān)于碳纖維拉伸的標準

• DIN EN ISO 10618-2004 碳纖維.樹脂浸漬紗拉伸性能的測定

英國標準學會，關(guān)于碳纖維拉伸的標準

• BS EN ISO 10618-2004 碳纖維.樹脂浸漬紗拉伸性能的測定

• BS EN ISO 10618-2000 碳纖維.樹脂浸漬紗線拉伸特性的測定

• BS EN 2597-1998 碳纖維層壓板材.單向?qū)訅喊宀?垂直于纖維方向的拉伸試驗

歐洲標準化委員會，關(guān)于碳纖維拉伸的標準

• EN ISO 10618-2004 碳纖維.樹脂浸漬紗拉伸性能的測定 ISO 10618-2004

國際標準化組織，關(guān)于碳纖維拉伸的標準

• ISO 10618-2004 碳纖維.樹脂浸漬紗拉伸性能的測定

• ISO 10618-1999 碳纖維 樹脂浸漬紗拉伸性能的測定

• ISO 11566-1996 碳纖維 單長絲試樣拉伸性能的測定

行業(yè)標準-航空，關(guān)于碳纖維拉伸的標準

• HB 7625-1998 碳纖維復合材料層合板濕熱環(huán)境下拉伸試驗方法

• HB 7071-1994 碳纖維復合材料層合板邊緣分層拉伸試驗方法

• HB 6740-1993 碳纖維復合材料層合板開孔拉伸試驗方法

美國機動車工程師協(xié)會，關(guān)于碳纖維拉伸的標準

• SAE AMS 3894/17A-1994 碳纖維膠帶和薄皮環(huán)氧樹脂浸漬G 200(1379) 拉伸8.0(124)模數(shù),120(248)