专利名称：高强型碳纤维丝束拉伸性能测试试样制备中的浸胶方法
技术领域：
本发明属于碳纤维性能测试技术，涉及对碳纤维丝束拉伸性能测试时试样制备中浸胶方法的改进。
背景技术：
碳纤维是一种含碳量超过93%的无机非金属纤维材料，它具有比强度高、比模量高、热膨胀系数低、耐高温、耐腐蚀等一系列优点，常被用作先进复合材料的增强材料而广泛用于航空航天、武器装备和交通运输等国民生产各领域。为充分发挥碳纤维复合材料的性能，碳纤维与其基体树脂需要匹配使用，因此准确表征碳纤维的力学性能显得尤为重要。目前，碳纤维力学性能的测试方法虽然已有国家标准(GB/T3362-2005)，但此标准中采用的浸胶树脂体系断裂伸长率均低于3%，只适用于断裂伸长率不大于1. 5%的T300级碳纤维丝束的测试。而对于断裂伸长率高于1. 5%的T700、T800以及T1000级别的高强型碳纤维丝束，若采用该浸胶方法，导致测试时试样破坏模式不稳定、测试结果离散性大、测试结果受季节环境湿度影响大，不能准确反映出高强碳纤维的力学性能。

发明内容
本发明的目的是提出一种高强碳纤维丝束拉伸性能测试试样制备中的浸胶方法，以保证高强度碳纤维丝束力学性能测试的准确性。本发明的技术方案是高强碳纤维丝束拉伸性能测试试样制备中的浸胶方法，其特征在于1、胶液制备选用固化后断裂伸长率为(6±0. 5)%的高韧性环氧树脂体系，该高韧性环氧树脂体系中的环氧树脂牌号为LY-1，固化剂的牌号为LY-1H，使用时选择丙酮(优级纯)作为稀释溶剂，稀释时的重量份比例为环氧树脂LY-1:固化剂LY-1H:丙酮=100:33:(145 160);稀释的方法是将环氧树脂LY-1和固化剂LY-1H放入丙酮(优级纯)中溶解，搅拌5分钟 10分钟；2、浸溃胶液采用机器法或手工法给碳纤维丝束浸溃胶液，室温下维持浸溃时间为2分钟 4分钟；3、挤胶采用机器法或手工法挤胶，挤掉多余的胶液；4、晾干将浸胶后的碳纤维丝束置于通风橱中室温下放置12 24小时，使丙酮挥发完全；5、固化将晾干后的碳纤维丝束置于鼓风烘箱中加热至80°C 90°C，保温120±5分钟使试样完全固化。。本发明的优点是提出了一种高强型碳纤维丝束拉伸性能测试试样制备中的浸胶方法，保证了高强度碳纤维丝束力学性能测试的准确性。采用本发明方法制成的试样，不仅可以准确表征T300级碳纤维的力学性能，也可对断裂伸长率高于1. 5%的T700、T800以及TlOOO级别的高强型碳纤维束的力学性能进行准确表征；采用本发明方法制成的试样，测试时试样破坏模式稳定、测试结果离散性较小，并且测试结果受季节环境湿度影响较小。
具体实施例方式下面对本发明做进一步详细说明。高强碳纤维丝束拉伸性能测试试样制备中的浸胶方法，其特征在于1、胶液制备选用固化后断裂伸长率为(6±0. 5)%的高韧性环氧树脂体系，该高韧性环氧树脂体系中的环氧树脂牌号为LY-1，固化剂的牌号为LY-1H，使用时选择丙酮(优级纯)作为稀释溶剂，稀释时的重量份比例为环氧树脂LY-1:固化剂LY-1H:丙酮=100:33:(145 160);稀释的方法是将环氧树脂LY-1和固化剂LY-1H放入丙酮(优级纯)中溶解，搅拌5分钟 10分钟；2、浸溃胶液采用机器法或手工法给碳纤维丝束浸溃胶液，室温下维持浸溃时间为2分钟 4分钟；3、挤胶采用机器法或手工法挤胶，挤掉多余的胶液；4、晾干将浸胶后的碳纤维丝束置于通风橱中室温下放置12 24小时，使丙酮挥发完全；5、固化将晾干后的碳纤维丝束置于鼓风烘箱中加热至80°C 90°C，保温120±5分钟使试样完全固化。本发明的工作原理是测试碳纤维丝束力学性能时，浸胶树脂的作用是集束碳纤维使碳纤维丝束均匀承载，以充分发挥碳纤维的力学性能。本发明中采用的高韧性环氧树脂体系的断裂伸长率至少为碳纤维断裂伸长率的2 3倍，用其作为浸胶树脂，可以保证承载时碳纤维丝束先于树脂体系发生破坏，避免了树脂先破坏时产生的裂纹影响碳纤维丝束性能的发挥，以最大程度地发挥出碳纤维丝束的力学性能，从而真实反映出碳纤维的力学性能。此外，在夏天湿度较高的环境下，树脂体系通常会发生吸湿造成固化后树脂断裂伸长率略微降低。而采用本发明中的高韧性浸胶树脂体系，具有足够的断裂伸长率保证在潮湿环境下断裂伸长率略微降低后还能充分发挥出碳纤维丝束的力学性能。本发明所采用的环氧树脂LY-1和固化剂LY-1H均由沈阳东南化工研究所生产，为货架商品。实施例1 :将环氧树脂LY-1、固化剂LY-1H和丙酮(优级纯)按100:33:145的比例进行混合，并搅拌5分钟配制浸胶胶液；采用机器法对T700S碳纤维丝束在室温下浸溃2分钟；采用机器法挤掉多余的胶液；将浸胶后的T700S碳纤维丝束置于通风橱中室温下放置12小时，使丙酮挥发完全；然后将晾干后的碳纤维丝束置于鼓风烘箱中加热至80°C，保温120分钟使试样完全固化。最后按照GB/T3362-2005中剩余的步骤完成T700S碳纤维的力学性能测试，测得T700S碳纤维的平均拉伸强度为5260MPa，平均拉伸模量为230Gpa。而完全按照GB/T3362-2005进行操作测试T700S碳纤维的平均拉伸强度为4925MPa，平均拉伸模量为 231Gpa。实施例2 :将环氧树脂LY-1、固化剂LY-1H和丙酮(优级纯)按100:33:160的比例进行混合，并搅拌10分钟配制浸胶胶液；采用手工法对T800H碳纤维丝束在室温下浸溃4分钟；采用手工法除掉多余的胶液；将浸胶后的T800H碳纤维丝束置于通风橱中室温下放置24小时，使丙酮挥发完全；然后将晾干后的碳纤维丝束置于鼓风烘箱中加热至90°C，保温120分钟使试样完全固化。最后按照GB/T3362-2005中剩余的步骤完成T800H碳纤维的力学性能测试，测得T800H碳纤维的平均拉伸强度为5820MPa，平均拉伸模量为295Gpa。而完全按照GB/T3362-2005测试T800H碳纤维的平均拉伸强度为5510MPa，平均拉伸模量为292Gpa。实施例3 :夏天室内湿度为80%RH左右时，将环氧树脂LY_1、固化剂LY-1H和丙酮(优级纯)按100:33:150的比例进行混合，并搅拌8分钟配制浸胶胶液；采用机器法对T700S碳纤维丝束在室温下浸溃3分钟；采用机器法挤掉多余的胶液；将浸胶后的T700S碳纤维丝束置于通风橱中室温下放置18小时，使丙酮挥发完全；然后将晾干后的碳纤维丝束置于鼓风烘箱中加热至85°C，保温120分钟使试样完全固化。最后按照GB/T3362-2005中剩余的步骤完成T700S碳纤维的力学性能测试，测得T700S碳纤维的平均拉伸强度为5245MPa，平均拉伸模量为231Gpa。而完全按照GB/T3362-2005进行操作测试T700S碳纤维的平均拉伸强度为4790MPa，平均拉伸模量为230Gpa。
权利要求
1.高强型碳纤维丝束拉伸性能测试试样制备中的浸胶方法，其特征在于，浸胶的步骤是:1.1、胶液制备选用固化后断裂伸长率为(6±0. 5)%的高韧性环氧树脂体系，该高韧性环氧树脂体系中的环氧树脂牌号为LY-1，固化剂的牌号为LY-1H，使用时选择丙酮(优级纯)作为稀释溶剂，稀释时的重量份比例为环氧树脂LY-1:固化剂LY-1H:丙酮=100:33:(145 160);稀释的方法是将环氧树脂LY-1和固化剂LY-1H放入丙酮(优级纯)中溶解，搅拌5分钟 10分钟；1. 2、浸溃胶液采用机器法或手工法给碳纤维丝束浸溃胶液，室温下维持浸溃时间为2分钟 4分钟；1.3、挤胶采用机器法或手工法挤胶，挤掉多余的胶液；1.4、晾干将浸胶后的碳纤维丝束置于通风橱中室温下放置12 24小时，使丙酮挥发完全;1.5、固化将晾干后的碳纤维丝束置于鼓风烘箱中加热至80°C 90°C，保温120土5分钟使试样完全固化。
全文摘要
本发明属于碳纤维性能测试技术，涉及对碳纤维丝束拉伸性能测试时试样制备中浸胶方法的改进。其特征在于，浸胶的步骤是胶液制备；浸渍胶液；挤胶；晾干；固化。本发明提出了一种高强型碳纤维丝束拉伸性能测试试样制备中的浸胶方法，保证了高强型碳纤维丝束力学性能测试的准确性。
文档编号G01N1/30GK103048179SQ20121038789
公开日2013年4月17日 申请日期2012年10月12日 优先权日2012年10月12日
发明者罗云烽, 彭公秋, 谢富原 申请人:中航复合材料有限责任公司