[发明专利]高强型碳纤维丝束拉伸性能测试试样制备中的浸胶方法

说明书

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、浸渍胶液：采用机器法或手工法给碳纤维丝束浸渍胶液，室温下维持浸渍时间为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℃～90℃，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T1000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、浸渍胶液：采用机器法或手工法给碳纤维丝束浸渍胶液，室温下维持浸渍时间为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℃～90℃，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。