一种碳纤维颜色差异检测方法技术

本发明专利技术属于测试技术领域，涉及一种聚丙烯腈基碳纤维颜色差异的测试方法。本发明专利技术的测试步骤如下：丝锭大小一致，达到定长时（如大于等于5000m时），直接采用色差仪测试碳纤维丝锭的色差；纤维锭大小不一致或纤维丝锭直径偏小时（如小于5000m时），将纤维缠绕在平板上，再采用色差仪测试平板上缠绕的纤维色差。本方法操作简单，实现了对碳纤维颜色差异的定量化表征，从而预防碳纤维中间产品色差产生，节约成本。

A Method for Detecting the Color Difference of Carbon Fiber

The invention belongs to the field of testing technology, and relates to a testing method for color difference of polyacrylonitrile-based carbon fibers. The test steps of the invention are as follows: when the size of the spindle is the same, the chromatic aberration of the carbon fiber spindle is directly measured by the chromatic aberration meter when the length of the spindle reaches a fixed length (if greater than or equal to 5000m); when the size of the spindle is different or the diameter of the spindle is small (if less than 5000m), the fibers are wound on the flat plate, and then the chromatic aberration of the fibers wound on the flat plate is measured by the chromatic Abe The method is simple to operate and can quantitatively characterize the color difference of carbon fibers, so as to prevent the color difference of carbon fibers intermediate products and save cost.

【技术实现步骤摘要】
一种碳纤维颜色差异检测方法
本专利技术涉及材料领域，具体涉及一种碳纤维颜色差异检测方法。
技术介绍
碳纤维是一种具有高的比强度、比模量、线膨胀系数小、耐高温、耐老化及良好的电热等优异性能的新型碳材料，并广泛应用于民用、航空、军事等各领域。目前碳纤维中间产品成本较高，这限制了碳纤维制品的进一步普及和发展。碳纤维中间产品成本高主要来源于两个方面，一方面，由于碳纤维制备过程经过预氧化、碳化等高能耗过程，且碳收率较低，纤维本身的制备成本较高；另一方面，应用纤维制备中间产品（预浸料/织物）的过程中由于中间产品外观缺陷，不得不剔除和替换问题纤维，这将导致生产中断及外观不合格品的报废，导致制备成本较高。目前，由于碳纤维制备工艺和设备的水平限制，难以通过继续改进碳纤维制备工艺和设备降低碳纤维本身的生产成本。因此，期望通过降低中间产品制备成本降低中间产品成本。碳纤维预浸料及织物外观缺陷主要包括毛丝、毛团、色差等。制品色差问题主要来源于碳纤维纤维本身，但纤维色差产生的影响因素较为复杂，难以通过调整碳纤维制备工艺和设备进行改进。因此，可在制备预浸料和织物前采用色差仪测量纤维色差，剔除超出色差容限的色差纤维，避免制备过程中由于临时换丝导致的生产中断，降低制品废弃率和成本。
技术实现思路
本专利技术为克服上述通过工艺及设备调整难以解决的色差问题，通过对碳纤维色差进行定量测量，在制备预浸料和织物之前剔除色差纤维，预防色差预浸料和织物的产生，降低产品制备成本，提供一种高一种碳纤维颜色差异检测方法。为了达到以上目的，本专利技术的技术解决方案如下：一种碳纤维颜色差异测量方法，采用色差仪测定标准样品的颜色参数及试样与标样的色差数据，比较试样的色差数据与色差容差的大小，判定试样是否为色差纤维，进而对试样纤维进行处理。依据纤维丝锭大小，主要分为两种情况：A．纤维丝锭大小一致，达到定长时（如大于等于5000m时），直接测定纤维锭的色差，包括以下步骤：测量标样颜色参数、测量试样颜色参数、区分色差纤维；B．纤维丝锭大小不一致或纤维丝锭偏小时（如小于5000m时），需要先将纤维锭上的纤维缠绕在硬质平板上，然后测量其色差，包括以下步骤：缠板、测量标样颜色参数、测量试样颜色参数、区分色差纤维。本专利技术的进一步改进在于：方法A中，纤维丝锭大小一致，且均大于5000m时，纤维色差检测具体包括以下步骤：1）除去标准样品表面受损纤维，选择色差仪显示模式为CIEL*a*b*，测试次数设为8，色差仪贴桌面垂直放置，将色差仪测量口紧贴纤维锭表面，保证外界光源不能进入测量口。选定纤维锭上与色差仪测量口等高的，沿纤维锭均分的8个测量点，依次测量标准样品的颜色参数L、a、b，记录8次测量的平均值并设置为色差仪中的标样数据。2）除去试样表面受损纤维，色差仪贴桌面垂直放置，将色差仪测量口紧贴纤维锭表面，保证外界光源不能进入测量口。选定纤维锭上与色差仪测量口等高的，沿纤维锭均分的8个测量点，依次测量试样纤维与标样纤维的色差ΔL、Δa、Δb、ΔE，并记录8次测量的平均值。3）判定并剔除色差纤维：ΔE≥2.5，认为试样纤维与标样纤维存在显著色差，判定其为色差纤维，可用于制备对色差无要求的预浸料和织物；1.5≤ΔE≤2.5，认为试样纤维与标准纤维存在微弱色差，可用于制备对预浸料色差要求不严格的预浸料和织物；ΔE≤1.5，认为试样纤维与标准纤维间几乎不存色差，可用于制备对预浸料色差有严格要求的预浸料和织物。本专利技术的进一步改进在于：方法B中，纤维丝锭大小不一致或纤维丝锭偏小时（如小于5000m时），纤维色差检测具体包括以下步骤：1）除去表面受损纤维，将标准样品平行、紧密缠绕于硬质平板上，同一层内纤维无叠加、无反转，缠绕层数3层，缠绕宽度20mm。2）选择色差仪显示模式为CIEL*a*b*，测试次数设为8，将色差仪测量口紧贴纤维表面，保证外界光源不能进入测量口。选取8个点依次测试标准样品纤维的颜色参数L、a、b，记录8次测量的平均值并设置为色差仪中的标样数据。3）将试样纤维平行、紧密缠绕于硬质平板上，同一层内纤维无叠加、无反转，缠绕层数3层，缠绕宽度20mm。4）将色差仪测量口紧贴纤维表面，选取8个点依次测试试样纤维与标样纤维的色差ΔL、Δa、Δb、ΔE，并记录8次测量的平均值。5）判定并剔除色差纤维：ΔE≥2.5，认为试样纤维与标样纤维存在显著色差，判定其为色差纤维，可用于制备对色差无要求的预浸料和织物；1.5≤ΔE≤2.5，认为试样纤维与标准纤维存在微弱色差，可用于制备对预浸料色差要求不严格的预浸料和织物；ΔE≤1.5，认为试样纤维与标准纤维间几乎不存色差，可用于制备对预浸料色差有严格要求的预浸料和织物。本专利技术中所用色差仪对颜色参数的提取及对色差的计算，均是基于CIELAB颜色空间模型，CIELAB使用L、a、b坐标定义CIE颜色空间，所有的颜色均可以用L、a、b这三个参数表示，ΔL=L试样-L标样、Δa=a试样-a标样、Δb=b试样-b标样。L：黑白度，L=0表示黑色，L=100表示白色，ΔL>0表示偏白，ΔL<0表示偏黑；a：红绿度，a>0表示红色，a<0表示绿色，Δa>0表示偏红，ΔL<0表示偏绿；b：黄蓝度，b>0表示黄色，a<0表示蓝色，Δb>0表示偏黄，ΔL<0表示偏蓝；ΔE：总色差只能表示偏色大小，不能表示偏色方向，。本专利技术的有益效果为：本专利技术提供的一种碳纤维颜色差异检测方法，其操作简单，实现了对碳纤维颜色差异的定量化表征，从而预防碳纤维中间产品色差产生，节约成本。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明：实施例1：定长5000m碳纤维色差检测一种碳纤维颜色差异检测方法，具体包括以下步骤：1）除去标准样品表面受损纤维，选择色差仪显示模式为CIEL*a*b*，测试次数设为8，色差仪贴桌面垂直放置，将色差仪测量口紧贴纤维锭表面，保证外界光源不能进入测量口。选定纤维锭上与色差仪测量口等高的，沿纤维锭均分的8个测量点，依次测量标准样品的颜色参数L、a、b，记录8次测量的平均值L=36.66、a=1.28、b=3.26并设置为色差仪中的标样数据。2）除去试样表面受损纤维，色差仪贴桌面垂直放置，将色差仪测量口紧贴纤维锭表面，保证外界光源不能进入测量口。选定纤维锭上与色差仪测量口等高的，沿纤维锭均分的8个测量点，依次测试试样纤维与标样纤维的色差ΔL、Δa、Δb、ΔE，并记录8次测量的平均值，结果见下表：样品号ΔLΔaΔbΔE10.41-0.030.010.412-1.960.16-0.171.9730.230.010.100.2541.030.090.011.045-2.940.440.493.016-0.98-0.18-0.091.0070.360.040.070.378-2.570.560.732.739-1.370.27-0.011.40100.720.02-0.040.7211-3.450.470.463.513）色差程度判定及样品处理：其中5、8、11号样品：ΔE≥2.5，认为试样纤维与标样纤维存在显著色差，判定其为色差纤维，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳纤维颜色差异检测方法，其特征在于：依据纤维丝锭大小，分为以下两种方法：A．纤维丝锭大小一致，达到定长时，直接采用色差仪分别测量标准样和试样的颜色参数及其色差值，依据容差标准，判定试样纤维是否为色差纤维，步骤包括测量标样颜色参数、测量试样颜色参数、区分色差纤维；B．纤维丝锭大小不一致或纤维丝锭偏小时，先将碳纤维缠绕于硬质平板上，然后采用色差仪分别测量标准样和试样的颜色参数及其色差值，依据容差标准，判定试样纤维是否为色差纤维，步骤包括：缠板、测量标样颜色参数、测量试样颜色参数、区分色差纤维。

【技术特征摘要】
1.一种碳纤维颜色差异检测方法，其特征在于：依据纤维丝锭大小，分为以下两种方法：A．纤维丝锭大小一致，达到定长时，直接采用色差仪分别测量标准样和试样的颜色参数及其色差值，依据容差标准，判定试样纤维是否为色差纤维，步骤包括测量标样颜色参数、测量试样颜色参数、区分色差纤维；B．纤维丝锭大小不一致或纤维丝锭偏小时，先将碳纤维缠绕于硬质平板上，然后采用色差仪分别测量标准样和试样的颜色参数及其色差值，依据容差标准，判定试样纤维是否为色差纤维，步骤包括：缠板、测量标样颜色参数、测量试样颜色参数、区分色差纤维。2.根据权利要求1所述的一种碳纤维颜色差异检测方法，其特征在于：所述方法A中，其检测方法包括如下具体步骤：测量标样颜色参数：取标样纤维，退去受损纤维，将色差仪测量口紧贴标样丝锭表面，保证外界光源不能进入测量口，测量标样颜色参数L、a、b，设为色差仪的标样数据，并记录数据；测量试样颜色参数：取试样纤维，退去受损纤维，将色差仪测量口紧贴试样丝锭表面，保证外界光源不能进入测量口，测量试样纤维的颜色参数与标样纤维的差异ΔL、Δa、Δb、ΔE，并记录数据；区分色差纤维：依据ΔE是否超过容差范围，判定试样纤维是否为色差纤维。3.根据权利要求1所述的一种碳纤维颜色差异检测方法，其特征在于：所述方...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐盼盼，崔峙，李姗，薛亚俊，刘贯通，钱鸿川，
申请(专利权)人：江苏恒神股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32