一种表征表面生长纳米碳材料的碳纤维与树脂之间多级界面性能的扭转测试方法技术

本发明专利技术属于树脂基复合材料中碳纤维力学性能表征技术领域，提供了一种表征表面生长纳米碳材料的碳纤维与树脂之间多级界面性能的扭转测试方法。本发明专利技术待树脂溶液浸润纤维丝束，在浸润树脂溶液的纤维丝束上施加张力，避免了因树脂溶液浸润导致的纤维丝束弯曲的情况，且消除了树脂层的内部孔隙，提高了表面生长纳米碳材料的碳纤维浸胶复丝的尺寸均匀性，进而提高了扭转测试的准确度。本发明专利技术通过对表面生长纳米碳材料的碳纤维浸胶复丝的抗扭转强度和抗扭转模量内涵的揭示，为表面生长纳米碳材料的碳纤维/树脂多级界面性能的表征与界面结构的分析提供了更多选择。本发明专利技术严格控制扭转试验的长度，提高了扭转测试的准确性。提高了扭转测试的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种表征表面生长纳米碳材料的碳纤维与树脂之间多级界面性能的扭转测试方法


[0001]本专利技术涉及树脂基复合材料中碳纤维力学性能表征
，尤其涉及一种表征表面生长纳米碳材料的碳纤维与树脂之间多级界面性能的扭转测试方法。

技术介绍

[0002]近年来，复合材料的高速发展为航空、航天、船舶、汽车、能源、高端体育用品等工业领域带来了新的发展机遇与持续挑战。连续纤维增强树脂基复合材料具有比强度高、比模量高、密度低、耐腐蚀性强、耐疲劳性好以及结构可设计性强等优点，在各个工业领域受到持续广泛的关注。这其中，碳纤维是最常用的纤维之一，作为复合材料中的增强体，碳纤维是承担外载荷的主体，准确表征评价碳纤维相关的力学性能，是后续进行复合材料设计与制造的重要前提与保证。
[0003]但是碳纤维复合材料应用时易在面外方向载荷的复杂作用下产生损伤并破坏，这与碳纤维/树脂的界面性能，以及纤维/树脂的协同形变等行为密切相关。因此，近年来学者们采用碳纤维浸胶复丝这种小尺寸复合材料开展压缩和扭转行为研究。如碳纤维浸胶复丝压缩性能的表征评价方法(周雷,顾轶卓,邱学仕,本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种表征表面生长纳米碳材料的碳纤维与树脂之间多级界面性能的扭转测试方法，其特征在于，包括以下步骤：将树脂、固化剂与稀释剂混合，得到树脂溶液；将表面生长纳米碳材料的碳纤维丝束缠绕在丝束缠绕架上，形成多段纤维丝束；调整丝束缠绕架使所述纤维丝束竖直；从所述纤维丝束的上端滴加树脂溶液；待树脂溶液浸润纤维丝束，在浸润树脂溶液的纤维丝束上施加张力后，水平放置纤维丝束进行溶剂挥发和树脂固化，得到表浸胶复丝；将所述浸胶复丝制备成扭转试样；对所述扭转试样进行扭转性能测试，得到浸胶复丝的抗扭转强度和抗扭转模量。2.根据权利要求1所述的扭转测试方法，其特征在于，所述树脂溶液中树脂的质量分数为40～60％。3.根据权利要求1或2所述的扭转测试方法，其特征在于，每根纤维丝束滴加的树脂溶液的体积V
r
按照公式1计算得到：公式1中：V
r
为每根纤维丝束滴加的树脂溶液的体积，单位为cm3；ρ
f
为浸胶复丝的线密度，单位为g/m；l为丝束缠绕架两端的距离，单位为m；m
f
为期望的浸胶复丝中树脂的质量分数，无量纲；ω为树脂溶液中树脂的质量分数，无量纲；ρ
r
为树脂溶液的密度，单位g/cm3。4.根据权利要求1所述的扭转测试方法，其特征在于，所述表面生长纳米碳材料的碳纤维丝束为通过化学气相沉积法将纳米碳材料生长在碳纤维表面上得到；所纳米碳材料包括碳纳米管和/或石墨烯纳米材料。5.根据权利要求1所述的扭转测试方法，其特征在于，所述丝束缠绕架的缠绕辊凹槽为缠绕辊圆形凹槽；所述缠绕辊圆形凹槽的直径为0.3mm～3mm；所述丝束缠绕架的两端之间距离为150mm～400mm。6.根据权利要求1所述的扭转测试方法，其特征在于，以单根纤维丝束承受的张力计，所述张力的大小为1N～25N。7.根据权利要求1所述的扭转测试方法，其特征在于，所述溶剂挥发在恒温恒湿环境下静置；所述恒温恒湿环境的温度为15℃～30℃，湿度为30％RH～5...

【专利技术属性】
技术研发人员：李敏，顾轶卓，李天舒，王绍凯，魏化震，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：