一种聚丙烯腈基碳纤维原丝及预氧丝的力学性能检测方法技术

本发明专利技术是关于一种聚丙烯腈基碳纤维原丝及预氧丝的力学性能检测方法，用力学性能试验机对待测束丝进行力学性能检测；包括如下步骤：根据待测束丝的特点设置检测参数，建立出待测束丝的拉伸试验方法；调整力学性能试验机上的两个夹具之间的间距，将力学性能试验机的载荷和位移调整到零点，将试样夹装在两个夹具上，然后，使力学性能试验机进入拉伸测试过程，直至试样断裂；按照以上步骤，对每个待测丝束重复拉伸多个试样，去除无效试样，保留有效试样，取平均值作为检测结果。本发明专利技术用于提供一种操作简单、快速，结果准确、离散较小的碳纤维原丝和预氧丝的束丝力学性能检测方法，以满足原丝和碳纤维生产工序快速提供力学性能检测数据的要求。数据的要求。数据的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种聚丙烯腈基碳纤维原丝及预氧丝的力学性能检测方法


[0001]本专利技术涉及一种碳纤维
，特别是涉及一种聚丙烯腈基碳纤维原丝及预氧丝的力学性能检测方法。

技术介绍

[0002]聚丙烯腈基碳纤维原丝(以下简称原丝)和预氧丝作为碳纤维前驱体，其力学性能指标的高低直接影响着碳纤维的力学性能大小。目前，关于原丝和预氧丝的力学性能指标(如，拉伸断裂强度、断裂强度的变异系数、断裂伸长率、断裂伸长变异系数以及模量等)的检测方法。对于预氧丝的力学性能检测方法，则未查阅到相关标准。
[0003]在FZ/T 54065
‑
2012《聚丙烯腈基碳纤维原丝》标准中，力学性能指标的检测方法引用的是GB/T19975《高强化纤长丝拉伸性能试验方法》和 GB/T14337《化学纤维短切纤维拉伸性能试验方法》。
[0004]其中，GB/T19975《高强化纤长丝拉伸性能试验方法》中检测用试样为原丝束丝。但是，其至少存在如下问题：(1)对于初始模量的检测方法，检测过程需要在拉伸曲线上找出强力变化随伸长变化最大时的点，并求出该点切线的斜率，操作比较繁琐。(2)其中的8.2.7条规定在试验之前对无捻长丝加捻，针对芳纶纤维，捻数给的单位为捻/米，且需打捻的捻数较多，但对于试验之前如何对原丝的长丝加捻没有给出具体的规定；(3)在夹具上如何夹持原丝以防止夹持过程中原丝发生解捻或打滑没有给出具体的规定。(4)在断裂强度拉伸测试过程中，夹持间距大，需要的试样长度长(500mm)，拉伸速度为250mm/min，但是，拉伸速度过快会影响检测精度。(5)每个样品测试5次，对于碳纤维原丝来讲试验次数过少，不具有代表性。总之，该方法主要针对的是超高分子量聚乙烯纤维、芳纶等，对于碳纤维原丝的拉伸性能针对性不强。
[0005]而GB/T14337《化学纤维短切纤维拉伸性能试验方法》适用于原丝的单丝力学性能的检测。在检测过程中需要在原丝束丝中剥离抽取出其中的一个单丝，然后将其固定在张力夹上，其操作过程要求特别精细繁琐，不适用于大生产的快速检测以及时指导生产线的工艺调整。
[0006]另外，中复神鹰碳纤维有限责任公司的企业标准Q/320705WAF 13
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2017、 Q/320705WAF 14
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2017和Q/320705WAF 15
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2017等标准中对于原丝力学性能的检测方法同样引用了GB/T14337《化学纤维短切纤维拉伸性能试验方法》，同样不适应于原丝指标的快速检测。
[0007]综上，亟需一种操作简单、快速，结果准确、离散系数较小的碳纤维原丝和预氧丝的束丝力学性能检测方法，以满足原丝和碳纤维生产工序的快速提供力学性能检测数据的要求。

技术实现思路

[0008]有鉴于此，本专利技术提供一种聚丙烯腈基碳纤维原丝及预氧丝的力学性能检测方
法，主要目的在于提供一种操作简单、快速，结果准确、离散系数较小的碳纤维原丝和预氧丝的束丝力学性能检测方法，以满足原丝和碳纤维生产工序的快速提供力学性能检测数据的要求。
[0009]为达到上述目的，本专利技术主要提供如下技术方案：
[0010]一方面，本专利技术的实施例提供一种聚丙烯腈基碳纤维原丝及预氧丝的力学性能检测方法，采用力学性能试验机对待测束丝进行力学性能检测；其中，待测束丝为聚丙烯腈基碳纤维原丝束丝或聚丙烯腈基碳纤维预氧丝束丝，其包括如下步骤：
[0011]建立拉伸试验方法步骤：根据待测束丝的特点设置检测参数，建立出待测束丝的拉伸试验方法；其中，所述检测参数包括：力学性能试验机的拉伸速度、模量算法、模量取值点范围、数据采集速度、试验次数、力学性能指标及离散系数的计算公式；其中，拉伸速度设置为80
‑
100mm/min、模量算法选择为杨氏模量、模量取值点范围设置为应变取值范围的 0.1
‑
1.0％、数据采集速度设置为8
‑
10ms；
[0012]仪器调整和准备步骤：调整力学性能试验机上的两个夹具之间的间距，并将力学性能试验机的载荷和位移调整到零点；
[0013]夹装试样及拉伸步骤：将试样夹装在两个夹具上，然后，使力学性能试验机进入拉伸测试过程，直至试样断裂；
[0014]重复试验步骤：按照以上步骤，对每个待测丝束重复拉伸多个试样，去除无效试样，保留有效试样，取平均值作为检测结果。
[0015]优选的，在所述建立拉伸试验方法步骤中：力学性能指标及离散系数的计算公式按照GB/T3362
‑
2005和GB/T1446的规定进行设置；优选的，力学性能指标包括拉伸强力、拉伸强度、断裂伸长率、拉伸模量。
[0016]优选的，在所述仪器调整和准备步骤中：输入待测丝束的编号及截面积。
[0017]优选的，在所述重复试验步骤中：对每个待测丝束重复拉伸8
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10个试样。
[0018]优选的，在所述仪器调整和准备步骤中：所述力学性能试验机上的夹具的最大力值(选型)为1
‑
2KN；优选的，若所述力学性能试验机上的夹具的最大力值(选型)为1KN，则将力学性能试验机上的两个夹具之间的距离设置为100
‑
200mm，有效的试样拉伸长度为200
‑
300mm；若所述力学性能试验机上的夹具的最大力值(选型)为2KN，为便于与1KN夹具拉伸的试验数据比较，则将力学性能试验机上的两个夹具之间的设置为20
‑
120mm，以保证有效的试样拉伸长度为200
‑
300mm。
[0019]优选的，若待测束丝的K数小于等于12K，则使用最大力值为1KN的夹具；若待测束丝为24K，则使用最大力值为1
‑
2KN的夹具；若待测束丝的K 数大于24K，则使用最大力值大于等于2KN的夹具。
[0020]优选的，所述夹具选用气动夹具；优选的，在所述仪器调整和准备步骤中：所述力学性能试验机用压缩空气的压力设定为0.45
‑
0.60MPa。
[0021]优选的，所述夹具包括：
[0022]第一夹块；
[0023]第二夹块，所述第一夹块和第二夹块之间用于夹持试样；所述第二夹块上还设置有沟槽，以使试样可以绕在所述第二夹块上；
[0024]其中，所述第二夹块为牛角状夹块；所述沟槽位于所述牛角状夹块上，且所述沟槽
与所述牛角状夹块的夹持面相背设置。
[0025]优选的，所述第一夹块、第二夹块的夹持面上设有垂直于载荷方向的磨痕，以保证试样在夹持后有足够的摩擦力不会发生打滑现象，又不会造成试样在夹持中发生断丝现象；优选的，所述磨痕的深度不超过0.2mm。。
[0026]优选的，所述力学性能试验机上的两个夹具分别为上夹具和下夹具；其中，在所述夹装试样及拉伸步骤中，夹持试样的操作包括：
[0027]1)从卷装的待测束丝上退绕出设定长度的试样，将试样的一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚丙烯腈基碳纤维原丝及预氧丝的力学性能检测方法，采用力学性能试验机对待测束丝进行力学性能检测；其中，待测束丝为聚丙烯腈基碳纤维原丝束丝或聚丙烯腈基碳纤维预氧丝束丝，其特征在于，包括如下步骤：建立拉伸试验方法步骤：根据待测束丝的特点设置检测参数，建立出待测束丝的拉伸试验方法；其中，所述检测参数包括：力学性能试验机的拉伸速度、模量算法、模量取值点范围、数据采集速度、试验次数、力学性能指标及离散系数的计算公式；其中，拉伸速度设置为80
‑
100mm/min、模量算法选择为杨氏模量、模量取值点范围设置为应变取值范围的0.1
‑
1.0％、数据采集速度设置为8
‑
10ms；仪器调整和准备步骤：调整力学性能试验机上的两个夹具之间的间距，并将力学性能试验机的载荷和位移调整到零点；夹装试样及拉伸步骤：将试样夹装在两个夹具上，然后，使力学性能试验机进入拉伸测试过程，直至试样断裂；重复试验步骤：按照以上步骤，对每个待测丝束重复拉伸多个试样，去除无效试样，保留有效试样，取平均值作为检测结果。2.根据权利要求1所述的聚丙烯腈基碳纤维原丝及预氧丝的力学性能检测方法，其特征在于，在所述建立拉伸试验方法步骤中：力学性能指标及离散系数的计算公式按照GB/T3362
‑
2005和GB/T1446的规定进行设置；优选的，力学性能指标包括拉伸强力、拉伸强度、断裂伸长率、拉伸模量；和/或在所述仪器调整和准备步骤中：输入待测丝束的编号及截面积；和/或在所述重复试验步骤中：对每个待测丝束重复拉伸8
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10个试样。3.根据权利要求1或2所述的聚丙烯腈基碳纤维原丝及预氧丝的力学性能检测方法，其特征在于，在所述仪器调整和准备步骤中：所述力学性能试验机上的夹具的最大力值为1
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2KN；优选的，若所述力学性能试验机上的夹具的最大力值为1KN，则将力学性能试验机上的两个夹具之间的距离设置为100
‑
200mm，有效的试样拉伸长度为200
‑
300mm；若所述力学性能试验机上的夹具的最大力值为2KN，为便于与1KN夹具拉伸的试验数据比较，则将力学性能试验机上的两个夹具之间的设置为20
‑
120mm，以保证有效的试样拉伸长度为200
‑
300mm。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的聚丙烯腈基碳纤维原丝及预氧丝的力学性能检测方法，其特征在于，若待测束丝的K数小于等于12K，则使用最大力值为1KN的夹具；若待测束丝为24K，则使用最大力值为1
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2KN的夹具；若待测束丝的K数大于24K，则使用最大力值大于等于2KN的夹具。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的聚丙烯腈基碳纤维原丝及预氧丝的力学性能检测方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘纳新，雷爱民，李旭东，李学刚，周国十，张赟，武建鹏，
申请(专利权)人：山西钢科碳材料有限公司，
类型：发明
国别省市：