碳纖維標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)

1、碳纖維標(biāo)準(zhǔn)分析 2011-05-17   中國(guó)科學(xué)院武漢文獻(xiàn)情報(bào)中心  編者按：碳纖維是制造各類(lèi)先進(jìn)復(fù)合材料的重要原料和基礎(chǔ)。它是含碳量高于90的無(wú)機(jī)高分子纖維，應(yīng)用領(lǐng)域包括航空航天、體育娛樂(lè)休閑、交通運(yùn)輸、醫(yī)療衛(wèi)生、土木建筑、能源開(kāi)發(fā)、電子電器等。碳纖維優(yōu)異性能的背后是復(fù)雜的制造工藝和高額的制造成本，進(jìn)一步開(kāi)展技術(shù)研究，提高質(zhì)量、降低成本是碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)之一。標(biāo)準(zhǔn)作為一種技術(shù)規(guī)范，在維護(hù)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展中發(fā)揮重要作用,也是國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)力的重要表現(xiàn)。本期專(zhuān)題對(duì)碳纖維材料的標(biāo)準(zhǔn)制定情況作了簡(jiǎn)要介紹。一 主要組織/國(guó)家碳纖維材料標(biāo)準(zhǔn)制定情況分析 

2、   圖1描述的是國(guó)際主要組織/國(guó)家碳纖維材料標(biāo)準(zhǔn)制定情況，顯示出國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織對(duì)碳纖維進(jìn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定的有ISO和EN，其中ISO相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)達(dá)9項(xiàng)，EN達(dá)17項(xiàng)；而制定碳纖維相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的國(guó)家中：美國(guó)4項(xiàng)、英國(guó)14項(xiàng)、德國(guó)15項(xiàng)、日本28項(xiàng)、法國(guó)11項(xiàng)、中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)各有5項(xiàng)和11項(xiàng)，可以看出，日本國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量最多，中國(guó)其次，與英國(guó)和德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量相近，表明碳纖維行業(yè)發(fā)展中日本處于相對(duì)領(lǐng)先地位。    從各國(guó)碳纖維標(biāo)準(zhǔn)名采用率來(lái)看，英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)全部采用ISO和EN標(biāo)準(zhǔn)；德國(guó)有10項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)分別采用ISO和EN標(biāo)準(zhǔn)；而我國(guó)的碳纖維牌號(hào)沿用日本東麗的碳纖

3、維系列，如T300、T700、T800，尚未建立實(shí)用而完整的自主品牌號(hào)系列。     注：ISO-國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)；EN-歐盟標(biāo)準(zhǔn)；ASTM-美國(guó)材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)；BS-英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)；DIN-德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)；JIS-日本標(biāo)準(zhǔn)；NF-法國(guó)標(biāo)準(zhǔn)；GB-中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；GB-HY-中國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。圖1  主要標(biāo)準(zhǔn)化組織/國(guó)家碳纖維標(biāo)準(zhǔn)制定數(shù)量情況1.1 國(guó)際主要組織/國(guó)家碳纖維材料標(biāo)準(zhǔn)分布    ISO主要集中于碳纖維增強(qiáng)材料相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，包括：碳纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料及碳纖維增強(qiáng)塑料等；EN多關(guān)注與碳纖維層壓塑料、碳纖維增強(qiáng)塑料等；美國(guó)集中在碳纖

4、維環(huán)氧樹(shù)脂材料的測(cè)試和試驗(yàn)方法；德國(guó)和英國(guó)除采用ISO和EN標(biāo)準(zhǔn)之外，德國(guó)還制定碳纖維和雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂或聚酰亞胺樹(shù)脂、碳纖維和無(wú)活性熱塑塑料燈標(biāo)準(zhǔn)；日本大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)集中于碳纖維增強(qiáng)材料；法國(guó)碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料、酚醛樹(shù)脂、碳纖維增強(qiáng)?；靹┑?；中國(guó)除了增強(qiáng)復(fù)合材料之外，聚丙烯腈基碳纖維、環(huán)氧樹(shù)脂、聚氨酯、酚醛-高硅氧纖維/酚醛復(fù)合等材料也制定了相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。1.2 中國(guó)碳纖維行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)分布    表1顯示了中國(guó)碳纖維行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)主要分布情況，從表中可以看出碳纖維行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定以航空航天行業(yè)為主，占了整個(gè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總量的63.7%。其次，交通行業(yè)、建工行業(yè)、石油天然氣行業(yè)、工程建

5、設(shè)與標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)各有一項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布。表1  中國(guó)碳纖維行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)分布情況序號(hào)行業(yè)代碼標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)數(shù)所占比例（%）1航空行業(yè)HB436.4%2航天工業(yè)QJ327.3%3交通行業(yè)JT19.1%4建工行業(yè)JG19.1%5工程建設(shè)與標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)CECS19.1%6石油天然氣行業(yè)SY19.1%二 碳纖維相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)匯總    表2給出了ISO制定的碳纖維及相關(guān)材料標(biāo)準(zhǔn)，主要有碳纖維的尺寸測(cè)定和性能測(cè)定、碳纖維復(fù)合材料、碳纖維塑料等。表2  ISO標(biāo)準(zhǔn)序號(hào)名稱(chēng)標(biāo)準(zhǔn)號(hào)1碳纖維長(zhǎng)絲直徑和橫截面積的測(cè)定ISO 11567-19952碳纖維單長(zhǎng)絲試樣拉伸性能的測(cè)定ISO 115

6、66-19963碳纖維密度的測(cè)定ISO 10119-20024碳纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料.樹(shù)脂、纖維和空隙含量的測(cè)定ISO 14127-20085碳纖維.樹(shù)脂浸漬紗拉伸性能的測(cè)定ISO 10618-20046碳纖維.尺寸的測(cè)定ISO 10548-20027碳纖維長(zhǎng)絲紗命名體系ISO 13002-1998 8碳纖維增強(qiáng)塑料.特定沖擊能量級(jí)沖擊后的壓縮特性ISO 18352-20099碳纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料.樹(shù)脂、纖維和空隙含量的測(cè)定ISO 14127-2008    表3給出了EN制定的碳纖維及相關(guān)材料標(biāo)準(zhǔn)，主要有碳纖維的試驗(yàn)方法和技術(shù)規(guī)范、碳纖維層壓塑料、碳纖維增強(qiáng)塑料的

7、測(cè)定方法等。表3  EN標(biāo)準(zhǔn)序號(hào)名稱(chēng)標(biāo)準(zhǔn)號(hào)1碳纖維長(zhǎng)絲紗.第2部分:試驗(yàn)方法和通用規(guī)范EN 13002-2-19992碳纖維.樹(shù)脂浸漬紗拉伸性能的測(cè)定EN ISO 10618-20044航空航天系列.碳纖維層壓塑料.纖維含量、樹(shù)脂含量和氣孔的測(cè)定EN 2564-19985增強(qiáng)材料.機(jī)織物規(guī)范.第3部分:特殊要求EN 13417-3-20016航空航天系列.碳纖維預(yù)浸漬.樹(shù)脂流的測(cè)定EN 2560-19987航空航天系列.碳纖維增強(qiáng)塑料.單向?qū)訅褐破?表觀層壓間抗切強(qiáng)度測(cè)定EN 2563-19978增強(qiáng)材料.機(jī)織物規(guī)范.第2部分:試驗(yàn)方法和一般要求EN 13417-2-20019航空航

8、天系列碳纖維增強(qiáng)塑料單向塑料層壓制品纖維方向平行抗拉試驗(yàn)EN 2561-199510航空航天系列碳纖維增強(qiáng)塑料單向?qū)訅核芰吓c纖維方向平行的彎曲試驗(yàn)EN 2562-199711航空航天系列碳纖維增強(qiáng)塑料單向疊層板材垂直于纖維方向的拉伸試驗(yàn)EN 2597-199812航空航天系列碳纖維預(yù)浸漬物樹(shù)脂成分樹(shù)脂和纖維含量及單位面積纖維質(zhì)量的測(cè)定EN 2559-199713航空航天系列碳纖維預(yù)浸漬物單位面積質(zhì)量的測(cè)定EN 2557-1997 14航空航天系列碳纖維預(yù)浸漬物揮發(fā)物含量測(cè)定EN 2558-1997 15碳纖維長(zhǎng)絲紗命名體系EN ISO 13002-1998 16碳纖維絲線第3部分：技術(shù)規(guī)范pr

9、EN 13002-3-1998 17碳纖維膠含量的測(cè)定EN ISO 10548-2003     表4給出了美國(guó)材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì)（ASTM）制定的碳纖維及相關(guān)材料標(biāo)準(zhǔn)，主要有碳纖維環(huán)氧樹(shù)脂的測(cè)試和試驗(yàn)方法等。表4  美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)序號(hào)名稱(chēng)標(biāo)準(zhǔn)號(hào)1碳纖維環(huán)氧樹(shù)脂預(yù)浸漬中樹(shù)脂固定含量的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法ASTM D 3529/D 3529M-19972碳纖維環(huán)氧樹(shù)脂預(yù)浸料坯的樹(shù)脂流動(dòng)性標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法ASTM D 3531-19994碳纖維環(huán)氧樹(shù)脂預(yù)浸料坯凝固時(shí)間的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法ASTM D 3532-19995碳纖維的耐熱氧化性的試驗(yàn)方法ASTM D 4102-1982

10、60;   表5給出了英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（BSI）制定的碳纖維及相關(guān)材料標(biāo)準(zhǔn)，主要有碳纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料、碳纖維層壓板材、碳纖維增強(qiáng)塑料等的測(cè)定和試驗(yàn)方法，其中有7條等效于EN標(biāo)準(zhǔn)。    表6給出了德國(guó)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（DIN）與碳纖維及相關(guān)材料有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，主要有碳纖維、碳纖維和雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂、聚酰亞胺樹(shù)脂、無(wú)活性熱塑塑料等的技術(shù)規(guī)范和測(cè)定方法，其中有10條等效于EN標(biāo)準(zhǔn)。表5  英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)序號(hào)名稱(chēng)標(biāo)準(zhǔn)號(hào)1碳纖維.樹(shù)脂浸漬紗拉伸性能的測(cè)定BS EN ISO 10618-20042碳纖維預(yù)浸漬材料.揮發(fā)物含量測(cè)定BS EN 2558-19973碳纖

11、維.第2部分:線性密度的測(cè)定方法BS 7658-2-19934碳纖維長(zhǎng)絲紗.試驗(yàn)方法和通用規(guī)范BS EN 13002-2-19995碳纖維層壓板材.纖維、樹(shù)脂含量和空隙率的測(cè)定BS EN 2564-19986碳纖維.測(cè)定密度BS ISO 10119-20027碳纖維增強(qiáng)塑料.在規(guī)定沖擊能量水平上的沖擊后壓縮強(qiáng)度性能的測(cè)定BS ISO 18352-20098碳纖維層壓板材.單向?qū)訅喊宀?垂直于纖維方向的拉伸試驗(yàn)BS EN 2597-19989碳纖維.膠料含量的測(cè)定BS EN ISO 10548-200310碳纖維.單絲樣品抗拉性能的測(cè)定BS ISO 11566-199611碳纖維.長(zhǎng)絲紗命名體系

12、BS EN ISO 13002-199912碳纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料.樹(shù)脂、纖維和空隙含量的測(cè)定BS ISO 14127-200813碳纖維增強(qiáng)塑料.單向?qū)訅喊?層間表面剪切強(qiáng)度的測(cè)定BS EN 2563-199714碳纖維.長(zhǎng)絲直經(jīng)和橫截面積的測(cè)定BS ISO 11567-1996表6  德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)序號(hào)名稱(chēng)標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)1航空航天.碳纖維.碳纖維素長(zhǎng)絲紗.技術(shù)規(guī)范DIN 29965-19922航空航天系列.碳纖維預(yù)浸帶.單位面積重量測(cè)定DIN EN 2557-19973碳纖維.樹(shù)脂浸漬紗拉伸性能的測(cè)定DIN EN ISO 10618-20044碳纖維.尺寸的測(cè)定DIN EN ISO 10548

13、-20035碳纖維長(zhǎng)絲紗.第2部分:試驗(yàn)方法和通用規(guī)范DIN EN 13002-2-19996航空航天系列.碳纖維預(yù)浸漬.樹(shù)脂流的測(cè)定DIN EN 2560-19987航空航天系列.碳纖維預(yù)浸漬物.易揮發(fā)成份測(cè)定DIN EN 2558-19978航空航天.碳纖維和雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂或聚酰亞胺樹(shù)脂制的預(yù)浸漬不定向薄板材DIN 65453-19939碳纖維.長(zhǎng)絲紗的命名體系DIN EN ISO 13002-199910航空航天.碳纖維和無(wú)活性熱塑塑料制單向片材和帶材的預(yù)浸料.技術(shù)規(guī)范DIN 65572-199211航空航天系列.碳纖維增強(qiáng)的塑料.無(wú)向疊層材料.垂直纖維方向的拉力試驗(yàn)DIN EN 25

14、97-199812航空航天系列.碳纖維預(yù)浸帶.樹(shù)脂成份、纖維成份以及單位面積纖維重量測(cè)定DIN EN 2559-199713航空航天.碳纖維.化學(xué)分析.類(lèi)金屬元素的測(cè)定DIN V 65579-199114航空航天.碳纖維和非活性熱塑塑料制預(yù)浸漬纖維薄板材和帶材. 技術(shù)規(guī)范DIN 65629-199315航空航天系列.碳纖維層壓塑料.纖維含量、樹(shù)脂含量和氣孔的測(cè)定DIN EN 2564-1998    表7給出了日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)調(diào)査會(huì)（JISC）制定的碳纖維及相關(guān)材料有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，主要有碳纖維增強(qiáng)塑料的試驗(yàn)和測(cè)試方法、碳纖維的特性測(cè)定等。表7  日本標(biāo)準(zhǔn)序號(hào)名稱(chēng)標(biāo)

15、準(zhǔn)編號(hào)1用三點(diǎn)儀彎曲沖擊試驗(yàn)測(cè)定碳纖維增強(qiáng)塑料沖擊特性的試驗(yàn)方法JIS K7084-19932碳纖維增強(qiáng)塑料彎曲性能的測(cè)試方法JIS K7074-19883碳纖維增強(qiáng)塑料板的超聲脈沖回波技術(shù)的試驗(yàn)方法JIS K7090-19964碳纖維增強(qiáng)塑料的卡畢擺錘沖擊強(qiáng)度的試驗(yàn)方法JIS K7077-19915預(yù)浸碳纖維和環(huán)氯樹(shù)脂的測(cè)試方法JIS K7071-19886試驗(yàn)用的碳纖維增強(qiáng)塑料板試樣的制備JIS K7072-19917碳纖維增強(qiáng)塑料的碳纖維含量及空隙量的測(cè)試方法JIS K7075-19918碳纖維增強(qiáng)塑料壓縮特性的試驗(yàn)方法JIS K7076-19919用三點(diǎn)加載法測(cè)定碳纖維增強(qiáng)塑料表觀層間

16、剪切強(qiáng)度的試驗(yàn)方法JIS K7078-199110碳纖維增強(qiáng)塑料暴露自然氣候下的試驗(yàn)方法JIS K7081-199311碳纖維增強(qiáng)塑料板的射線照相的試驗(yàn)方法JIS K7091-199612碳纖維增強(qiáng)塑料的撓曲蠕變?cè)囼?yàn)方法JIS K7088-199613碳纖維.膠料含量的測(cè)定JIS R7604-199914碳纖維.線性密度的測(cè)定JIS R7605-199915用雙凹槽試樣測(cè)定碳纖維增強(qiáng)塑料層間抗剪強(qiáng)度的試驗(yàn)方法JIS K7092-200516碳纖維.長(zhǎng)絲直徑和截面面積的測(cè)定JIS R7607-200017碳纖維增強(qiáng)塑料承壓強(qiáng)度的試驗(yàn)方法JIS K7080-199118碳纖維增強(qiáng)塑料完全反向平面彎

17、曲疲勞的試驗(yàn)方法JIS K7082-199319碳纖維增強(qiáng)塑料的恒定載荷振幅雙向拉伸疲勞的試驗(yàn)方法JIS K7083-199320碳纖維增強(qiáng)塑料的多軸沖擊特性的試驗(yàn)方法JIS K7085-199321碳纖維增強(qiáng)塑料的層間斷裂韌性的試驗(yàn)方法JIS K7086-199322碳纖維增強(qiáng)塑料的拉伸蠕變?cè)囼?yàn)方法JIS K7087-199623碳纖維增強(qiáng)塑料沖擊性能試驗(yàn)后的壓縮試驗(yàn)方法JIS K7089-199624碳纖維.密度測(cè)定JIS R7603-199925用加減45度拉伸法和兩對(duì)軌法測(cè)定碳纖維增強(qiáng)塑料的平面剪切性能的試驗(yàn)方法JIS K7079-199126碳纖維.樹(shù)脂浸漬紗拉伸性能的測(cè)定JIS R

18、7608-200727碳纖維.單纖維試樣拉伸特性的測(cè)定JIS R7606-200028碳纖維.體積電阻率的測(cè)定JIS R7609-2007    表8給出了法國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（NF）制定的碳纖維及相關(guān)材料有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，主要有碳纖維的試驗(yàn)和測(cè)試方法、碳纖維增強(qiáng)?；靹┑臏y(cè)定等。表8  法國(guó)標(biāo)準(zhǔn)序號(hào)標(biāo)準(zhǔn)中文名稱(chēng)標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)1碳纖維.密度的測(cè)定NF T25-100-20032碳纖維紗.第2部分:試驗(yàn)方法和總規(guī)范NF T25-110-2-19993碳纖維.單絲樣品抗拉性能的測(cè)定NF T25-102-19974碳纖維.線密度的測(cè)定NF T25-103-19875碳纖維.尺寸的測(cè)定

19、NF T25-104-19966航空航天系列.管狀單元,六角形,碳纖維,酚醛樹(shù)脂浸漬的蜂窩狀材料.產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)NF L19-037-19937碳纖維.碳纖維浸漬長(zhǎng)絲紗的拉伸試驗(yàn)NF T25-101-19868塑料.碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料.層間剪切應(yīng)力的測(cè)定.短跨距彎曲的方法NF T57-303-19899航天航空系列.碳纖維增強(qiáng)?；靹?每單位面積質(zhì)量的測(cè)定（歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN 2557）NF L17-420-199710航天航空系列.碳纖維增強(qiáng)?；靹?樹(shù)脂、纖維含量和每單位面積纖維質(zhì)量的測(cè)定（歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN 2559）NF L17-422-199711航天航空系列.碳纖維增強(qiáng)?；靹?揮發(fā)性物質(zhì)含量的測(cè)定（歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN 2558）NF L17-421-1997    表9和表10給出了