(高清版)GBT 26749-2022 碳纖維 浸膠紗拉伸性能的測定

代替GB/T26749—2011碳纖維浸膠紗拉伸性能的測定GB/T26749—2022 I 2規(guī)范性引用文件 3術語和定義 4符號 5原理 6儀器設備和材料 27試樣 38試驗條件 49試驗步驟 410試驗數(shù)據(jù)處理 511試驗報告 6附錄A(資料性)熱固性樹脂體系及手工浸膠方法 8附錄B(資料性)浸膠設備示例 附錄D(資料性)加強片和加強片制備裝置 I本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件代替GB/T26749—2011《碳纖維浸膠紗拉伸性能的測定》,與GB/T26749—2011相比，除結構調整和編輯性改動外，主要技術變化如下：a)更改了適用范圍(見第1章，2011年版的第1章);b)更改了術語和定義(見第3章，2011年版的第3章);c)增加了最大載荷時應變的符號(見第4章);d)刪除了方法B(見2011年版的第5章、10.2.2);e)增加了固化爐控溫精度要求(見6.3);f)增加了夾具要求(見6.4.3);g)更改了試樣數(shù)量(見7.1,2011年版的7.1);h)更改了試樣長度要求(見7.2,2011年版的7.2);i)更改了樹脂含量要求(見7.5.3,2011年版的7.5.2);j)增加了樹脂含量樣品測定數(shù)量要求(見7.5.3);k)更改了試驗速度相關內容(見9.1,2011年版的9.1);1)增加了試驗預載荷相關要求(見9.4);m)增加了試樣破壞形式、無效試驗判定相關規(guī)定和示意圖(見9.7);n)增加了試驗報告中試驗速度、是否去除上漿劑等記錄要求(見第11章);請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構不承擔識別專利的責任。本文件由全國碳纖維標準化技術委員會(SAC/TC572)提出并歸口。本文件起草單位：南京玻璃纖維研究設計院有限公司、南京國材檢測有限公司、安徽佳力奇先進復合材料科技股份公司、中國石化上海石油化工股份有限公司、常州啟賦安泰復合材料科技有限公司、江蘇集萃碳纖維及復合材料應用技術研究院。本文件于2011年首次發(fā)布，本次為第一次修訂。1碳纖維浸膠紗拉伸性能的測定本文件規(guī)定了碳纖維浸膠紗拉伸強度、拉伸彈性模量和拉伸應變的測定方法。本文件適用于碳纖維紗線。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T1040.1塑料拉伸性能的測定第1部分：總則GB/T7690.1增強材料紗線試驗方法第1部分：線密度的測定GB/T29761碳纖維上漿劑含量的測定GB/T30019碳纖維密度的測定GB/T40724碳纖維及其復合材料術語3術語和定義GB/T1040.1和GB/T40724界定的術語和定義適用于本文件。4符號下列符號適用于本文件。A?:紗線橫截面積，單位為平方毫米(mm2)。E:拉伸彈性模量，單位為吉帕(GPa)。F:最大拉伸載荷，單位為牛頓(N)。T:紗線的線密度，單位為特克斯(tex)。T:浸膠紗的線密度，單位為特克斯(tex)。pr:紗線密度，單位為克每立方厘米(g/cm3)。ec:計算得到的最大載荷時拉伸應變。eE:引伸計測得的最大載荷時拉伸應變?！鱂:對應于標距間試樣的變形量△L的載荷變化值，單位為牛頓(N)。△L:標距間的試樣對應于載荷變化△F的變形量，單位為毫米(mm)。5原理紗線均勻浸膠并固化后，在適當?shù)臋C械裝置的勻速加載下，拉伸至斷裂。根據(jù)拉伸應力-應變曲2線，計算拉伸強度，拉伸彈性模量和最大載荷時拉伸應變。拉伸彈性模量是應力變化量與對應的應變變化量之比。碳纖維紗的應力-應變呈非線性關系，因此應定義割線模量。通常用兩個應變點來定義。線密度和上漿劑含量應單獨測得。6儀器設備和材料6.1樹脂樹脂黏度應滿足紗線能充分且均勻地浸漬。樹脂固化后的斷裂應變應至少是纖維的兩倍。推薦在浸漬過程中黏度低于1000mPa·s的熱固性環(huán)氧樹脂系統(tǒng)(見附錄A)。樹脂配方應有詳細的規(guī)定，并取得生產方和使用方的一致同意。6.2浸膠設備6.2.1可采用手工法或機械法制備試樣，機械法浸膠設備(見附錄B)應包括6.2.2～6.2.5中的裝置。6.2.2紗筒固定裝置：帶有紗線張力調節(jié)器。6.2.3浸膠槽：帶有溫控器、浸膠輥或紗線張力棒。6.2.4外表包覆織物、紙或氈的輥輪，或鋼模，以便除去紗線上多余的樹脂。6.2.5浸膠紗卷繞裝置：最好是木制的或金屬材質包覆橡膠制成。6.3溫控固化爐帶有鼓風的溫控固化爐，以便使樹脂均勻固化。固化爐溫度應能滿足樹脂固化溫度要求，且控溫精度不低于±3℃。6.4拉伸試驗機6.4.1有恒定速率的拉伸試驗機，配有載荷和伸長曲線的記錄裝置。載荷讀數(shù)的精度應高于測定值的1%。夾具系統(tǒng)應確保試樣中心線與試驗機中心一致。6.4.2拉伸試驗機應配有引伸計，與一個連續(xù)裝置相連接，以自動記錄標距內試樣的伸長。引伸計宜輕，以使其施加給試樣的應力可忽略不計。引伸計的標距應大于或等于50mm,推薦標距100mm,測量誤差小于±1%。在規(guī)定的測量范圍內，引伸計的線性度偏離允差不超過0.1%。推薦的引伸計見附錄C?？捎闷渌麘儨y試儀，如光學或激光應變儀。6.4.3夾具應適合夾持試樣(帶加強片或不帶加強片),宜采用氣動或液壓夾具。對于不帶加強片的試樣，夾具的夾持面應選擇粘貼彈性適度，摩擦系數(shù)高的片材，例如硬質橡膠板；對于帶加強片試樣，通常選用鋸齒狀鉗口。6.5天平最小分度值不大于0.1g。量程不小于500mm的刻度尺或其他測量裝置，最小分度值1mm。3GB/T26749—20227試樣7.1試樣數(shù)量應制備足夠的試樣，以確保6個有效數(shù)據(jù)。若試樣在夾具或加強片內破壞，或由引伸計引起的破7.2試樣長度試樣可帶加強片或不帶加強片進行試驗。試樣長度應不小于250mm;帶加強片的試樣，加強片之間的試樣長度應為(150±5)mm。7.3試樣浸膠7.3.1為控制樹脂含量且不損壞纖維，可采用手工法和機械法浸膠，推薦使用機械法。7.3.2手工法浸膠參見附錄A。7.3.3機械法浸膠按下列步驟使用6.2中的浸膠裝置：a)將紗筒置于紗筒固定裝置(見6.2.2)上；b)將樹脂倒入浸膠槽(見6.2.3)中，調節(jié)溫度和黏度至規(guī)定值；c)將紗線通過浸膠槽和輥輪或鋼模(見6.2.4),保證充分浸膠；d)調節(jié)卷繞張力，卷繞張力取決于每個實驗室的經驗，推薦張力不大于紗線斷裂強力的1%;e)將浸膠紗依次間隔卷繞在框架(見6.2.5)上；f)將框架放入溫控固化爐(見6.3)內；g)按樹脂制造商要求進行固化；h)樹脂固化后，從溫控固化爐中取出框架，剪取足夠數(shù)量的浸膠紗試樣；i)按7.5的規(guī)定選擇試樣。7.4同卷紗線線密度和密度的測定7.4.1紗線線密度，按GB/T7690.1進行測定。7.4.2紗線上漿劑含量，按GB/T29761進行測定。7.4.3碳纖維密度，按GB/T30019進行測定。7.5試樣選擇7.5.1使用適合的器具檢查每個試樣，試樣應平直、光滑均勻，沒有斷紗、樹脂脫落和纖維錯位等缺陷。7.5.2用直尺(見6.6)測量試樣的長度，在剪取規(guī)定長度的試樣后及粘貼加強片前，用天平(見6.5)稱取試樣質量，通過質量除以長度計算浸膠紗試樣線密度。7.5.3按式(1)計算試樣樹脂含量：式中：W試樣樹脂含量，%;Ti——浸膠紗試樣線密度，單位為特克斯(tex);Tf——紗線線密度，單位為特克斯(tex)。每組試樣數(shù)量不少于3個，計算樹脂含量平均值。試樣的樹脂質量含量應為35%～60%,如果樹脂含量在接受范圍限外，則應核實該組所有試樣的樹脂含量。47.6帶加強片試樣的制備在使用加強片的情況下，夾具長度應至少30mm,加強片及加強片制備裝置參見附錄D。推薦使用紙板作用加強片，用室溫固化的環(huán)氧類膠黏劑粘貼。8試驗條件試驗前，將試樣在(23±2)℃,相對濕度為(50±10)%的試驗室環(huán)境中放置不少于24h。在同樣環(huán)境下測試。9試驗步驟9.1設置試驗速度，最大速度250mm/min。推薦加載速度為1mm/min～20mm/min,仲裁試驗加載速度為10mm/min。9.2安裝適合的夾具，調節(jié)夾具間的距離至(150±5)mm;對不帶加強片的試樣如試驗中發(fā)現(xiàn)試樣滑移，可在試樣和夾具間加入砂紙。9.3將試樣放入夾具內裝夾，使試樣與上下夾頭的加載軸線重合。9.4檢查并調整試樣，對試樣施加預載荷。依據(jù)表1,通過預估模量和橫截面積來確定預載荷范圍。表1最大預加載荷%纖維最大載荷時拉伸應變典型值ε最大預載荷對應應變0.020.019.5測試拉伸彈性模量和應變時，應小心將引伸計固定在試樣上。9.6啟動試驗機和記錄儀，對試樣持續(xù)加載，直至試樣破壞。如試驗過程中需摘除引伸計，摘除時不應對試樣造成損傷。9.7記錄試樣破壞模式。若出現(xiàn)以下破壞情況(見圖1)應判定無效，重新取樣進行試驗：——試樣部分纖維斷裂；——試樣在加強片處拔出；——試樣破壞在夾具內或試樣斷裂處離夾緊處的距離小于10mm;——由引伸計引起的破壞。a)部分纖維斷裂b)加強片處拔出c)夾具內破壞圖1無效斷裂模式示意圖5GB/T26749—202210試驗數(shù)據(jù)處理10.1拉伸強度按式(2)計算每個試樣的拉伸強度，紗線的橫截面積通過式(3)計算得出。 (2) (3)式中：or——拉伸強度，單位為兆帕(MPa);F:——最大拉伸載荷，單位為牛頓(N);A;——紗線橫截面積，單位為平方毫米(mm2);Tt——按GB/T7690.1測定不含上漿劑的紗線線密度，單位為特克斯(tex);Pr——按GB/T30019測定的紗線密度，單位為克每立方厘米(g/cm3)。若上漿劑含量很低，不引起顯著差異，則紗線的線密度和密度可以采用不除去上漿劑的試樣進行測定。以所有試樣的拉伸強度算術平均值作為報告值；若產品規(guī)范或試驗委托方要求時，計算標準差和變異系數(shù)。10.2拉伸彈性模量拉伸彈性模量(圖2)按式(4)計算：式中：E;——拉伸彈性模量，單位為吉帕(GPa);△F——對應于表2中給出的應變范圍內的載荷增量，單位為牛頓(N);A;——紗線橫截面積，單位為平方毫米(mm2)(見公式3);L。——引伸計標距，單位為毫米(mm);△L——對應于表2中的應變范圍，試樣在引伸計標距范圍內的長度變化量，單位為毫米(mm)。表2纖維類別和應變極限的關系%纖維最大載荷時拉伸應變典型值ε應變范圍0.1～0.60.6≤e<1.20.1～0.30.3≤e<0.60.05～0.15注：典型的斷裂應變值(最大載荷時拉伸應變)可由引伸計測定，也可由拉伸強度和模量進行計算得到。以所有試樣拉伸彈性模量的算術平均值作為報告值；若產品規(guī)范或試驗委托方要求時，計算標準差和變異系數(shù)。6GB/T26749—2022標引符號說明：L——伸長；F——載荷；△L——彈性段的伸長增量；圖2拉伸試驗過程中的載荷和位移曲線10.3最大載荷時拉伸應變10.3.1最大載荷時拉伸應變由引伸計測得或由拉伸強度和拉伸彈性模量計算得到，用百分率表示。10.3.2由引伸計測得的最大載荷時拉伸應變按式(5)計算：式中：eg——引伸計測得的最大載荷時拉伸應變，%;Lu——最大載荷時引伸計的有效長度，單位為毫米(mm);L?！煊嫎司啵瑔挝粸楹撩?mm)。………10.3.3由拉伸強度和拉伸彈性模量計算得到最大載荷時拉伸應變按式(6)計算：……(6)式中：ec——計算得到的最大載荷時拉伸應變，%;o;——拉伸強度，單位為兆帕(MPa);E;——拉伸彈性模量，單位為吉帕(GPa)(見10.2)。10.3.4以所有試樣最大載荷時拉伸應變的算術平均值作為報告值，若產品規(guī)范或試驗委托方要求時，計算標準差和變異系數(shù)。11試驗報告試驗報告包括以下各項內容：7a)本文件編號；b)所有有關試驗用紗線的必要的詳細資料；d)紗線密度，以及是否去除上漿劑；e)最大載荷時的拉伸應變是計算得到的還是引伸計直接測定的；i)拉伸彈性模量計算方法；j)其他可影響試驗結果的任何細節(jié)。8(資料性)熱固性樹脂體系及手工浸膠方法A.1熱固性樹脂體系熱固性樹脂體系見表A.1。表A.1熱固性樹脂體系序號樹脂體系質量/g固化條件13,4環(huán)氧基環(huán)己基3,4環(huán)氧基環(huán)己基羧酸酯三氟化硼單乙胺(BF?MEA)32-丙酮或乙醇42雙酚A二縮水甘油醚”,25℃時黏度為11000mPa·s~14000mPa·s,環(huán)氧當量為184g/mol～194g/mol甲基納迪克酸酐二甲基芐胺2-丙酮53雙酚A二縮水甘油醚”甲基四氫苯二甲酸酐二甲基芐胺4雙酚A二縮水甘油醚'二甲基二氨基環(huán)已基甲烷溶劑適量5雙酚A二縮水甘油醚'4-氨基砜三氟化硼單乙胺(BF?MEA)溶劑適量6三氟化硼單乙胺(BF?MEA)32-丁酮“結構如下：結構如下：甲基內亞甲基四氫苯酐。9A.2手工浸膠方法A.2.1剪取一定長度的碳纖維，放入樹脂膠液中浸泡2min～4min。浸過膠的纖維除去多余的樹脂膠液，固定在掛絲架上，使纖維拉直繃緊在框架上。也可以采用先固定復絲后浸漬膠液的方式。A.2.2將框架放入溫控固化爐(見6.3)內。A.2.3按樹脂制造商要求進行固化。A.2.4