T-SZJL 7-2024 碳納米管纖維及絲束拉伸性能的測定

SZJLTestmethodfortensilepropertiesofcarbonnanotubefibersandfibertowI 2 2 2 3 3 5 5 7本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定本文件主要起草人：李清文、張永毅、勇振中、吳昆杰、趙靜娜、蹇木強(qiáng)、干靜、楊碳納米管纖維是一種新型的納米碳纖維材料，碳納米管纖維絲束是由碳納米管纖維并股融合而成米管纖維拉伸性能測試方法，提出了一種合理的1碳納米管纖維及絲束拉伸性能的測定GB/T3362-2017碳纖維復(fù)絲拉伸性GB/T29762-2013碳纖維纖維直徑和橫GB/T30019-2013碳纖維GB/T31290-2022碳纖維單絲拉伸3.1碳納米管纖維carbonnanotube3.2碳納米管纖維絲束carbonnanotubefiber3.3在特定溫度下單位體積物質(zhì)的質(zhì)量，單位為g/cm3，或kg/m3，推薦溫度為23℃。3.4在特定溫度下1000m長度物質(zhì)的質(zhì)量，單位為g/km，或tex，推薦溫度3.5在特定溫度下與材料橫截面積相等的圓形對應(yīng)的直徑，單位為mm或μm，推薦溫度為23.6指材料在拉伸載荷作用下單位面積承受的載荷，單位為N/mm2，或MP3.7指材料在拉伸載荷作用下單位面積承受的最大斷裂載荷，單位為N/mm2，或MPa。3.8指材料在拉伸載荷作用下最大斷裂載荷與線密度的比值，單位3.9指材料在拉伸載荷作用下樣品長度的相對變化量（形變量與原長度的比值用百分?jǐn)?shù)(%)表示。23.10拉伸模量Electricalcon在拉伸載荷作用下，材料在彈性變形范圍內(nèi)應(yīng)力與應(yīng)變的比值，單位是MP3.11在拉伸載荷作用下，材料在彈性變形范圍內(nèi)拉伸力與應(yīng)變的比值與線密度之比。單位是N/tex。根據(jù)載荷-位移曲線和纖維的橫截面積計算拉伸強(qiáng)度和拉伸模量。拉伸模量以彈性變形段兩個指定纖維橫截面積，可通過測量纖維線密度、密度計算得到，或者通過光學(xué)/掃描電子顯微鏡測定纖維溫度(23±10)℃,相對濕度(50±20)%。試驗前，將試樣在上述環(huán)境下放置不少于12小時。由具有一定剛性的片材（推薦1200目砂紙）制成帶有狹槽的薄片，狹槽長度為L0，如圖16.2.1膠帶（輔助材料）3用于覆蓋并壓緊膠黏劑，使纖維樣品與試樣襯結(jié)合得更為牢固（推薦1200目——密度梯度儀。分辨力0.001g/從碳納米管纖維/絲束樣品中截取合適長度的待測試樣品，取樣間隔不小于10cm注：碳納米管纖維不同于碳纖維只有絲束狀態(tài)，可以以不同直徑的單黏貼纖維樣品時，注意使纖維處于試樣襯開孔中心位置，以保證纖維拉伸過程中軸4取下膠帶，準(zhǔn)備測試，保證纖維與模板牢固地注：碳納米管纖維相對于碳纖維單絲載荷偏高，黏貼樣品過程應(yīng)盡量保證L1部分黏貼完整；碳納米管纖維絲束可以取長度為L的纖維樣品（碳納米管纖維樣品長度為1m±0.01m或2m±0.01m或3m±0.01m或4m±0.01m或5m±0.01m，碳納米管纖維絲束樣品長度為10cm±0.1cm或20cm±0.1cm或30cm±0.1cm或40cm±0.1cm或50cm±0.1cm用微量天平稱量樣品質(zhì)量M，計算獲得樣品線密度t。測量3取長度為L的纖維樣品（碳納米管纖維長度為1m±0.01m，碳納米管纖維絲束樣品長度為10cm±0.1cm采用GB/T30019-2013中6.2方法B或6.3方法C測量樣品密度ρ,測試3組以上樣品，確保獲得3個按照GB/T29762-2013中第5章方法A進(jìn)行（適用于大部分纖維樣8.6.2方法二：光學(xué)顯微鏡或掃描電子顯微鏡通過光學(xué)顯微鏡或掃描電子顯微鏡測量纖維軸向側(cè)面兩個邊緣之間的距離得到纖維的表觀直徑，按照GB/T29762-2013中第注：光學(xué)顯微鏡方法的準(zhǔn)確度受限于衍射效應(yīng)，當(dāng)纖維直徑5將一束截面平整的纖維粘貼在黑色導(dǎo)電膠帶上，拉直拉緊纖維，纖維中間懸空，置于聚焦離子束-J等圖像分析軟件對掃描圖像進(jìn)行分析得到等效直徑，按照GB/T29762注：獲得碳納米管纖維、絲束的等效直徑后，通過計算得出纖維橫截面積，計算方法見10.2。9拉伸試驗步驟9.1拉伸參數(shù)設(shè)置9.2樣品夾持固定9.3拉伸測試準(zhǔn)備9.4拉伸測試9.5無效數(shù)據(jù)處理按照GB/T29762-2013碳纖維纖維直徑和橫截面積的測定第5章方法A進(jìn)行（適用于大部分纖維樣品及碳納米管纖維絲束樣品）計算碳納米管纖維、纖維絲束的等························································· 被測纖維與纖維絲束的線密度，單位為特克斯(tex)； 被測纖維與纖維絲束的密度，單位為克每立方厘米(g/cm3)。根據(jù)10.1計算得到的等效直徑，結(jié)合圓形面積計算公式（2）計算纖維或絲束的橫截S=····························式中:S-----------------被測纖維或絲束樣品的橫截面積，單位為平方毫米（mm26d-----------------被測纖維或纖維絲束的等效直徑，單位為微米(μm）。σf=··································式中：σf------被測纖維或絲束樣品的拉伸應(yīng)力，單位為兆帕斯卡(F-------被測纖維或絲束樣品的拉伸載荷，單位為牛頓(N)；S-------被測纖維或絲束樣品的橫截面積，單位為平方毫米（mm2）。根據(jù)拉伸強(qiáng)度定義，材料所承受的最大斷裂載荷（Fb）與橫截面積（S）的比值，σb按照公式（4）計算纖維及絲束拉伸強(qiáng)度。根據(jù)公式（4）計算纖··························································式中：σb------被測纖維或絲束樣品的拉伸強(qiáng)度，單位為兆帕斯卡(Fb-------被測纖維或絲束樣品的最大斷裂載荷，單位為牛頓(N)；S-------被測纖維或絲束樣品的橫截面積，單位為平方毫米（mm2）。根據(jù)比強(qiáng)度定義，纖維單位細(xì)度（tex）承受的載荷，σS按照公式（5）計算纖維及絲束比強(qiáng)度。··························································式中：σs------被測纖維或絲束樣品的比強(qiáng)度，單位為牛頓/特克斯（N/tFb-------被測纖維或絲束樣品的最大斷裂載荷，單位為牛頓(N)；t--------被測纖維或絲束樣品的線密度，單位為特克斯(tex)；ΔL-------被測纖維或絲束樣品長度變化量，單位為毫米(mm)；L0---------被測纖維或絲束樣品原始長度，單位為毫米(mm)。通常采用應(yīng)力-應(yīng)變曲線線性區(qū)域的斜率計·······················································式中：E---------被測纖維或絲束拉伸模量，單位為兆帕斯卡（MPaσf1、σf2-------被測纖維或絲束樣品應(yīng)力-應(yīng)變曲線上彈性變形段與兩個指定數(shù)據(jù)點(diǎn)對應(yīng)的拉7ε1、ε2-------被測纖維或絲束樣品應(yīng)E′=···································式中：E′-----