碳纖維柔韌性的測試裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種碳纖維柔韌性的測試裝置，該種碳纖維柔韌性的測試裝置，包括全封閉的試驗箱，所述試驗箱設(shè)有用于校正待測碳纖維扭曲的砝碼，在所述試驗箱的內(nèi)部左側(cè)設(shè)有試驗平臺，所述試驗箱的內(nèi)部右側(cè)配有用于上下調(diào)節(jié)高度的標尺，所述標尺設(shè)有刻度尺；使用該種碳纖維柔韌性的測試裝置對待測碳纖維進行多次測量后，測量的平均值為該錠碳纖維柔韌性的測試數(shù)據(jù)。該種碳纖維柔韌性的測試裝置，能夠避免因不同測試人員目測或手感造成的誤差，能夠定量測試碳纖維的柔韌性，為碳纖維的工藝適用性評價提供了確切的參考數(shù)據(jù)。
【專利說明】碳纖維柔韌性的測試裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種碳纖維柔韌性的測試裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]碳纖維作為先進復合材料的重要組成部分，具有高強度、高模量、耐高溫、耐腐蝕、耐疲勞、低密度、導電效率高等突出的優(yōu)異性能。因此，自上世紀六七十年代誕生以來，碳纖維增強樹脂基復合材料就迅速在航空航天，大功率風力發(fā)電機械，建筑工業(yè)，汽車工業(yè)，體育用品，導體材料，海洋耐腐蝕材料等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用并呈現(xiàn)出逐年遞漲的趨勢，并且隨著碳纖維生產(chǎn)工藝的不斷優(yōu)化以及生產(chǎn)成本的不斷降低，越來越多的碳纖維復合材料將走進普通民眾的家庭，市場應(yīng)用前景廣闊。
[0003]在一般市售的碳纖維產(chǎn)品中，碳纖維的模量一般都在220GPa以上,也就意味著碳纖維是一種脆性材料。這勢必會給后續(xù)的深加工帶來諸多不良的影響，如分散、開叉、毛絲、毛團、斷絲等。所以，在碳纖維表面涂覆一層作為保護層的上漿劑就顯得尤為必要，上漿劑可以大大降低碳纖維深加工過程中的各種不利影響，一款優(yōu)良的上漿劑有助于改善碳纖維的集束性、開纖擴幅性、柔韌性(硬挺度)等，同時可以大大降低深加工過程中的毛絲、毛團、斷絲等，從而保證碳纖維性能的充分發(fā)揮，最終提高復合材料的整體性能。
[0004]對碳纖維工藝性能的評價一直以來都是一個不小的難題，諸如集束性、開纖擴幅性、表面毛絲量、柔韌性(硬挺度)以及上漿劑含量等，現(xiàn)在比較普遍的做法是由經(jīng)驗相對豐富的技術(shù)工人根據(jù)外觀和手感做出定性的評價結(jié)論。事實上，這樣的評價結(jié)論往往帶有一定的主觀意識，得不到大多數(shù)人的認可。為此，有的碳纖維研究和生產(chǎn)單位提出了一些碳纖維工藝性能評價、測試方法，如中國專利CN 102304843 A公開了一種碳纖維絲束起毛量測試裝置，可以定量檢測并準確測定碳纖維絲束的起毛量，從而提高碳纖維制件的質(zhì)量穩(wěn)定性。另一篇中國專利CN 102735571 A公開了一種測定碳纖維上漿劑含量的方法，可以快速測定碳纖維表面上漿劑含量。但實踐證明，僅評價碳纖維絲束的起毛量和上漿劑含量是不夠的，碳纖維的柔韌性(硬挺度)也是碳纖維性能否充分發(fā)揮的一個至關(guān)重要的影響因素，如果碳纖維太軟，可能會出現(xiàn)集束性差、毛絲量多，反之，則開纖擴幅性差、深加工困難、與基體樹脂的浸潤性差。
[0005]上述問題是在碳纖維工藝性能的評價過程中應(yīng)當予以考慮并解決的問題。
實用新型內(nèi)容
[0006]本實用新型的目的是提供一種碳纖維柔韌性的測試裝置解決現(xiàn)有技術(shù)中存在碳纖維工藝性能的評價結(jié)論往往帶有一定的主觀意識，得不到大多數(shù)人的認可，以及由于碳纖維的柔韌性也是碳纖維性能否充分發(fā)揮的一個至關(guān)重要的影響因素，僅評價碳纖維絲束的起毛量和上漿劑含量是不能得出較準確結(jié)論的問題。
[0007]本實用新型的技術(shù)解決方案是:
[0008]一種碳纖維柔韌性的測試裝置，包括全封閉的試驗箱，所述試驗箱設(shè)有推拉門，所述試驗箱的側(cè)壁采用無色透明塑料板，所述試驗箱的底面設(shè)有承重鋼板，在試驗箱的頂部設(shè)有承重120g以上的彈簧夾一，所述試驗箱設(shè)有用于校正待測碳纖維扭曲的砝碼，所述砝碼設(shè)有彈簧夾二，在所述試驗箱的內(nèi)部左側(cè)設(shè)有試驗平臺，所述試驗平臺設(shè)有用于固定待測碳纖維的固定膠帶，所述試驗箱的內(nèi)部右側(cè)配有用于上下調(diào)節(jié)高度的標尺，所述標尺設(shè)有刻度尺，所述標尺的高度由無極變速的電動機調(diào)節(jié)，所述標尺的最高點與平臺的最高面平齊，所述試驗箱的底部設(shè)有水平調(diào)節(jié)旋鈕，所述試驗箱的左側(cè)外部設(shè)有用于調(diào)節(jié)電動機轉(zhuǎn)速的變速旋鈕。
[0009]優(yōu)選地，所述試驗箱的長X寬X高分別為800mmX400mmX600mm。
[0010]優(yōu)選地，所述試驗箱的側(cè)壁采用透明的聚乙烯或聚丙烯制成。
[0011]優(yōu)選地，所述砝碼與彈簧夾二的總質(zhì)量為100±0.5g。
[0012]優(yōu)選地,所述試驗平臺的長X寬X高分別為300mmX IOOmmX300mm,所述試驗平臺的材質(zhì)為304型不銹鋼，所述試驗平臺頂部要求拋光120目。
[0013]優(yōu)選地，所述標尺的長X寬X高分別為300mmX20mmX 10mm,所述標尺的材質(zhì)為304型不銹鋼，所述標尺的頂部要求拋光120目。
[0014]優(yōu)選地，所述刻度尺的測試量程以試驗平臺的右側(cè)邊緣為O刻度，所述刻度尺的測試量程為300mm，所述刻度尺的測試精確度為1mm。
[0015]一種碳纖維柔韌性的測試裝置的測試方法，包括以下步驟:
[0016]A、調(diào)節(jié)試驗箱內(nèi)溫度為25°C ±3°C、相對濕度為50%±5%，并使用水平儀調(diào)節(jié)試驗箱水平，打開試驗箱的推拉門后，在上述環(huán)境中靜置I小時以上；
[0017]B、選取定長應(yīng)不低于10米的待測碳纖維，從中抽出一段待測碳纖維束絲，每隔2?5米剪取400mm長度的待測碳纖維，共取三段待測碳纖維；
[0018]C、關(guān)閉試驗箱的推拉門，使用電動機將標尺向上移動到與試驗平臺平齊，并使用水平儀調(diào)節(jié)平齊；
[0019]D、將步驟B中剪切所得的一段待測碳纖維的上端用彈簧夾一固定，待測碳纖維的下端掛砝碼后，關(guān)閉推拉門，靜置30分鐘，以校正碳纖維的扭曲；
[0020]E、打開試驗箱的推拉門，取下待測碳纖維下端的砝碼，將校正后的待測碳纖維置于試驗平臺和標尺上，并使待測碳纖維在標尺上伸出試驗平臺為250mm±lmm，使用固定膠帶將待測碳纖維固定在試驗平臺上，關(guān)閉試驗箱的推拉門；
[0021]F、使用變速旋鈕調(diào)節(jié)標尺以移動速度為50?100mm/S向下移動，下降高度不低于250mm即可，靜置180s ；
[0022]G、使用變速旋鈕調(diào)節(jié)標尺向上移動，標尺的移動速度由50?100mm/s調(diào)節(jié)至I?5mm/s，標尺的上升高度以標尺至碳纖維下端為宜，并在刻度尺上讀取長度數(shù)值；
[0023]H、將步驟B中剪切所得的其余兩段碳纖維依次按照步驟C-G的步驟測試柔韌性，將三次測試結(jié)果取平均值，所得平均值為該錠碳纖維柔韌性的測試數(shù)據(jù)。
[0024]本實用新型的有益效果是:本實用新型一種碳纖維柔韌性的測試裝置，能夠避免因不同測試人員目測或手感造成的誤差，為碳纖維柔韌性的評價提供一個有效的測試方法。在碳纖維工藝性能的評價中，碳纖維的柔韌性也是碳纖維性能否充分發(fā)揮的一個至關(guān)重要的影響因素，僅評價碳纖維絲束的起毛量和上漿劑含量是不能得出較準確結(jié)論。該種碳纖維柔韌性的測試裝置，能夠定量測試碳纖維的柔韌性，為碳纖維的工藝適用性評價提供了確切的參考數(shù)據(jù)，從而解決了現(xiàn)有的碳纖維工藝性能的評價中僅評價碳纖維絲束的起毛量和上漿劑含量是不能得出較準確結(jié)論的問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1是本實用新型實施例中使用砝碼校正待測碳纖維扭曲時的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2是本實用新型實施例移動標尺檢測待測碳纖維柔韌性時的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]其中:1 -試驗箱，2-水平調(diào)節(jié)旋鈕，3-推拉門，4-彈簧夾一，5-砝碼，6-試驗平臺，7-標尺，8-刻度尺，9-變速旋鈕，10-固定膠帶，11-待測碳纖維。
【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖詳細說明本實用新型的優(yōu)選實施例。
[0029]如圖1和圖2所示，本實施例提供一種碳纖維柔韌性的測試裝置，包括全封閉的試驗箱1，所述試驗箱1設(shè)有推拉門3，所述試驗箱1的側(cè)壁采用無色透明塑料板，所述試驗箱1的底面設(shè)有承重鋼板，在試驗箱1的頂部設(shè)有承重120g以上的彈簧夾一 4，所述試驗箱1設(shè)有用于校正待測碳纖維11扭曲的砝碼5，所述砝碼5設(shè)有彈簧夾二，在所述試驗箱1的內(nèi)部左側(cè)設(shè)有試驗平臺6，所述試驗平臺6設(shè)有用于固定待測碳纖維11的固定膠帶10，所述試驗箱1的內(nèi)部右側(cè)配有用于上下調(diào)節(jié)高度的標尺7，所述標尺7設(shè)有刻度尺8，所述標尺7的高度由無極變速的電動機調(diào)節(jié)，所述標尺7的最高點與平臺的最高面平齊，所述試驗箱1的底部設(shè)有水平調(diào)節(jié)旋鈕2，所述試驗箱1的左側(cè)外部設(shè)有用于調(diào)節(jié)電動機轉(zhuǎn)速的變速旋鈕9。
[0030]所述試驗箱1的長X寬X高分別為800mmX400mmX600mm。所述試驗箱1的側(cè)壁采用透明的聚乙烯或聚丙烯制成。所述砝碼5與彈簧夾二的總質(zhì)量為100±0.5g。所述試驗平臺6的長X寬X高分別為300mmX lOOmmX300mm,所述試驗平臺6的材質(zhì)為304型不銹鋼，所述試驗平臺6頂部要求拋光120目。所述標尺7的長X寬X高分別為300mmX 20mmX 10mm，所述標尺7的材質(zhì)為304型不銹鋼，所述標尺7的頂部要求拋光120目。所述刻度尺8的測試量程以試驗平臺6的右側(cè)邊緣為0刻度，所述刻度尺8的測試量程為300mm，所述刻度尺8的測試精確度為1mm。
[0031]一種碳纖維柔韌性的測試裝置的測試方法，包括以下步驟:
[0032]A、調(diào)節(jié)試驗箱1內(nèi)溫度為25°C ±3°C、相對濕度為50%±5%，并使用水平儀調(diào)節(jié)試驗箱1水平，打開試驗箱1的推拉門3后，在上述環(huán)境中靜置1小時以上；
[0033]B、選取定長應(yīng)不低于10米的待測碳纖維11，從中抽出一段待測碳纖維11束絲，每隔2?5米剪取400mm長度的待測碳纖維11，共取三段待測碳纖維11 ；
[0034]C、關(guān)閉試驗箱1的推拉門3，使用電動機將標尺7向上移動到與試驗平臺6平齊，并使用水平儀調(diào)節(jié)平齊；
[0035]D、將步驟B中剪切所得的一段待測碳纖維11的上端用彈簧夾一 4固定，如圖1所示，待測碳纖維11的下端掛砝碼5后，關(guān)閉推拉門3，靜置30分鐘，以校正碳纖維的扭曲；
[0036]E、打開試驗箱1的推拉門3，取下待測碳纖維11下端的砝碼5，將校正后的待測碳纖維11置于試驗平臺6和標尺7上，并使待測碳纖維11在標尺7上伸出試驗平臺6為250mm± 1mm,使用固定膠帶10將待測碳纖維11固定在試驗平臺6上，關(guān)閉試驗箱1的推拉門3 ；
[0037]F、如圖2所示，使用變速旋鈕9調(diào)節(jié)標尺7以移動速度為50?100mm/s向下移動，下降高度不低于250mm即可，靜置180s ；
[0038]G、使用變速旋鈕9調(diào)節(jié)標尺7向上移動，標尺7的移動速度由50?100mm/s調(diào)節(jié)至I?5mm/s，標尺7的上升高度以標尺7至碳纖維下端為宜，并在刻度尺8上讀取長度數(shù)值；
[0039]H、將步驟B中剪切所得的其余兩段碳纖維依次按照步驟C-G的步驟測試柔韌性，將三次測試結(jié)果取平均值，所得平均值為該錠碳纖維柔韌性的測試數(shù)據(jù)。
[0040]實施例1
[0041]一種碳纖維柔韌性的測試裝置的測試方法，包括以下步驟:
[0042]A、調(diào)節(jié)試驗箱I內(nèi)溫度為25°C ±3°C、相對濕度為50%±5%，并使用水平儀調(diào)節(jié)試驗箱I水平，打開試驗箱I的推拉門3后，在上述環(huán)境中靜置I小時以上；
[0043]B、選取定長應(yīng)不低于5000米的HF20-3K-D1碳纖維為待測碳纖維11，從中抽出一段待測碳纖維11束絲，每隔2?5米剪取400mm長度的待測碳纖維11，共取三段待測碳纖維11 ;
[0044]C、關(guān)閉試驗箱I的推拉門3，使用電動機將標尺7向上移動到與試驗平臺6平齊，并使用水平儀調(diào)節(jié)平齊；
[0045]D、將步驟B中剪切所得的一段待測碳纖維11的上端用彈簧夾一 4固定，如圖1所示，待測碳纖維11的下端掛砝碼5后，關(guān)閉推拉門3，靜置30分鐘，以校正碳纖維的扭曲；
[0046]E、打開試驗箱I的推拉門3，取下待測碳纖維11下端的砝碼5，將校正后的待測碳纖維11置于試驗平臺6和標尺7上，并使待測碳纖維11在標尺7上伸出試驗平臺6為250mm± Imm,使用固定膠帶10將待測碳纖維11固定在試驗平臺6上,關(guān)閉試驗箱I的推拉門3 ；
[0047]F、如圖2所示，使用變速旋鈕9調(diào)節(jié)標尺7以移動速度為50mm/s向下移動，下降聞度250μπ，靜直180s ；
[0048]G、使用變速旋鈕9調(diào)節(jié)標尺7向上移動，標尺7的移動速度由50mm/s調(diào)節(jié)至I?5mm/s，標尺7的上升高度以標尺7至碳纖維下端為宜，并在刻度尺8上讀取長度數(shù)值63.4mm ；
[0049]H、將步驟B中剪切所得的其余兩段碳纖維依次按照步驟C-G的步驟測試柔韌性，其中第二次測試結(jié)果為65.2mm，第三次測試結(jié)果為64.4mm，取平均值測得該錠碳纖維的柔韌性(硬挺度)為64.3mm。
[0050]實施例2
[0051]一種碳纖維柔韌性的測試裝置的測試方法，包括以下步驟:
[0052]A、調(diào)節(jié)試驗箱I內(nèi)溫度為25°C ±3°C、相對濕度為50%±5%，并使用水平儀調(diào)節(jié)試驗箱I水平，打開試驗箱I的推拉門3后，在上述環(huán)境中靜置I小時以上；
[0053]B、選取定長應(yīng)不低于5000米的HF30-12K-A2碳纖維為待測碳纖維11，從中抽出一段待測碳纖維11束絲，每隔2?5米剪取400mm長度的待測碳纖維11，共取三段待測碳纖維11 ;
[0054]C、關(guān)閉試驗箱I的推拉門3，使用電動機將標尺7向上移動到與試驗平臺6平齊，并使用水平儀調(diào)節(jié)平齊；
[0055]D、將步驟B中剪切所得的一段待測碳纖維11的上端用彈簧夾一 4固定，如圖1所示，待測碳纖維11的下端掛砝碼5后，關(guān)閉推拉門3，靜置30分鐘，以校正碳纖維的扭曲；
[0056]E、打開試驗箱I的推拉門3，取下待測碳纖維11下端的砝碼5，將校正后的待測碳纖維11置于試驗平臺6和標尺7上，并使待測碳纖維11在標尺7上伸出試驗平臺6為250mm± Imm,使用固定膠帶10將待測碳纖維11固定在試驗平臺6上,關(guān)閉試驗箱I的推拉門3 ；
[0057]F、如圖2所示，使用變速旋鈕9調(diào)節(jié)標尺7以移動速度為50mm/s向下移動，下降聞度250μπ，靜直180s ；
[0058]G、使用變速旋鈕9調(diào)節(jié)標尺7向上移動，標尺7的移動速度由50mm/s調(diào)節(jié)至I?5mm/s，標尺7的上升高度以標尺7至碳纖維下端為宜，并在刻度尺8上讀取長度數(shù)值
[0059]53.7mm ;
[0060]H、將步驟B中剪切所得的其余兩段碳纖維依次按照步驟C-G的步驟測試柔韌性，其中第二次測試結(jié)果為56.4mm，第三次測試結(jié)果為52.0mm，取平均值得該錠碳纖維的柔韌性為 54.0mm。
[0061]實施例3
[0062]一種碳纖維柔韌性的測試裝置的測試方法，包括以下步驟:
[0063]A、調(diào)節(jié)試驗箱I內(nèi)溫度為25°C ±3°C、相對濕度為50%±5%，并使用水平儀調(diào)節(jié)試驗箱I水平，打開試驗箱I的推拉門3后，在上述環(huán)境中靜置I小時以上；
[0064]B、選取定長應(yīng)不低于5000米的HF40-6K-E2碳纖維為待測碳纖維11，從中抽出一段待測碳纖維11束絲，每隔2?5米剪取400mm長度的待測碳纖維11，共取三段待測碳纖維11 ;
[0065]C、關(guān)閉試驗箱I的推拉門3，使用電動機將標尺7向上移動到與試驗平臺6平齊，并使用水平儀調(diào)節(jié)平齊；
[0066]D、將步驟B中剪切所得的一段待測碳纖維11的上端用彈簧夾一 4固定，如圖1所示，待測碳纖維11的下端掛砝碼5后，關(guān)閉推拉門3，靜置30分鐘，以校正碳纖維的扭曲；
[0067]E、打開試驗箱I的推拉門3，取下待測碳纖維11下端的砝碼5，將校正后的待測碳纖維11置于試驗平臺6和標尺7上，并使待測碳纖維11在標尺7上伸出試驗平臺6為250mm± Imm,使用固定膠帶10將待測碳纖維11固定在試驗平臺6上,關(guān)閉試驗箱I的推拉門3 ；
[0068]F、如圖2所示，使用變速旋鈕9調(diào)節(jié)標尺7以移動速度為50mm/s向下移動，下降聞度250μπ，靜直180s ；
[0069]G、使用變速旋鈕9調(diào)節(jié)標尺7向上移動，標尺7的移動速度由50mm/s調(diào)節(jié)至I?5mm/s，標尺7的上升高度以標尺7至碳纖維下端為宜，并在刻度尺8上讀取長度數(shù)值
[0070]59.9mm ;
[0071]H、將步驟B中剪切所得的其余兩段碳纖維依次按照步驟C-G的步驟測試柔韌性，其中第二次測試結(jié)果為57.2mm，第三次測試結(jié)果為58.5mm，取平均值得該錠碳纖維的柔韌性(硬挺度)為58.5mm。
【權(quán)利要求】
1.一種碳纖維柔韌性的測試裝置，其特征在于:包括全封閉的試驗箱(1)，所述試驗箱(1)設(shè)有推拉門(3)，所述試驗箱(1)的側(cè)壁采用無色透明塑料板，所述試驗箱(1)的底面設(shè)有承重鋼板，在試驗箱(1)的頂部設(shè)有承重120g以上的彈簧夾一(4)，所述試驗箱(1)設(shè)有用于校正待測碳纖維(11)扭曲的砝碼(5 )，所述砝碼(5 )設(shè)有彈簧夾二，在所述試驗箱(1)的內(nèi)部左側(cè)設(shè)有試驗平臺(6)，所述試驗平臺(6)設(shè)有用于固定待測碳纖維(11)的固定膠帶(10)，所述試驗箱(1)的內(nèi)部右側(cè)配有用于上下調(diào)節(jié)高度的標尺(7)，所述標尺(7)設(shè)有刻度尺(8)，所述標尺(7)的高度由無極變速的電動機調(diào)節(jié)，所述標尺(7)的最高點與平臺的最高面平齊，所述試驗箱(1)的底部設(shè)有水平調(diào)節(jié)旋鈕(2)，所述試驗箱(1)的左側(cè)外部設(shè)有用于調(diào)節(jié)電動機轉(zhuǎn)速的變速旋鈕(9 )。
2.如權(quán)利要求1所述的碳纖維柔韌性的測試裝置，其特征在于:所述試驗箱(1)的長X寬X高分別為80CtamX 40CtamX 600臟。
3.如權(quán)利要求1所述的碳纖維柔韌性的測試裝置，其特征在于:所述試驗箱(1)的側(cè)壁采用透明的聚乙烯或聚丙烯制成。
4.如權(quán)利要求1所述的碳纖維柔韌性的測試裝置，其特征在于:所述砝碼(5)與彈簧夾二的總質(zhì)量為100±0.5g。
5.如權(quán)利要求1-4任一項所述的碳纖維柔韌性的測試裝置，其特征在于:所述試驗平臺(6)的長X寬X高分別為300mmX lOOmmX 300mm,所述試驗平臺(6)的材質(zhì)為304型不銹鋼，所述試驗平臺(6)頂部要求拋光120目。
6.如權(quán)利要求1-4任一項所述的碳纖維柔韌性的測試裝置，其特征在于:所述標尺(7)的長X寬X高分別為300mmX20mmX10mm，所述標尺(7)的材質(zhì)為304型不銹鋼，所述標尺(7)的頂部要求拋光120目。
7.如權(quán)利要求1-4任一項所述的碳纖維柔韌性的測試裝置，其特征在于:所述刻度尺(8)的測試量程以試驗平臺(6)的右側(cè)邊緣為0刻度，所述刻度尺(8)的測試量程為300mm，所述刻度尺(8)的測試精確度為1mm。
【文檔編號】G01N3/02GK203519431SQ201320649002
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月21日
【發(fā)明者】杭傳偉, 李國明, 李春輝 申請人:江蘇恒神纖維材料有限公司