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碳纖維的拉伸性能的自動(dòng)測試
碳纖維的重要性在于做為對(duì)原絲的節(jié)省能源，輕合成物方面在當(dāng)今很受歡迎。耐久性和牢固性也就是線密度和拉伸性能的自動(dòng)測試變得尤為重要。由于碳纖維的特殊性能，單絲的自動(dòng)操作看起來有難度。
1. 術(shù)語：纖維、長絲、絲束 由于在材料學(xué)和化學(xué)纖維方面對(duì)術(shù)語的不同使用。在此闡述一下我們所講的碳纖維的概念很重要，碳纖維絲束是由幾千根甚至八萬根單絲組成的復(fù)絲。在材料學(xué)和一些應(yīng)用學(xué)者認(rèn)為這樣的絲束就是纖維。這里所指的碳纖維是從以上所指的粗紗里切下的一個(gè)獨(dú)立的細(xì)絲。圖1所示的是由12，000根細(xì)絲組成的碳纖維粗紗。右圖是從粗紗中剪下的一部分顯示了一束絲中每個(gè)單獨(dú)的絲。
2. 碳纖維粗紗的拉伸性能測試 原則上碳纖維絲束的檢測類似于低技術(shù)復(fù)紗。然而，碳纖維模量極高，各單絲張力間存在差異，且材料具有脆性，導(dǎo)致用這種方法測試的強(qiáng)度值大約僅為材料實(shí)際強(qiáng)度的一半或更少。施加少量捻度，例如20捻/m，能有助于各個(gè)單絲張力的平衡，從而得到更穩(wěn)定和具有重現(xiàn)性的結(jié)果。Textechno公司的自動(dòng)拉伸測試儀STATIMAT 4 和STATIMAT 4U能自動(dòng)施加這樣的捻度，接著以全自動(dòng)的方式進(jìn)行拉伸性能測試。雖然超高分子量聚乙烯如Dyneema和Spectra或者芳族聚脂酸胺纖維按照這種方法測得的數(shù)值與材料的實(shí)際強(qiáng)度一致，但碳纖維測得的數(shù)值不超過實(shí)際強(qiáng)度的70%。用人工加捻的方法，用夾子仔細(xì)操作也不會(huì)超過這個(gè)范圍。 因此，碳纖維絲束通常在浸漬條件下，例如按照德DIN15382進(jìn)行測試，絲束不得不被人工切割、斷面，紙片與粗紗復(fù)合以避免無故損壞。
這個(gè)過程非常費(fèi)時(shí)，測試前必須等樹脂完全固化，需要24小時(shí)。24小時(shí)的延遲對(duì)于生產(chǎn)控制實(shí)驗(yàn)幾乎是不可接受的，尤其對(duì)于這樣有價(jià)值的產(chǎn)品。單纖維測試做為生產(chǎn)控制方法的最大優(yōu)點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)室收到生產(chǎn)樣品后幾分鐘就可得到重要的結(jié)果，從而能夠及時(shí)采取糾正措施，例如在斷裂強(qiáng)度降低時(shí)可及時(shí)改正。此外單纖維測試還可提供絲束內(nèi)線密度的分布信息或直徑和斷裂強(qiáng)度。這對(duì)于生產(chǎn)和稍后的絲束應(yīng)用中充分分析問題具有重要意義。 標(biāo)簽：碳纖維的拉伸性能的自動(dòng)測試 |
