碳纤维束丝力学性能测试方法

碳纤维束丝力学性能测试又叫复丝力学性能测试，顾名思义它是指将一束碳纤维作为整体进行拉伸测试，从而获得碳纤维的拉伸强度、拉伸模量以及断裂伸长率等力学性能数据。碳纤维的束丝力学性能测试的关键是在测试时丝束内所有纤维同时受力并发生断裂，而为了保证丝束同时断裂就需要对碳纤维进行上胶处理，使纤维中单丝聚集在一起。

在进行碳纤维束丝力学性能测试时，大致流程包括使用浸胶处理、拭去多余胶液、烘箱固化、加强片处理、拉伸测试。下面列举常用的操作流程：

文献1：碳纤维以一定间隔和张力均匀缠绕在框架上；环氧树脂和三乙烯四胺按10∶1的质量比混合，倒入定量丙酮，搅拌至树脂和固化剂充分溶解后，放入缠绕好纤维的框架浸润数分钟；取出纤维，待纤维中溶剂在室温下挥发完全后置于烘箱中固化；固化完全后，以牛皮纸做加强片，用粘接剂将样品两端夹持在加强片中即制得测试用样品。

文献2：剪取一根长度约400mm的碳纤维复丝，用手拿住两端浸入环氧树脂胶液中，根据复丝的粗细及浸润情况，使其在胶液中浸泡3～5 min，然后将浸过胶的复丝抖去多余的胶液，并且采用自制设备施加张力，之后再加一定的张力固定在框架上，使复丝横向拉直绷紧在框架上，放置于约室温12 h (湿度低于60%)下晾干；晾干后把固定着复丝的框架放在干燥箱内进行固化；固化完全后, 以厚度0.2～0.4 mm牛皮纸做加强片即制得测试用样品。

有关环境温度、胶液浓度、测试设备等因素对碳纤维束丝测试影响的分析已经数不胜数，但是我们从上述操作过程中可以看出，很多工序都是要人工操作，这其实就为最终测试结果带来了不确定因素，比如一位操作熟练的测试人员和刚上手测试人员采用同样的工具和流程测试结果会产生明显不同。

因此，如何有效降低人工操作带来的测试结果波动性对于碳纤维束丝性能测试而言至关重要。下图为日本东丽自动化制样装置，能够有效降低人为因素对力学性能测试的影响。