ICS17.100 CCSC282 团 体 标 准 T/CI951—2025 大丝束碳纤维复丝拉伸性能 试验方法 Testmethodsfortensilepropertiesoflarge-towcarbonfiber 2025-04-01发布 2025-04-01实施 中国国际科技促进会发布 中国标准出版社出版 全国团体标准信息平台 目 次 前言 Ⅲ ………………………………………………………………………………………………………… 1 范围 1 ……………………………………………………………………………………………………… 2 规范性引用文件 1 ………………………………………………………………………………………… 3 术语和定义 1 ……………………………………………………………………………………………… 4 原理 1 ……………………………………………………………………………………………………… 5 设备和试剂 1 ……………………………………………………………………………………………… 6 试样 2 ……………………………………………………………………………………………………… 7 试验条件 3 ………………………………………………………………………………………………… 8 试验步骤 3 ………………………………………………………………………………………………… 9 试验结果计算 4 …………………………………………………………………………………………… 10 试验报告 5 ………………………………………………………………………………………………… 附录A(规范性) 碳纤维复丝浸渍用树脂胶液配制及浸胶方法 7 ……………………………………… ⅠT/CI951—2025 全国团体标准信息平台 前 言 本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定 起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由西安康本材料有限公司提出。 本文件由中国国际科技促进会归口。 本文件起草单位:西安康本材料有限公司、北京航空航天大学、中国石化上海石油化工股份有限公 司、常州启赋安泰复合材料科技有限公司、中石油(上海)新材料研究院有限公司、哈尔滨玻璃钢研究院 有限公司、北京化工大学常州先进材料研究院、西安源创航空科技有限公司、长春工业大学、浙江理工 大学。 本文件主要起草人:徐永花、顾轶卓、顾建国、郭红军、刘中仕、王宝瑞、王晓旭、周蕊、付中禹、 程晓颖、郭继荣、沈青楠、都书、刘杰、葛光涛、王春华。 ⅢT/CI951—2025 全国团体标准信息平台 大丝束碳纤维复丝拉伸性能 试验方法 1 范围 本文件规定了大丝束聚丙烯腈基碳纤维复丝拉伸性能试验方法的仪器和设备、试样、试验条件、试 验步骤、试验结果计算和试验报告。 本文件适用于小于60K的大丝束聚丙烯腈基碳纤维复丝浸胶固化后拉伸强度、拉伸弹性模量、断 裂伸长率的测定。 2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文 件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于 本文件。 GB/T1446—2005 纤维增强塑料性能试验方法总则 GB/T3362—2017 碳纤维复丝拉伸性能试验方法 GB/T30019 碳纤维 密度的测定 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 复丝 multifilament 两根及以上的单丝并合在一起的丝束。 3.2 大丝束 largetowheavytow 丝束大于24000(24K)根的丝束。 4 原理 碳纤维复丝通过浸渍树脂并固化后获得试样,试样用合适的试验机以恒定的速度加载拉伸直至试 样破坏。拉伸强度由破坏载荷除以碳纤维复丝的截面积得到,拉伸弹性模量是通过在定义的两点的应 力的变化值除以应变的变化值得到。碳纤维复丝的截面积用线密度除以密度得到。 5 设备和试剂 5.1 树脂 树脂应与碳纤维的表面或表面上浆剂具有良好的相容性,树脂的粘度应能够保证碳纤维复丝充分 1T/CI951—2025 全国团体标准信息平台 且均匀浸润,固化后树脂的断裂伸长率应大于碳纤维的断裂伸长率。 5.2 浸胶装置 只要能够得到均匀、平滑的试样,可以采用手工浸胶或机器浸胶的任意方式。通常浸胶装置包括能 够调整丝束张力的纱筒固定装置、浸胶槽、浸胶丝束卷绕框架以及能够去除丝束上多余树脂的纸片、毡 或织物、辊轮等。 5.3 拉伸试验机 5.3.1 试验机 应符合GB/T1446—2005中5.1.1的规定,并能自动记录载荷-位移曲线。选择试验机时,要保证 试样的最大断裂负荷在试验机的载荷满量程(10~90)%范围内。 5.3.2 引伸计 引伸计的重量不影响测量精度,其测量精度应符合GB/T1446—2005中5.1.5的规定。引伸计的 标距为(50~100)mm,测量误差小于1%。可采用手持式引伸计、全自动引伸计以及光学或激光引伸 计等。 5.3.3 夹具 夹具应适合于夹持带加强片的试样,不会对试样造成损伤,可采用气动夹具。与试验机相连时,应 确保试样受拉时对中。 5.3.4 烘箱 温度满足试样固化要求,控温精度不低于±2℃。 6 试样 6.1 试样数量、形状及尺寸 6.1.1 试样数量 毎组试验准备10个试样。每组试验有效试样应不少于6个。 6.1.2 试样形状及尺寸 试样形状及尺寸见图1。 2T/CI951—2025 全国团体标准信息平台 单位为毫米 图1 试样的形状及尺寸示意图 6.2 试样制备 6.2.1 树脂配方 试样由大丝束碳纤维复丝浸渍环氧树脂胶液制成,树脂胶液的配方见附录A。 6.2.2 浸胶方法 大丝束碳纤维复丝可用手工法或机器法浸胶,手工法浸胶和机器浸胶方法见附录A。 6.2.3 固化要求 浸胶后的大丝束碳纤维复丝的固化必须保证处于拉直绷紧的状态下进行。 6.2.4 试样要求 大丝束碳纤维复丝浸胶固化后,按试样尺寸裁剪。试样应浸胶均匀、光滑、平直、无缺陷。大丝束碳 纤维复丝浸胶制成的试样,树脂含量应控制在35%~60%的范围内。 6.2.5 补强方式及要求 用砂纸、砂布、牛皮纸、纸片或纸板作为加强片粘结在试样两端。大丝束碳纤维复丝试验选用 0.3mm~1.0mm厚的砂纸、砂布、纸片或纸板。可用室温固化的环氧类或丙烯酸类胶粘剂粘贴加强 片,固化过程可对加强片施加压力,需保证粘贴效果且不损伤加强片和碳纤维。 7 试验条件 7.1 试验条件 试验环境应符合温度23℃±2℃;湿度50%RH±10%RH。 7.2 试验速率 加载速率在1mm/min~20mm/min。仲裁试验加载速率为10mm/min。 8 试验步骤 8.1 试样外观 按6.2.4的规定检查试样外观。 3T/CI951—2025 全国团体标准信息平台 8.2 试验参数设置 设置试验机测量模式、参数,按7.2设置试验机加载速率,设置数据采集和记录模式、参数。检查并 调整设备,确保系统处于正常工作状态。 8.3 试样装夹 装夹试样,校对试样位置,使得试样在加载块中央,并使试样与上下夹头的加载轴线重合。试验过 程中应对夹具定期进行检查,并进行清理,确保夹面清洁平整。 8.4 试样初始载荷设置 对试样施加初始载荷(约为破坏载荷的1%),检查并调整试样。 8.5 引伸计要求 测试拉伸弹性模量时,在试样上装载引伸计,接触式卡口不应对试样造成损伤。 8.6 试样破坏试验 启动试验机和数据采集设备,当试样应变达到表1应变取值范围上限时,卸载引伸计,卸载时不应 对试样造成损伤,测试试样直至破坏。记录破坏载荷(或最大载荷),以及试样的破坏形式。若试样破坏 出现以下情况应判定无效: a) 试样部分断裂; b) 试样在加强片处拔出; c) 试样破坏在夹具内或试样断裂处离夹紧处的距离小于10mm。 表1 弹性模量测试时应变取值范围 复丝断裂伸长率(ε)典型值 应变取值范围(ε1~ε2) ε≥1.2% 0.1%~0.6% 0.6%≤ε<1.2% 0.1%~0.3% 0.3%≤ε<0.6% 0.05%~0.15% 8.7 试样数量要求 同批有效试样不足6个时,应重新进行试验。 9 试验结果计算 9.1 拉伸强度 拉伸强度按公式(1)计算: σt=P At…………………………(1) 式中: σt———拉伸强度,单位为兆帕(MPa); P———破坏载荷,单位为牛顿(N); 4T/CI951—2025 全国团体标准信息平台 At———碳纤维复丝截面积,单位为平方毫米(mm2),按公式(2)计算: At=t ρt…………………………(2) 式中: t———复丝的线密度,按GB/T3362—2017中附录B测定,单位为克每米(g/m); ρt———复丝的密度,按GB/T30019测定,单位为克每立方厘米(g/cm3)。 9.2 拉伸弹性模量 拉伸弹性模量按公式(3)计算: Et=σ2-σ1 ε2-ε1×10-3…………………………(3) 式中: Et———拉伸弹性模量,单位为吉帕(GPa); ε1———弹性模量测量时应变取值范围的应变下限,%,取值见表1; ε2———弹性模量测量时应变取值范围的应变上限,%,取值见表1; σ1———应力-应变曲线上ε1对应的应力,单位为兆帕(MPa),按公式(4)计算: σ2———应力-应变曲线上ε2对应的应力,单位为兆帕(MPa),按公式(5)计算: σ1=P1 At…………………………(4) 式中: P1———应力-应变曲