ICS 59.100.20 Q 36
GB
中华人民共和国国家标准
GB/T31290-—2014
碳纤维 单丝拉伸性能的测定 Carbon fibre--Determination of the tensile properties of
single-filament specimens
(ISO11566:1996,MOD)
2014-12-05发布
2015-10-01实施
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中国国家标准化管理委员会 发布 GB/T31290—2014
前言
本标准按照GB/T1.1一2009的规则起草。 本标准使用重新起草法修改采用ISO11566：1996《碳纤维单丝样品拉伸性能的测定》。 本标准与ISO11566：1996的技术性差异及原因如下：一由于复丝、原丝、丝束的定义易引起混淆，第1章范围中将复丝、原丝、丝束统称为连续纤维；
因为ISO291：1977已经废止，ISO10618在标准中未被引用，删除了ISO11566：1996的第2章规范性引用文件中的ISO291：1977和ISO10618；因为引用了些纤维增强塑料术语，第2章规范性引用文件中增加了GB/T3961一2009纤维增强塑料术语；温湿度对测试结果有影响，结合我国实际气候情况，7.1中规定了应在温度为（23土2)℃，相对湿度为（50士10)%的标准环境中进行试验，并增加了非标准环境；因为GB/T29762《碳纤维纤维直径和横截面积的测定》中增加了“扫描电子显微镜法”， 7.2中也增加了“扫描电子显微镜法”；由于单丝拉伸测试结果的离散系数较大，为使测定的系统柔量更为准确，附录A.1中每种狭槽长度准备的数目增加为5个。
本标准由中国建筑材料联合会提出。 本标准由全国玻璃纤维标准化技术委员会(SAC/TC245)归口。 本标准负责起草单位：南京玻璃纤维研究设计院有限公司、金发科技股份有限公司、国家玻璃纤维
产品质量监督检验中心。
本标准参加起草单位：威海拓展纤维有限公司。 本标准主要起草人：徐琪、王玉梅、陈尚、师卓、许敏、黄英、方允伟、马丹、郝郑涛。
I GB/T 31290—2014
碳纤维 单丝拉伸性能的测定
1范围
本标准规定了碳纤维单丝拉伸性能的测试方法。 本方法适用于碳纤维的单根纤维，取自于碳纤维的连续纤维、定长纤维、定长纱、机织物、缝编和针
织物。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是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/T1040.12006塑料拉伸性能的测定第1部分：总则（ISO527—1：1993，IDT) GB/T3961一2009纤维增强塑料术语 GB/T29761 碳纤维浸润剂含量的测定（GB/T29761—2013，ISO10548：2002，MOD） GB/T29762 碳纤维纤维直径和横截面积的测定（GB/T29762—2013，ISO11567：1995，
MOD)
3定义
GB/T1040.1—2006和GB/T3961—2009界定的以及下列定义适用于本文件。
3.1
系统柔量Ksystemcompliance 由加载系统和试样夹持系统引起的指示伸长部分。
3.2
试样村specimenmounting 用纸、金属或者塑料制成的带有狭槽的薄片，狭槽长度对应于试样的标距。
4原理
将单丝试样夹持在一合适的试验机上，匀速拉伸至试样破坏，记录载荷一一伸长曲线。 根据载荷伸长曲线和单丝的横截面积计算拉伸强度和拉伸弹性模量。 拉伸弹性模量以两个指定点的应力差除以对应的应变差计算得到，这两个点可以是两个应力水平
(方法A)或者两个应变水平(方法B)。应变差按系统柔量修正，横截面积单独测定。
应力和应变可能是非线性关系，因此必须定义弦模量。方法A和方法B由于定义的弦的位置不同，可能给出不同的结果。
5仪器和材料
5.1拉伸试验机
十字头恒速位移，配有载荷伸长记录装置。载荷指示的精度应高于测定值的1%。
1 GB/T31290—2014
记录十字头的位移，用以计算试样的伸长。应使用平板夹面。 5.2试样衬
由薄的纸片、柔性金属片或塑料片制成的带有狭槽的薄片，狭槽长度为25mm士0.5mm，如图1 所示。
薄片应尽可能薄，以减少夹具中试样偏轴，推荐的厚度是0.1mm。
单位为毫米
中线
胶粘剂
0
单丝试样
90
5
胶粘剂
0
10 20
a）试样村尺寸
b）粘贴好单丝的试样村
图1用于粘单纤维丝试样的试样衬
5.3胶粘剂
任何能将单丝牢固粘在试样衬上的环氧树脂、松香或者封蜡。
5.4胶带
能将单丝暂时固定在试样衬上（无特殊要求）。
6试样
从每个单位产品中制备至少20个试样，使能够得到20个有效的测试结果。 去除所有的浸润剂/上浆剂，有助于单丝的分散，便于试样制备。去除浸润剂/上浆剂的方法按
GB/T29761中的规定。
7操作
7.1试验环境
应在温度为(23士2)℃，相对湿度为（50士10)%的标准环境中进行试验。在其他环境中进行试验，
2 GB/T312902014
应在试验报告中注明温度和湿度。 7.2横截面积的测定 7.2.1按GB/T29762规定的方法独立测量单丝的横截面积（通过单丝的根数，纱线的密度和线密度计算；用光学显微镜或扫描电子显微镜测定纤维直径计算横截面积；用显微镜测定横向切割的纤维直径和横截面积；用激光衍射测定纤维直径计算横截面积）。
当使用光学显微镜法或激光衍射法时，试样可以同时用于横截面积和拉伸性能的测试。 7.2.2若纤维束或丝束的横截面积的差异很大，如认为有必要，则测试拉伸性能前先测量该试样的横截面积。这种情况下，按GB/T29762规定的光学显微镜法或激光衍射法准备试样并测试试样的横截面积。
在测试横截面积时，应避免单丝损伤。 7.3拉伸测试 7.3.1系统柔量
系统柔量K是由于加载系统和试样夹持系统所引起的指示伸长的修正系数（见3.1），以得到标距长度内试样的真实伸长。系统柔量的测试方法见附录A。
对拉伸试验机、夹持系统和试样衬的每个组合测定其系统柔量。从指示伸长中减去柔量即得到标距长度内试样的真实伸长[见8.2，式(2)和式（3)]。定期核查系统柔量。 7.3.2试验步骤 7.3.2.1将单丝放在试样衬(5.2)狭槽的中间，暂时用胶带(5.4)将试样的一端与试样衬粘在起，轻轻地沿着狭槽的长度方向拉直试样，用胶带将试样的另一端固定在试样衬的另一端。 7.3.2.2在试样衬狭槽每一端的试样上滴一滴胶粘剂（5.3），使试样与试样衬牢固地结合在一起。 7.3.2.3设定拉伸试验机（5.1）十字头移动速度，范围为1mm/min~5mm/min。 7.3.2.4夹紧试样衬时，应使试样与加载轴线同轴。 7.3.2.5加载前，剪断或烧断试样衬的两侧。如采用烧断的方法，应避免试样接触到火焰。由于单丝非常脆，在这过程中试样偶尔会断裂。 7.3.2.6启动试验机加载至试样破坏，记录载荷伸长曲线。 7.3.2.7若试样在夹具中破坏，则舍弃该试样，重新测试。
8结果表示
8.1拉伸强度
按式（1)计算每根单丝的拉伸强度6，单位为兆帕斯卡（MPa）。
Ft
0f=Al
(1)
式中： F:—最大拉伸载荷，单位为牛顿(N); A：一—单丝的横截面积（见7.2），单位为平方毫米（mm）。
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