[发明专利]一种单向碳纤维布拉伸性能测试的制样方法

说明书

技术领域

本发明属于材料测试样品的制备方法领域，具体涉及一种单向碳纤维布拉伸性能测试的制样方法。

背景技术

近年来，由于碳纤维具有高强度、高模量、低密度等优异性能，被广泛应用在国民经济各个领域；其中，尤以单向碳纤维布和其配套树脂胶复合而成的碳纤维增强复合材料因具有轻质、高强、耐腐蚀、施工方便、对环境影响小等优点，已广泛应用于混凝土结构的加固补强、修复工程中。在上述工程中，单向碳纤维布的力学性能是影响碳纤维布以及碳纤维增强复合材料的性质和使用的关键因素。因此，正确反映单向碳纤维布力学性能的测试成为控制碳纤维布及其增强复合材料性质的关键步骤。

其中，单向碳纤维布的拉伸性能是其力学性能中极为重要的一项，因此，研究单向碳纤维布的拉伸性能非常必要。目前，单向碳纤维布拉伸性能的测试方法已有国家标准GB/T3354-2013。然而，关于单向碳纤维布试样的具体制样方法没有明确的规定。常用的单向碳纤维布拉伸性能测试的制样方法是岳清瑞、曹劲松等发表的名为《碳纤维布标准检测方法中试件尺寸影响的试验研究》文章公开的方法。但是此常用制样方法存在以下技术难点：

1、单向碳纤维布在浸渍树脂的过程中，玻璃棒的滚压会导致碳纤维丝束发生弯曲、移位、皱褶，使丝束之间不平行，进而可能导致在拉伸测试过程中拉伸性能测试样条的碳纤维丝束断裂的不同时进行，使得测试所得的拉伸强度偏低；此外，碳纤维丝束的不平行或不伸直还会造成单向碳纤维布样条废弃率增加；

2、用此制样方制备的单向碳纤维布片材，容易造成树脂淤积，使裁剪成单向碳纤维布样条的含胶量不均匀，加重拉伸性能测试样条在拉伸过程中的应力集中，会导致样条提前破坏；

3、此制样过程中需要粘结传统的硬铝材料或纤维增强树脂做加强片，在粘贴传统的加强片之前，需要对传统的加强片进行裁剪、粗糙处理和制作导角，费时费工，使得测试成本高，实验周期长；此外加强片的打磨粗糙不当会造成加强片脱落，使其测试结果出现偏差；

4、在粘结传统的加强片时，加强片的涂胶量不容易控制，进而导致测试样条两端加强片较厚或者厚度不均匀，使得拉伸测试时拉伸测试样条受力方向与样条方向形成一定的夹角，产生弯矩，使得测试样条加载过程中发生扭转，导致拉伸性能测试过程中发生偏向拉伸，出现应力-变形曲线不规则等问题，造成拉伸强度和伸长率的数值偏低，不能反映材料的真实性能；

同时，通过大量的试验发现，单向碳纤维布试样的取样方式、浸胶方式、试样含胶量的均匀性、加强片的粗糙处理、加强片的粘接等这些因素都会影响单向碳纤维布的拉伸力学性能。

发明内容

为了解决以上技术难题，本发明提供了一种单向碳纤维布拉伸性能测试的制样方法。

本发明提供的一种单向碳纤维布拉伸性能测试的方法，包括如下步骤：

一种单向碳纤维布拉伸性能测试的制样方法，其特征在于，所述制样方法包括如下步骤：

(1)选取单向碳纤维布试样固化所需用量的环氧树脂，然后在玻璃平板上放置一张树脂片，将环氧树脂分成A、B两部分，其中A部分均匀平铺在树脂片上；随后沿单向碳纤维布的纬向方向将单向碳纤维布试样固定在张力装置上，然后施加张力，同时沿受力方向用金属滚筒滚压碳纤维布试样，使环氧树脂充分浸渍碳纤维布试样；

(2)将B部分环氧树脂均匀涂覆在施加预张力的碳纤维布试样表面，刮平环氧树脂，盖上树脂片，并且赶出两树脂片之间的气泡，在玻璃平板上放置标尺，加盖玻璃平板压实上述浸渍和涂覆环氧树脂的单向碳纤维布试样，并使其固化成型为单向碳纤维布片材，固化温度为20-35℃，固化时间为18-30h；

(3)将步骤(2)中所述碳纤维布片材裁成单向碳纤维布样条，在所述样条的两端一次性固化成型树脂型加强片，制备拉伸性能测试样条；其中，固化成型的树脂型加强片长50mm，宽15mm，厚度为2～6mm，并且所述树脂型加强片与样条端点平齐的一端为直角，另一端为15-90度导角；固化温度为20-35℃，固化时间为6-8天。

所述的方法，步骤(1)中所述张力装置包括前置夹具2、后置夹具5；其中，所述前置夹具2固定在前固定支架1上；后置夹具5通过牵引钢丝绳6绕过滑轮8连接一个可调节重量的配重块7。

在上述方法中，其中，步骤(1)中所述环氧树脂的A、B两部分的质量比为3:1-5:1。

在上述方法中，其中，步骤(1)中所述环氧树脂的A、B两部分的质量比为4:1。

在上述方法中，其中，步骤(2)中所述的固化温度为23℃，固化时间为24h。