[发明专利]一种碳纤维复丝压缩强度制样及测试方法

权利要求书

1.一种碳纤维复丝压缩强度测试试样，其特征在于：该试样包括碳纤维复丝、胶液和两片树脂加强片；

所述的胶液用于将碳纤维复丝制作成碳纤维棒；

碳纤维棒包括中间测试段和两端的夹持段；

两片树脂加强片用于对碳纤维棒的夹持段进行加强固定；使用树脂加强片进行加强固定后的夹持段分别标记为上夹持段和下夹持段；

中间测试段的长度为1～3mm，碳纤维棒的直径为0.5～2mm；

所述的胶液的组成及质量含量为：

所述的基体树脂为邻苯二甲酸二缩水甘油酯、3,4-环氧环己烷羧酸甲酯、3,4-环氧环己基3’,4’-环氧环己基甲酸酯中的至少一种；

所述的固化剂为四氢苯二甲酸酐、甲基六氢苯二甲酸酐、甲基纳迪克酸酐中的至少一种；

所述的促进剂为N,N-二甲基苄胺、2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚、2-乙基-4-甲基咪唑中的至少一种；

所述的溶剂为丙酮、甲苯、二甲苯中的至少一种；

使用胶液将碳纤维复丝制作成碳纤维棒时使用的装置包括退绕辊轴、树脂胶槽、导向辊轴、空心圆柱、加热箱和牵引装置；

所述的树脂胶槽中用于盛放胶液；

所述的空心圆柱用于对浸胶后的碳纤维复丝进行塑形；

所述的导向辊轴包括五个辊轴，其中两个用于将碳纤维复丝压制到树脂胶槽中进行浸胶，另外三个用于改变浸胶后的碳纤维复丝的方向，使浸胶后的碳纤维复丝能够水平的进入到空心圆柱中；

所述的牵引装置用于对碳纤维复丝进行牵引；

所述的空心圆柱内径与碳纤维棒的直径相匹配；

使用胶液将碳纤维复丝制作成碳纤维棒的方法为：碳纤维复丝通过退绕辊轴退辊后进入到树脂胶槽中进行浸胶，浸胶结束后的碳纤维复丝通过空心圆柱的塑形后进入到加热箱中进行固化，固化完成后得到碳纤维棒；

塑形后的碳纤维复丝在加热箱中进行固化的温度为固化温度为140～180℃，固化时间为1-4h；

对碳纤维棒进行加强固定时使用的装置包括底板和盖板；

所述的底板为一平板，平板上带有若干组固化槽，每组固化槽包括两个凹槽和三个限位槽，两个凹槽和三个限位槽交替分布，即两个限位槽之间有一个凹槽，三个限位槽同轴，三个限位槽用于盛放碳纤维棒；限位槽的内径与碳纤维棒的外径相匹配；

所述的盖板为一平板，平板上带有若干组固化槽，每组固化槽包括两个凹槽和三个限位槽，两个凹槽和三个限位槽交替分布，即两个限位槽之间有一个凹槽，三个限位槽同轴，三个限位槽用于盛放碳纤维棒；限位槽的内径与碳纤维棒的外径相匹配；两个凹槽内均带有通孔，通孔用于注胶；

所述的底板上的凹槽、限位槽与盖板上的凹槽、限位槽一一对应；

使用树脂加强片对碳纤维棒进行加强固定的方法，步骤为：将碳纤维棒放置到底板的限位槽内，将盖板盖到底板上，并将底板和盖板固定，然后通过盖板凹槽内的通孔进行注胶，注胶结束后抽真空，如有树脂加强片的原料溢出则进行擦拭后进行固化，固化温度为40～80℃、固化时间为1～2h；

树脂加强片的原料为J-22树脂、618树脂或914树脂；

使用上述试样进行碳纤维复丝压缩强度测试装置，该装置包括上固定块、下固定块、上楔形夹块和下楔形夹块；

所述的上固定块为一方形钢块，钢块带有两个通孔和楔形槽，楔形槽位于两个通孔之间；

所述的下固定块为一方形钢块，钢块带有两个导向柱和楔形槽，楔形槽位于两个导向柱之间；导向柱为一圆柱；

上楔形夹块用于对测试试样的上夹持段进行夹持固定；

下楔形夹块用于对测试试样的下夹持段进行夹持固定；

上楔形夹块与上固定块的楔形槽相匹配；

下楔形夹块与下固定块的楔形槽相匹配；

使用所述的装置进行碳纤维复丝压缩强度测试方法，步骤为：

(1)将待测试试样的下夹持段使用下楔形夹块进行夹持固定后一起放置到下固定块的楔形槽中；

(2)使用上楔形夹块对待测试试样的上夹持段进行夹持固定；

(3)安装上固定块，使下固定块的两个导向柱对准插入到上固定块的两个通孔中；

(4)将步骤(3)得到的安装好的测试装置置于力学测试机中进行压缩强度测试，得到碳纤维复丝的压缩破坏载荷，进行压缩强度测试的加载速率为0.5～3mm/min；

(5)根据步骤(4)得到的压缩破坏载荷通过如下公式计算得到碳纤维复丝的压缩强度；

其中σ_c为压缩强度(MPa)，P_b为压缩破坏载荷(N)；ρ_f为碳纤维复丝的体密度(kg/m³)，t为碳纤维复丝的线密度(kg/m)。