[发明专利]一种用于碳纤维复合材料层间剪切性能测试的制样方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料测试技术领域，具体涉及到一种用于碳纤维复合材料剪切性能测试的制样方法。

背景技术

碳纤维是上世纪60年代兴起的一种新型炭材料，它具有高比强度、高比模量、高导电性和导热性、低热膨胀系数、低密度、耐高温、耐疲劳、抗蠕变、自润滑等一系列的优异性能，是一种理想的功能材料和结构材料，广泛应用于航天、民用航空、文体以及运输等领域，并具有广阔的应用前景。

以碳纤维作为增强材料的复合材料具有高比强度、高比模量、抗疲劳性好、减震性好、破坏安全性好、耐热性好、成型工艺简单、材料的结构具有可设计性等优点。复合材料的力学性能分析包括层间剪切、抗折、抗弯、压缩、拉伸等等，这些性能测试都已有相关的测试标准，但标准中对制样方法的描述都不甚明了。以其层间剪切性能为例，现有的制样方法的流程为：放丝辊-浸胶槽-排丝辊-叠层-样品成型罐。此方法所制得的样品易出现含胶量不均现象，特别是在纤维中含有一定量毛丝的情况下，过量的胶在成型过程中被挤出而形成孔隙，从而影响复合材料层间剪切性能的测试结果。

发明内容

为了解决现有的制样方法制得的样品易出现含胶量不均现象的技术问题，本发明提供一种用于碳纤维复合材料层间剪切性能测试的制样方法，用此方法制备测试样品可获得更为准确的复合材料层间剪切性能的测试结果。

本发明的技术解决方案为：

一种用于碳纤维复合材料层间剪切性能测试的制样方法，其特殊之处在于：包括以下步骤：

1】将待测样品置于放丝辊上；

2】将通过放丝辊的样品经过浸胶槽浸胶；

3】将浸过胶的样品通过压辊；

4】将经过压辊后的样品均匀排布在排丝辊上；

5】将排布在排丝辊上的样品放置在通风处干燥10～14小时；

6】剪切，在叠层台上叠层，叠15～20层；

7】将叠好的层片放到模具中，将模具放到样品成型罐中，抽真空，并升温成型。

上述放丝辊为立式结构放丝辊；

上述浸胶时间为3～10min；

上述浸胶槽带有一个可拆卸盖子；

上述压辊包括一个主动辊和一个被动辊，所述待测样品从主动辊和被动辊之间通过；

上述步骤5】的干燥时间为12小时。

上述浸胶槽的长度为20～40cm.

上述浸胶槽的长度为30cm。

本发明所具有的优点：

1、本发明与传统的用于碳纤维复合材料层间剪切性能测试的制样方法相比较，增加了压辊将浸过胶液的待测样品上面过量的胶液挤压去除的步骤，使测试样品的浸胶更加充分、含胶量更加均匀，而且不会因过量的胶在成型过程中被挤出而形成孔隙。

2、通过使用本发明方法制备的用于碳纤维复合材料层间剪切性能测试的样品，具有胶含量均匀、板材内部缺陷少等优点。同一批待测样品，用此方法制样比用传统方法制样测得的结果离散性更小一些，因制样方法造成的板材上孔隙存在而无法使用的样品更少一些，能较好的排除制样对测试结果的影响。

3、本发明浸胶槽为带活动可方便拆卸盖子的结构，可大大降低浸胶液中丙酮挥发，从而使浸胶液浓度更均匀，且不用经常更换胶液；

附图说明

图1为本发明方法的工艺流程图；

其中：1-放丝辊，2-浸胶槽，3-压辊，4-排丝辊，5-叠层台，6-样品成型罐。

具体实施方式

在图1中，本发明的工艺流程中的设备排布为：放丝辊1-浸胶槽 2-压辊3-排丝辊 4-叠层台 5-样品成型罐6。

具体过程如下：

1)将待测样品以均匀的速度放到立式放丝辊1上，与以往横放结构相比，放丝辊1为立式结构，可减小丝的摆动；可以减小丝的摆动，纺丝张力更均匀；

2)将通过放丝辊1的样品穿过浸胶槽2，浸胶时间为3～10min；浸胶槽2为带活动可方便拆卸盖子的结构，浸胶槽2的长度为20～40cm，最好为30cm；浸胶槽可使待测样品在经过浸液槽时浸泡完全，浸胶量基本相同，为防止由于挥发性物质挥发导致胶液浓度变化过大，该浸胶槽需安装一个可灵活拆卸的盖子；

3)将浸过胶的样品通过压辊3，压辊3包含一个主动辊和一个被动辊，压辊3可以将浸过胶液的待测样品上面过量的胶液挤压去除，防止胶珠的形成，同时提高了浸胶的均匀性；

4)经过压辊3后的浸胶均匀的样品均匀排布在排丝辊4上；压辊3可将浸过胶液的待测纤维上面过量的胶液挤压去除，防止毛丝等带上过量的胶，同时提高了浸胶的均匀性；排丝辊4的主要目的是将浸过胶的待测纤维均匀的排列，形成单向单层复合板；