單絲法測試碳纖維的力學性能工作量大，每批測試不少于４０根纖維，但只要有超過４０ｃｍ復絲就可測試。碳纖維單絲拉伸性能測試是將單絲在紙框上粘牢，在進行拉伸試驗時，用夾具固定好紙框，將兩邊的紙框剪斷，然后拉伸纖維。試驗儀器常采用能測試碳纖維的高強高模纖維強力儀。

２．１ 單絲截面積的測試

        碳纖維可按ＧＢ／Ｔ ３３６４－２００８《碳纖維直徑和根數試驗方法》測得單絲的直徑，再計算得到單絲的截面積，也可以按ＧＢ／Ｔ ３３６２－２００５先測得碳纖維復絲的線密度和體密度，計算得到復絲的截面積，再除以單絲的根數即是單絲的截面積。

２．２ 試樣制備

        用有一定強度的紙，如坐標紙，刻出如圖３所示的紙框，紙框的間距為（２５±０．５）ｍｍ，其寬度與總長度根據拉力機夾持器的尺寸來定，并保證用鑷子夾取時紙框不發生變形。圖３中Ａ為纖維與紙框粘結處，Ｂ為拉力機夾持處。

        從待測試樣中隨機取長度約４ｃｍ的纖維束，用不損傷纖維的方法將單根纖維相互分離。

        將分離的單根纖維逐一放在紙框的中心線上，按圖３所示，用粘結劑粘牢纖維。要得到準確的數據，操作時不要損傷纖維，用常溫快速環氧樹脂粘結劑固定好，要保證單根纖維的平直并位于中心位置。

２．３ 拉伸試驗

        夾持試樣時，試樣與夾具不要有偏離，先固定上夾具，位置正確后再固定下夾具。夾具不要碰到，更不要夾到纖維與紙框的粘結點處，以免損傷纖維，如圖４所示，要保證單絲軸向、夾具和紙框的中心線和拉伸方向重合。

        單絲拉伸試驗可直接獲得抗拉強度和斷裂伸長率的數據，經修正計算才能得到試樣的拉伸模量。同樣地，單絲拉伸試驗也要設置預加載，以克服試樣的松弛現象，設定值按０．０５ｃＮ／ｄｔｅｘ設定［１２－１３］。其值設定條件對抗拉強度和伸長率的影響與復絲的情況相同，即預加載設置與否及其值的大小與抗拉強度沒有關系，但預加載設定值的大小影響伸長率和拉伸模量的測試結果。

 

３ 結語

         準確測試拉伸性能是碳纖維研制、生產和應用的重要一環，國內外許多單位都在研究開發新的軟件和設備，以期更便捷、更精確地獲取測試數據。

        測試中的關鍵是制樣時不要損傷試樣，同一試樣的制樣條件和測試參數要相同且恒定。為減少人為操作所引起的數據波動，制樣的自動化是纖維拉伸性能測試的難點，但也是測試研究的重要方向。

        拉伸試驗中，應確保試樣軸向、上下夾具中心線和拉伸方向重合，避免斜拉現象的出現，從而減少拉伸性能數據降低、離散系數增大的現象發生。