單絲法測(cè)試碳纖維的力學(xué)性能工作量大，每批測(cè)試不少于４０根纖維，但只要有超過(guò)４０ｃｍ復(fù)絲就可測(cè)試。碳纖維單絲拉伸性能測(cè)試是將單絲在紙框上粘牢，在進(jìn)行拉伸試驗(yàn)時(shí)，用夾具固定好紙框，將兩邊的紙框剪斷，然后拉伸纖維。試驗(yàn)儀器常采用能測(cè)試碳纖維的高強(qiáng)高模纖維強(qiáng)力儀。

２．１ 單絲截面積的測(cè)試

        碳纖維可按ＧＢ／Ｔ ３３６４－２００８《碳纖維直徑和根數(shù)試驗(yàn)方法》測(cè)得單絲的直徑，再計(jì)算得到單絲的截面積，也可以按ＧＢ／Ｔ ３３６２－２００５先測(cè)得碳纖維復(fù)絲的線密度和體密度，計(jì)算得到復(fù)絲的截面積，再除以單絲的根數(shù)即是單絲的截面積。

２．２ 試樣制備

        用有一定強(qiáng)度的紙，如坐標(biāo)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(zhǎng)度根據(jù)拉力機(jī)夾持器的尺寸來(lái)定，并保證用鑷子夾取時(shí)紙框不發(fā)生變形。圖３中Ａ為纖維與紙框粘結(jié)處，Ｂ為拉力機(jī)夾持處。

        從待測(cè)試樣中隨機(jī)取長(zhǎng)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(jié)劑粘牢纖維。要得到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，操作時(shí)不要損傷纖維，用常溫快速環(huán)氧樹(shù)脂粘結(jié)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(yàn)

        夾持試樣時(shí)，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(jié)點(diǎn)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(yàn)可直接獲得抗拉強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率的數(shù)據(jù)，經(jīng)修正計(jì)算才能得到試樣的拉伸模量。同樣地，單絲拉伸試驗(yàn)也要設(shè)置預(yù)加載，以克服試樣的松弛現(xiàn)象，設(shè)定值按０．０５ｃＮ／ｄｔｅｘ設(shè)定［１２－１３］。其值設(shè)定條件對(duì)抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率的影響與復(fù)絲的情況相同，即預(yù)加載設(shè)置與否及其值的大小與抗拉強(qiáng)度沒(méi)有關(guān)系，但預(yù)加載設(shè)定值的大小影響伸長(zhǎng)率和拉伸模量的測(cè)試結(jié)果。

 

３ 結(jié)語(yǔ)

         準(zhǔn)確測(cè)試?yán)�伸性能是碳纖維研制、生產(chǎn)和應(yīng)用的重要一環(huán)，國(guó)內(nèi)外許多單位都在研究開(kāi)發(fā)新的軟件和設(shè)備，以期更便捷、更精確地獲取測(cè)試數(shù)據(jù)。

        測(cè)試中的關(guān)鍵是制樣時(shí)不要損傷試樣，同一試樣的制樣條件和測(cè)試參數(shù)要相同且恒定。為減少人為操作所引起的數(shù)據(jù)波動(dòng)，制樣的自動(dòng)化是纖維拉伸性能測(cè)試的難點(diǎn)，但也是測(cè)試研究的重要方向。

        拉伸試驗(yàn)中，應(yīng)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(xiàn)象的出現(xiàn)，從而減少拉伸性能數(shù)據(jù)降低、離散系數(shù)增大的現(xiàn)象發(fā)生。