碳纤维及复合材料检测分析设备(报告版)

1、碳纤维及其复合材料检测分析的调查资料提要：本资料包含了碳纤维及其复合材料的检测内容，汇集了检测分析的标准和主要仪器设备类型，调查了相关单位仪器设备情况。供参考。目 录1.碳纤维及其复合材料检测分析概述42.测试项目及标准52.1汇集测试项目及其相应标准52.2基于上述项目和标准测试分析的主要仪器设备92.3国内某材料测试单位实际使用主要的仪器设备113.对仪器设备生产企业及代表性设备参考价格调查情况123.1光学显微镜133.2 万能实验机133.3扫描探针显微镜SPM133.4透射电子显微镜TEM133.5扫描电子显微镜143.6场发射电子扫描显微镜143.7X射线衍射仪（多晶）143.8核

2、磁共振波谱仪NMR143.9激光拉曼光谱仪143.10红外光谱仪IR153.11比表面积及孔隙率测试仪153.12X射线荧光光谱仪XRF153.13红外硫碳分析仪153.14凝胶渗透色谱仪GPC153.15超声波C扫描无损探测系统163.16冲击试验机163.17密度梯度仪163.18接触角测定仪163.19流变仪163.20X光电子能谱仪174.检测分析仪器设备的供应商信息调查175.分析及建议185.1分析测试目的分析185.2分析测试仪器类型与规模选择195.3部分主要仪器与设备类型及参考价格汇集19附录：部分测试分析仪器设备特点及性能简介201.碳纤维及其复合材料检测分析概述碳纤维及其

3、复合材料检测分析内容，包括宏观性能的测试与结构组成的分析。材料的宏观性能，取决于物质的固有性质，由材料的组成结构所决定。分析掌握材料的微观结构、组成与宏观性能的关系，是材料科学发展进步的重要影响因素。碳纤维及其复合材料的测试分析工作内容包括：（1）表面形貌及微观结构观察；（2）物理及化学性能分析；（3）力学性能测试等。一般将材料科学与工程的四大要素归结为：材料的结构与成分；材料的性质；材料的合成与制备；材料的使用效能。在测试分析技术中采用的方法，一般成分分析除传统的化学分析外，还包括：质谱、色谱、核磁共振、原子光谱、光电能谱、X射线荧光光谱、X射线光电能谱等。结构测定以衍射技术为主，如X射线衍

4、射、电子衍射，以及热分析等。形貌观察以显微镜为主，如光学显微镜、反射电子显微镜、透射电子显微镜、扫描隧道显微镜、原子力显微镜等。对于碳纤维及其复合材料的测试分析，目前依据的测试标准包括国家标准（GB）、航天工业标准（HB）、美国材料协会标准（AMTD）等，以及特殊需求的标准，如军用标准（JB）或产品实际应用中制定的标准等。2.测试项目及标准2.1汇集测试项目及其相应标准汇集测试项目及其相应标准如下：原丝、碳纤维及复合材料检测项目汇集如下表：表1 检测项目及其标准汇集表序号检测项目使用方法标准测定方法一原丝1原丝表面形貌及粗糙度GB/T23442-2009原子力显微镜（AFM）法2原丝微空洞缺陷

5、GB/T23442-2009小角X射线散射法（SAXD）3原丝表面元素组成GB/T23442-2009X射线光电子能谱法（XPS）4原丝丙烯腈单元立构规整度GB/T23442-2009碳13-核磁共振（NMR）5原丝分子量及分布GB/T23442-2009浸胶渗透色谱（GPC）法。6原丝共聚组成GB/T23442-2009红外光谱（IR）法7原丝共聚组成GB/T23442-2009质子-核磁共振（H-NMR）法8原丝晶区取向GB/T23442-2009X射线衍射（XRD）法9原丝取向函数GB/T23442-2009红外光谱（IR）法10原丝玻璃化转化温度GB/T23442-2009示差扫描量热

6、法（DSC）11原丝预氧化热效应GB/T23442-2009示差扫描量热法（DSC）12原丝热失重GB/T23442-2009动态热重法（TGA）13原丝长丝密度及变异系数GB/T14343-2008质量法。14原丝（单丝）拉伸强度GB/T14337-2008机械拉伸法。15原丝（单丝）拉伸强度变异系数GB/T14337-2008机械拉伸法。16原丝（单丝）断裂伸长率GB/T14337-2008机械拉伸法。17原丝（单丝）断裂伸长率变异系数GB/T14337-2008机械拉伸法。18原丝短纤线密度GB/T14335-2008质量法。19原丝（长丝）拉伸强度GB/T19975-2005机械拉伸法

7、。20原丝（长丝）拉伸强度变异系数GB/T19975-2005机械拉伸法。21原丝（长丝）断裂伸长率GB/T19975-2005机械拉伸法。22原丝（长丝）断裂伸长率变异系数GB/T19975-2005机械拉伸法。23原丝溶剂残留FZ/T54065气相色谱法（仲裁法）。二碳纤维24碳纤维表面形貌及粗糙度GB/T23442-2009原子力显微镜（AFM）法25碳纤维微空洞缺陷GB/T23442-2009小角X射线散射法（SAXD）26碳纤维表面元素组成GB/T23442-2009X射线光电子能谱法（XPS）27碳纤维根数、直径GB/T3364-2008 显微镜法；。28碳纤维直径、横截面积GB/

8、T29762-2013方法1：计算法29碳纤维直径、横截面积GB/T29762-2013方法2：显微镜法30碳纤维直径、横截面积GB/T29762-2013方法3：显微测定非圆截面31碳纤维直径、横截面积GB/T29762-2013方法4：激光衍射法32碳纤维密度GB/T30019-2013密度梯度柱法。34碳纤维含碳量GB/T26752-2011元素分析仪35碳纤维上浆剂含量GB/T26752-2011重量法。36碳纤维灰分含量GB/T26752-2011重量法。37碳纤维浸润剂含量GB/T29761-2013重量法。38碳纤维拉伸强度和离散系数GB/T3362-2005机械拉伸。39碳纤维

9、拉伸模量和离散系数GB/T3362-2005机械拉伸。40碳纤维断裂伸长率GB/T3362-2005机械拉伸。41碳纤维直径（单丝）GB/T3364显微镜法。42*纤维线密度（纤度）GB/T7690.1-2013质量法。43增强材料捻度的测定GB/T7690.2-2013捻度仪法。44碳纤维导电性QJ3074-1998欧姆法。45*合成短纤维比电阻GB/T14342比电阻仪法。三织物、树脂及预浸料46机织物厚度GB/T7689.1-2013测微仪。47机织物宽度长度GB/T7689.3-2013测量。48机织物弯曲硬挺度GB/T7689.4-2013弯曲计法。49树脂熔点、熔融热ASTMD21

10、17热态显微镜法50树脂熔点、熔融热ASTME794热分析法51树脂软化点GB/T12007.6环球法52树脂基体流变性（剪切粘度等）动态介电分析53树脂基体密度GB/T103354树脂基体挥发分含量ASTMD4526、353055树脂基体吸湿率GB/T103456树脂基体线膨胀系数GB/T103657树脂基体阻燃性能GB/T2406极限氧指数法58树脂基体阻燃性能GB/T2407炽热棒法59树脂基体阻燃性能GB/T8323烟密度法60树脂基体阻燃性能HB587561树脂基体的电性能（介电常数）GB/T140962树脂基体电击穿强度GB/T1408.163树脂基体电阻常数GB/T1410-20

11、0664树脂浇铸体拉伸性能（大试样）GB/T256865树脂浇铸体拉伸性能（小试样）GB/T1642166树脂浇铸体压缩性能GB/T256967树脂浇铸体剪切性能GB/T1559868树脂浇铸体弯曲性能GB/T257069树脂浇铸体冲击性能GB/T257170树脂浇注体硬度：邵氏硬度GB/T241171树脂浇注体硬度：洛氏硬度GB/T934272树脂浇注体硬度：球压痕硬度GB/T339873预浸料挥发分含量HB7736.474预浸料树脂含量HB7736.575预浸料纤维含量HB7736.576预浸料树脂流动度HB7736.677预浸料凝胶时间HB7736.778预浸料粘性HB7736.879预

12、浸纱带拉伸强度GBT6057四复合材料80层压板成型HB/Z30581试验用单向纤维增强塑料平板的制备GB/T455082加强片粘结GB/T335483试样机械加工GB/T144684试样制空HB/Z18985外观检查和测量GB/T144686纤维体积含量GB/T3366显微镜法87树脂质量含量GB/T3855-1984萃取法88孔隙率GB/T3365显微镜法89纵向拉伸力学性能GB/T335490横向拉伸力学性能GB/T335491纵向压缩力学性能ASTMD3410/D3410M03标准试验方法92纵向压缩力学性能GB/T3856单向纤维平板93纵向压缩力学性能GB/T5485薄板94纵向压

13、缩力学性能GB/T5258薄层板95横向压缩力学性能ASTMD3410/D3410M03标准试验方法96横向压缩力学性能GB/T3856单向纤维平板97横向压缩力学性能GB/T5485薄板98横向压缩力学性能GB/T5258薄层板99纵横剪切力学性能GB/T3355100层压板面内剪切HB7237101层间剪切JC/T773（GB/T3357）102弯曲性能GB/T1449-2005103高低温力学性能GB/T9979104湿热环境拉伸HB7625105湿热环境压缩HB7626106老化（暴露）环境力学性能GB/T2573107开孔拉伸强度HB6740108开孔压缩强度HB6741109冲击后

14、压缩强度CAIGB/T21239-2007落锤法110冲击后压缩强度CAI（小试样）BSS7260111准静态压痕ASTMD6264112边缘分层层间断裂韧性HB7071113I型层间断裂韧性HB7402114II型层间断裂韧性HB7403115拉-拉疲劳性能GJB2637116拉-拉疲劳性能GB/T16779117拉-压、压-压疲劳试验GJB2637118拉-压、压-压疲劳试验HB5439119弯曲疲劳试验HB7624120纤维环绕环形试样拉伸GB/T1458121纤维环绕环形试样层间剪切GB/T1461122无缺口拉伸NASACR4751123无缺口压缩NASACR4751124开孔和充填

15、孔拉伸NASACR4751125开孔压缩NASACR4751126螺栓挤压NASACR4751127层间拉伸NASACR4751128夹层板平拉强度GB/T1452-2005129夹层板平压性能GB/T1453-2005130夹层板侧压性能GB/T1454-2005131夹层板剪切性能GB/T1455132夹层板弯曲性能GB/T1456133增强制品含水率GB/T9914.1-2013质量法。134纤维增强塑料拉伸性能GBT1447-2005135纤维增强塑料试验总则GBT1446-2005136纤维增强水泥及其制品术语GBT16309137导电及抗静电纤维电阻率GBT15738138纤维增强

16、塑料密度相对密度GBT14632.2基于上述项目和标准测试分析的主要仪器设备汇集如下表：表2 基于检测标准的仪器设备汇集表序号检测项目测定方法主要仪器设备1原丝表面形貌及粗糙度原子力显微镜法原子力显微镜（具备轻敲模式；扫描分辨率0.1nm）2原丝微空洞缺陷小角X射线散射法四长狭缝准直X射线衍射仪（CuKa辐射；Ni滤片；发射波长0.15418nm）3原丝表面元素组成X射线光电子能谱法X射线光电子能谱仪（本底真空优于10-7Pa）4原丝丙烯腈单元立构规整度碳13-核磁共振傅里叶数字化核磁共振谱仪（400MHz）5原丝分子量及分布浸胶渗透色谱法。浸胶渗透色谱仪。6原丝共聚组成红外光谱法红外光谱仪（

17、频率范围400-4000cm-1，分辨率4cm-1）7原丝共聚组成质子-核磁共振法核磁共振仪（300MHz以上，质子探头）8原丝晶区取向X射线衍射法X射线衍射仪（CuKa靶，发射波长0.1541nm）9原丝取向函数红外光谱法红外光谱仪（频率范围400-4000cm-1，分辨率4cm-1）10原丝玻璃化转化温度示差扫描量热法示差扫描量热仪，室温-20011原丝预氧化热效应示差扫描量热法示差扫描量热仪，室温-45012原丝热失重动态热重法热重分析仪，室温-80013原丝长丝密度及变异系数质量法。缕纱测长仪。14原丝（单丝）拉伸强度机械拉伸法。振动式细度仪；等速伸长型单纤维拉伸CRE。15原丝（单丝

18、）拉伸强度变异系数机械拉伸法。振动式细度仪；等速伸长型单纤维拉伸CRE。16原丝（单丝）断裂伸长率机械拉伸法。振动式细度仪；等速伸长型单纤维拉伸CRE。17原丝（单丝）断裂伸长率变异系数机械拉伸法。振动式细度仪；等速伸长型单纤维拉伸CRE。18原丝短纤线密度质量法。放大100倍投影仪或振动式细度仪。19原丝（长丝）拉伸强度机械拉伸法。等速伸长型单纤维拉伸CRE20原丝（长丝）拉伸强度变异系数机械拉伸法。等速伸长型单纤维拉伸CRE21原丝（长丝）断裂伸长率机械拉伸法。等速伸长型单纤维拉伸CRE22原丝（长丝）断裂伸长率变异系数机械拉伸法。等速伸长型单纤维拉伸CRE23原丝溶剂残留气相色谱法。气相

19、色谱仪（柱长30m，内径0.25mm，材料熔融石英，固定相DB-WAX，液相厚度0.25m）24碳纤维表面形貌及粗糙度原子力显微镜法原子力显微镜（具备轻敲模式；扫描分辨率0.1nm）25碳纤维微空洞缺陷小角X射线散射法四长狭缝准直X射线衍射仪（CuKa辐射；Ni滤片；发射波长0.15418nm）26碳纤维表面元素组成X射线光电子能谱法X射线光电子能谱仪（本底真空优于10-7Pa）27碳纤维根数、直径显微镜法；。透射显微镜（：500倍，分辨率2m；反射显微镜：1500倍，分辨率0.7m。29碳纤维直径、横截面积显微镜法扫描电子显微镜或大于1000倍光学显微镜。30碳纤维直径、横截面积显微测定非圆

20、截面扫描电子显微镜（SEM）或光学显微镜。31碳纤维直径、横截面积激光衍射法氦氖激光发射器，功率2mW32碳纤维密度密度梯度柱法。密度梯度柱，浮标精度0.0001.33碳纤维含碳量元素分析仪元素分析仪。34碳纤维上浆剂含量重量法。索氏萃取仪。35碳纤维灰分含量重量法。最高温度可达到1300的高温炉。36碳纤维浸润剂含量重量法。索氏萃取仪。37碳纤维拉伸强度和离散系数机械拉伸。拉力试验机。载荷及变形相对误差小于±38碳纤维拉伸模量和离散系数机械拉伸。拉力试验机。载荷及变形相对误差小于±39碳纤维断裂伸长率机械拉伸。拉力试验机。载荷及变形相对误差小于±40碳纤维直径（

21、单丝）显微镜法。透射显微镜。41*纤维线密度（纤度）质量法。绕线架、分析天平等。42增强材料捻度的测定捻度仪法。捻度试验仪。43碳纤维导电性欧姆法。0.5级电流电压表。44*合成短纤维比电阻比电阻仪法。比电阻仪（10E6-10E15欧，精度±20%）。45机织物厚度测微仪。显示0.001mm电子或0.01mm刻度盘测微仪。46机织物宽度长度测量。测量尺误差不大于0.1cm。47机织物弯曲硬挺度弯曲计法。固定角弯曲计。2.3国内某材料测试单位实际使用主要的仪器设备国内某材料测试单位实际使用主要的仪器设备进行了调查，汇集如下表以供类比参考：表3 国内材料测试分析单位实际仪器设备汇集表序号

22、仪器名称备注一碳纤维及其前驱体测试1万能材料试验机2常温凝胶渗透色谱仪GPC3气相色谱仪4密度梯度管二微观形貌与结构分析1场发射透射电镜TEM2洛伦茨电镜3场发射扫描电镜SEM4双束扫描电镜5激光共聚焦显微镜6扫描探针显微镜SPM三物理性能测试1综合物理性能测试系统PPMS2激光共聚焦拉曼光谱仪3热分析（DSC、TG、DMA）4激光导热仪5X射线衍射仪XRD6台阶仪7激光粒度仪8比表面积及空隙分析仪四有机化学分析1核磁2红外3气质联用4有机元素分析仪5高效液相色谱6三重四级杆液质联用五无机成分分析1氧氮分析仪2X荧光光谱仪XRF3X射线光电能谱仪XPS4 电感耦合等离子体光谱仪ICP5电感耦合

23、等离子体光谱-质谱联用仪ICP-MS6辉光放电发射光谱仪GD-OES六高分子及复合材料专业测试1乌氏粘度仪2毛细管流变仪3旋转流变仪4热变形/维卡测定仪5常/高温凝胶色谱仪6傅里叶红外光谱仪7显微红外光谱仪8水蒸气透过率测定仪9总有机碳分析仪10干热收缩仪11冲击试验机12垂直燃烧仪3.对仪器设备生产企业及代表性设备参考价格调查情况汇集如下：3.1光学显微镜序号生产企业名称参考价格备注1德国蔡司50万2德国徕卡3日本奥利巴斯4长方5江南光学6麦克奥迪3.2 万能实验机序号生产企业名称参考价格备注1美国英斯特朗50万2美国MTS3WDW4上海百若5MTS-sans合资6济南时代试金3.3扫描探针

24、显微镜SPM序号生产企业名称参考价格备注1美国布鲁克150万2韩国parksystems3美国Asylum Research4美国VECCO563.4透射电子显微镜TEM序号生产企业名称参考价格备注1美国FEI分辨率最高价格较贵400万美元，配球差校正仪（日立的900-1000万）2日本电子400万*价格便宜；中国大部分使用，价格300-400万（人民币）3德国蔡司4日本日立3.5扫描电子显微镜序号生产企业名称参考价格备注1日本电子300万2日本日立3卡尔蔡司4FEI3.6场发射电子扫描显微镜序号生产企业名称参考价格备注1日本日立2美国FEI3日本电子JEOL900万3.7X射线衍射仪（多晶）

25、序号生产企业名称参考价格备注1德国布鲁克2日本岛津3荷兰帕纳科300万4意大利捷尔纳（单晶）序号生产企业名称参考价格备注1美国布鲁克300万2日本理学3.8核磁共振波谱仪NMR序号生产企业名称参考价格备注1瑞士布鲁克*500-1000万2日本电子300万3江苏纽曼科技3.9激光拉曼光谱仪序号生产企业名称参考价格备注1英国雷尼绍200万2美国赛默飞3法国堀场3.10红外光谱仪IR序号生产企业名称参考价格备注1美国Thermo2美国铂金埃尔默100万3德国布鲁克4美国赛默飞5北京北分瑞利3.11比表面积及孔隙率测试仪序号生产企业名称参考价格备注1美国麦克2日本麦奇克拜尔30万3北京贝斯得4北京精微

26、高博3.12X射线荧光光谱仪XRF序号生产企业名称参考价格备注1瑞士赛默飞150万2日本岛津3荷兰帕纳科4德国斯派克3.13红外硫碳分析仪序号生产企业名称参考价格备注1德国埃尔特70万2德国纳克3美国LECO4德国赛福特5上海科果6江苏麒麟3.14凝胶渗透色谱仪GPC序号生产企业名称参考价格备注1美国马尔文100万2英国安捷伦3日本东曹4美国沃特世3.15超声波C扫描无损探测系统序号生产企业名称参考价格备注1美国物理声学宁波所1000万3.16冲击试验机序号生产企业名称参考价格备注1意大利Ceast2美国英斯特朗100万3英国Rayran4上海百若5北京冠测3.17密度梯度仪序号生产企业名称参

27、考价格备注1英国劳埃德2英国RAYran50万3.18接触角测定仪序号生产企业名称参考价格备注1德国克吕士50万2德国Dataphysics3芬兰Attension3.19流变仪序号生产企业名称参考价格备注1奥地利安东帕50万旋转2英国马尔文旋转3北京北广精仪毛细管4美国博勒飞毛细管3.20X光电子能谱仪序号生产企业名称参考价格备注1美国PE5002日本岛津3日本电子4.检测分析仪器设备的供应商信息调查汇集如下：序号公司代理或生产厂家国内总代理地址联系方式1德国蔡司北京010-851741882德国徕卡北京体育馆南路6#010-684926983美国英斯特朗上海南京西路819#021-6215

28、85684日本奥利巴斯广州越秀东风中路255#0755-835557495长方上海浦东大道2440021-686103556江南光学南京恒达路97麦克奥迪深圳市深圳福田区138231664408美国MTS上海市桂平路481  9WDW台湾精达电子仪器有限公司0592-563264010上海百若上海浦东新区南汇工业园区园西路229号1390166205111MTS-sans深圳市南山区同乐外贸兴业工业区A5栋0755-2670039912济南时代试金济南市经十路28366号1312713350013美国布鲁克中关村南大街

29、11号010-6847409514韩国parksystems北京市朝阳区红军营南路天畅园7号0106401065115美国Asylum Research上海市虹漕路461号021- 6127 382816美国VECCO杭州市江南大道3778号0571-8703936317美国FEI苏州市吴中区木渎镇金枫南路12790512-6679 735018日本电子JEOL北京市西城区阜外大街222/23   19日本日立上海市闵行区剑川路951 20日本岛津天津空港经济区保航路108#160

30、;21荷兰帕纳科北京海淀区西直门北大街60号010-5993 587122意大利捷尔纳上海绿地大道231弄9号021 -3925490523日本理学山东省济宁市高新区开源路1885373936024英国雷尼绍上海市闸北区万荣二路1号021-6180 641625美国赛默飞北京市东城区安定门东大街28号010-8419358826法国堀场上海市外高桥保税区富特东一路438号1350187753027美国铂金埃尔默上海浦东新区张江高科021-6064588828北京北分瑞利北京市朝阳区酒仙桥东路9号01064376475/6437164629美国麦克上海市静安区青海路118/p>

31、30日本麦奇克拜尔上海市虹梅路1801号021-3367846631北京精微高博北京市宣武区广安门外南滨河路251381177224032德国斯派克北京市建国门外大街19号010-8526211133德国埃尔特上海张江高科园区毕升路299021-33932955 34德国纳克长沙市开福区湘江世纪城1597422186135美国LECO上海市淮海中路283号021-6472995536德国赛福特上海市虹梅南路986号1381643488737江苏麒麟南京高淳花山路255733999938美国马尔文上海田州路99号021- 8013

32、 706639英国安捷伦北京市朝阳区望京北路3  40日本东曹上海市徐汇区宜山路1289  41美国沃特世上海市浦东新区金海路1000  42美国物理声学北京市朝阳区北辰西路6958773632/5877367243意大利Ceast北京市东城区朝阳门北大街6010-8528300344英国Rayran北京市朝阳区霞光里1584831960/61   

33、45上海百若上海市浦东新区南汇园西路2291390166205146北京冠测北京昌平凉水河路一号1531365637247英国劳埃德上海市外高桥保税区富特北路46048德国克吕士上海市虹梅路1801  49德国Dataphysics海淀区紫竹院路69810 50芬兰Attension上海市浦东新区商城路800号021 -68370071/68370072   51奥地利安东帕上海市田林路142号021 -6485500052北京北广精仪北京海淀建材城西路50号1312167398553美国博勒飞广州大道北193 376005485.