T-SZJL 7-2024 碳纳米管纤维及丝束拉伸性能的测定

SZJLTestmethodfortensilepropertiesofcarbonnanotubefibersandfibertowI 2 2 2 3 3 5 5 7本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定本文件主要起草人：李清文、张永毅、勇振中、吴昆杰、赵静娜、蹇木强、干静、杨碳纳米管纤维是一种新型的纳米碳纤维材料，碳纳米管纤维丝束是由碳纳米管纤维并股融合而成米管纤维拉伸性能测试方法，提出了一种合理的1碳纳米管纤维及丝束拉伸性能的测定GB/T3362-2017碳纤维复丝拉伸性GB/T29762-2013碳纤维纤维直径和横GB/T30019-2013碳纤维GB/T31290-2022碳纤维单丝拉伸3.1碳纳米管纤维carbonnanotube3.2碳纳米管纤维丝束carbonnanotubefiber3.3在特定温度下单位体积物质的质量，单位为g/cm3，或kg/m3，推荐温度为23℃。3.4在特定温度下1000m长度物质的质量，单位为g/km，或tex，推荐温度3.5在特定温度下与材料横截面积相等的圆形对应的直径，单位为mm或μm，推荐温度为23.6指材料在拉伸载荷作用下单位面积承受的载荷，单位为N/mm2，或MP3.7指材料在拉伸载荷作用下单位面积承受的最大断裂载荷，单位为N/mm2，或MPa。3.8指材料在拉伸载荷作用下最大断裂载荷与线密度的比值，单位3.9指材料在拉伸载荷作用下样品长度的相对变化量（形变量与原长度的比值用百分数(%)表示。23.10拉伸模量Electricalcon在拉伸载荷作用下，材料在弹性变形范围内应力与应变的比值，单位是MP3.11在拉伸载荷作用下，材料在弹性变形范围内拉伸力与应变的比值与线密度之比。单位是N/tex。根据载荷-位移曲线和纤维的横截面积计算拉伸强度和拉伸模量。拉伸模量以弹性变形段两个指定纤维横截面积，可通过测量纤维线密度、密度计算得到，或者通过光学/扫描电子显微镜测定纤维温度(23±10)℃,相对湿度(50±20)%。试验前，将试样在上述环境下放置不少于12小时。由具有一定刚性的片材（推荐1200目砂纸）制成带有狭槽的薄片，狭槽长度为L0，如图16.2.1胶带（辅助材料）3用于覆盖并压紧胶黏剂，使纤维样品与试样衬结合得更为牢固（推荐1200目——密度梯度仪。分辨力0.001g/从碳纳米管纤维/丝束样品中截取合适长度的待测试样品，取样间隔不小于10cm注：碳纳米管纤维不同于碳纤维只有丝束状态，可以以不同直径的单黏贴纤维样品时，注意使纤维处于试样衬开孔中心位置，以保证纤维拉伸过程中轴4取下胶带，准备测试，保证纤维与模板牢固地注：碳纳米管纤维相对于碳纤维单丝载荷偏高，黏贴样品过程应尽量保证L1部分黏贴完整；碳纳米管纤维丝束可以取长度为L的纤维样品（碳纳米管纤维样品长度为1m±0.01m或2m±0.01m或3m±0.01m或4m±0.01m或5m±0.01m，碳纳米管纤维丝束样品长度为10cm±0.1cm或20cm±0.1cm或30cm±0.1cm或40cm±0.1cm或50cm±0.1cm用微量天平称量样品质量M，计算获得样品线密度t。测量3取长度为L的纤维样品（碳纳米管纤维长度为1m±0.01m，碳纳米管纤维丝束样品长度为10cm±0.1cm采用GB/T30019-2013中6.2方法B或6.3方法C测量样品密度ρ,测试3组以上样品，确保获得3个按照GB/T29762-2013中第5章方法A进行（适用于大部分纤维样8.6.2方法二：光学显微镜或扫描电子显微镜通过光学显微镜或扫描电子显微镜测量纤维轴向侧面两个边缘之间的距离得到纤维的表观直径，按照GB/T29762-2013中第注：光学显微镜方法的准确度受限于衍射效应，当纤维直径5将一束截面平整的纤维粘贴在黑色导电胶带上，拉直拉紧纤维，纤维中间悬空，置于聚焦离子束-J等图像分析软件对扫描图像进行分析得到等效直径，按照GB/T29762注：获得碳纳米管纤维、丝束的等效直径后，通过计算得出纤维横截面积，计算方法见10.2。9拉伸试验步骤9.1拉伸参数设置9.2样品夹持固定9.3拉伸测试准备9.4拉伸测试9.5无效数据处理按照GB/T29762-2013碳纤维纤维直径和横截面积的测定第5章方法A进行（适用于大部分纤维样品及碳纳米管纤维丝束样品）计算碳纳米管纤维、纤维丝束的等························································· 被测纤维与纤维丝束的线密度，单位为特克斯(tex)； 被测纤维与纤维丝束的密度，单位为克每立方厘米(g/cm3)。根据10.1计算得到的等效直径，结合圆形面积计算公式（2）计算纤维或丝束的横截S=····························式中:S-----------------被测纤维或丝束样品的横截面积，单位为平方毫米（mm26d-----------------被测纤维或纤维丝束的等效直径，单位为微米(μm）。σf=··································式中：σf------被测纤维或丝束样品的拉伸应力，单位为兆帕斯卡(F-------被测纤维或丝束样品的拉伸载荷，单位为牛顿(N)；S-------被测纤维或丝束样品的横截面积，单位为平方毫米（mm2）。根据拉伸强度定义，材料所承受的最大断裂载荷（Fb）与横截面积（S）的比值，σb按照公式（4）计算纤维及丝束拉伸强度。根据公式（4）计算纤··························································式中：σb------被测纤维或丝束样品的拉伸强度，单位为兆帕斯卡(Fb-------被测纤维或丝束样品的最大断裂载荷，单位为牛顿(N)；S-------被测纤维或丝束样品的横截面积，单位为平方毫米（mm2）。根据比强度定义，纤维单位细度（tex）承受的载荷，σS按照公式（5）计算纤维及丝束比强度。··························································式中：σs------被测纤维或丝束样品的比强度，单位为牛顿/特克斯（N/tFb-------被测纤维或丝束样品的最大断裂载荷，单位为牛顿(N)；t--------被测纤维或丝束样品的线密度，单位为特克斯(tex)；ΔL-------被测纤维或丝束样品长度变化量，单位为毫米(mm)；L0---------被测纤维或丝束样品原始长度，单位为毫米(mm)。通常采用应力-应变曲线线性区域的斜率计·······················································式中：E---------被测纤维或丝束拉伸模量，单位为兆帕斯卡（MPaσf1、σf2-------被测纤维或丝束样品应力-应变曲线上弹性变形段与两个指定数据点对应的拉7ε1、ε2-------被测纤维或丝束样品应E′=···································式中：E′-----