一种高模量沥青基碳纤维毛丝量测试装置及方法与流程

本发明属于碳素，尤其是一种高模量沥青基碳纤维毛丝量测试装置及方法。

背景技术：

1、高模量沥青基碳纤维是一种以石油沥青、煤沥青、萘为原料，经沥青的精制、纺丝、预氧化、炭化或石墨化而制得的含碳量大于92％的特种纤维。具有优异的导热性能及力学性能，高模量沥青基碳纤维的抗拉弹性模量为750～1000gpa。是航空航天工业中不可缺少的工程材料。

2、高模量沥青基碳纤维，在生产过程中需要经过原丝纺制、不融化处理、碳化石墨化处理，在生产过程中，随着纤维在产线的运行，受到牵伸、摩檫、内应力及机械磨损等出现的损伤，导致纤维出现一定断丝，产生一定量的毛丝，对纤维的性能及品相造成影响，为了评价纤维的质量，需要对纤维的毛丝量进行测定，在使用传统的测试方法测定时，因高模量沥青基碳纤维刚性过高，在测试过程中发现纤维与测试装置的导辊及海绵接触位置出现二次损伤产生了大量毛丝，导致测试结果严重失真，无法有效测定高模量沥青基碳纤维的毛丝量。因此需要针对高模量沥青基碳纤维开发一种无损的毛丝量测试方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种高模量沥青基碳纤维毛丝量测试装置及方法，解决现有测试方法测试过程中易造成二次损伤，使测试结果不准确的问题。

2、为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

3、一种高模量沥青基碳纤维毛丝量测试装置，包括石墨导电环、固定卡环、支架和电流调节器；

4、所述固定卡环安装在支架上，所述石墨导电环安装在固定卡环上，所述石墨导电环连接电流调节器。

5、进一步的，所述电流调节器通过导线连接石墨导电环。

6、进一步的，所述支架底端安装在底座上。

7、一种所述装置的高模量沥青基碳纤维毛丝量测试方法，包括：

8、对纤维样品进行预处理；

9、对预处理后的纤维样品进行裁剪、称重，固定在固定卡环内；

10、利用电流调节器向石墨导电环通直流电，通电结束后接地，消除电荷，重复操作；

11、将纤维样品从固定卡环内取出，称重；

12、通过纤维毛丝含量计算公式计算纤维样品的毛丝量。

13、进一步的，所述纤维样品的预处理过程包括：

14、称取一定量的定长沥青基纤维样品，向称重后的纤维样品中加入甲苯，浸泡，除去纤维样品表面的上浆剂；

15、将除浆后的纤维样品烘干，进行称重；

16、进行二次烘干，再次称重；

17、判断两次称重结果是否相同，若不同，则重复进行烘干，直至恒重。

18、进一步的，所述纤维样品与甲苯的加入质量比为1:100，所述浸泡温度为室温，浸泡时间为2～20h。

19、进一步的，所述第一次烘干温度为60～105℃，烘干时间为4～12h。

20、进一步的，所述第二次烘干温度为90℃，烘干时间为2h。

21、进一步的，所述直流电的电流为50～1000ma，通电时间为5～120s。

22、进一步的，所述纤维毛丝含量计算公式为

23、

24、其中，m1表示第一次称重的重量，m2表示第二次称重的重量，l0表示裁剪后的纤维长度，l1表示固定卡环上端预留长度。

25、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

26、本发明提供一种高模量沥青基碳纤维毛丝量测试装置，通过在支架上安装固定卡环，将石墨导电环安装在固定卡环内，石墨导电环连接电流调节器，通过电流调节器给石墨导电环通电流。由于高模量沥青基碳纤维是经过高温石墨化处理的石墨纤维，单丝电阻率为仅为2μω·m，具有良好的导电性。通过石墨导电环导电，使纤维携带相同电荷，单丝之间会出现排斥现象，从而导致断丝及毛丝在排斥力及重力作用下自然掉落，实现纤维与断丝及毛丝的分离。本发明结构简单，易于操作，测试过程无接触、无摩擦，测试稳定性、结果有效性更加可靠。

27、本发明还提供一种高模量沥青基碳纤维毛丝量测试方法，以沥青基高模量碳纤维良好的导电性为基础，采用同电荷相斥的原理，在纤维束通电后，纤维因排斥力分散开，纤维束内部的断丝在重力作用下脱落，纤维束仅保留有效纤维根数。本发明在测试过程中无纤维运行，不存在运动摩擦力，不会对纤维造成损伤，避免了在测试过程中产生新的毛丝，从而保障了测试结果的准确性。

技术特征：

1.一种高模量沥青基碳纤维毛丝量测试装置，其特征在于，包括石墨导电环(2)、固定卡环(3)、支架(4)和电流调节器(5)；

2.根据权利要求1所述的一种高模量沥青基碳纤维毛丝量测试装置，其特征在于，所述电流调节器(5)通过导线(7)连接石墨导电环(2)。

3.根据权利要求1所述的一种高模量沥青基碳纤维毛丝量测试装置，其特征在于，所述支架(4)底端安装在底座(6)上。

4.一种权利要求1～3任一项所述装置的高模量沥青基碳纤维毛丝量测试方法，其特征在于，包括：

5.根据权利要求4所述的高模量沥青基碳纤维毛丝量测试方法，其特征在于，所述纤维样品(1)的预处理过程包括：

6.根据权利要求5所述的高模量沥青基碳纤维毛丝量测试方法，其特征在于，所述纤维样品(1)与甲苯的加入质量比为1:100，所述浸泡温度为室温，浸泡时间为2～20h。

7.根据权利要求5所述的高模量沥青基碳纤维毛丝量测试方法，其特征在于，所述第一次烘干温度为60～105℃，烘干时间为4～12h。

8.根据权利要求5所述的高模量沥青基碳纤维毛丝量测试方法，其特征在于，所述第二次烘干温度为90℃，烘干时间为2h。

9.根据权利要求4所述的高模量沥青基碳纤维毛丝量测试方法，其特征在于，所述直流电的电流为50～1000ma，通电时间为5～120s。

10.根据权利要求4所述的高模量沥青基碳纤维毛丝量测试方法，其特征在于，所述纤维毛丝含量计算公式为

技术总结
本发明公开了一种高模量沥青基碳纤维毛丝量测试装置及方法，包括石墨导电环、固定卡环、支架和电流调节器；所述固定卡环安装在支架上，所述石墨导电环安装在固定卡环上，所述石墨导电环连接电流调节器。以沥青基高模量碳纤维良好的导电性为基础，采用同电荷相斥的原理，在纤维束通电后，纤维因排斥力分散开，纤维束内部的断丝在重力作用下脱落，纤维束仅保留有效纤维根数。本发明在测试过程中无纤维运行，不存在运动摩擦力，不会对纤维造成损伤，避免了在测试过程中产生新的毛丝，从而保障了测试结果的准确性。

技术研发人员：康延涛,张卫霞,和维枫
受保护的技术使用者：陕西天策新材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31