CN101968428A - 一种测试碳纤维原丝中孔隙率的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种测试碳纤维原丝中孔隙率的方法，包括以下步骤：1】取一束包括20～80根聚丙烯腈基碳纤维原丝，在光学显微镜上测定出其直径，算出该束聚丙烯腈基碳纤维原丝的平均直径R；2】根据公式

计算出每根聚丙烯腈基碳纤维原丝的平均实测截面积S_o；3】根据公式S_p＝QC_a/Vnd计算出每根聚丙烯腈基碳纤维原丝的理论截面积S_p，Q为原液压出量(g/min)；n为喷丝头孔数；C_a为原液浓度；V为卷绕速度(g/min)；d为聚合物比重(g/cm³)；4】根据公式V_p＝S_o/S_p-1计算出该束聚丙烯腈基碳纤维原丝的体积孔隙率。本发明解决了现有测试碳纤维原丝中孔隙率的方法复杂、测试不准确的技术问题，本发明可以简单、快速的测试聚丙烯腈基碳纤维原丝孔隙率的方法。

Description

一种测试碳纤维原丝中孔隙率的方法

技术领域

本发明属于检测方法的技术领域，具体涉及到一种测试碳纤维原丝孔隙率的方法。

背景技术

碳纤维具有高比强度、高比模量、低密度、耐高温、耐腐蚀、抗蠕变、稳定性强等特点，在航天航空、机械电子、化工建材、能源交通等各个领域都有非常广阔的应用。

碳纤维根据其原材料的不同主要分为聚丙烯腈基碳纤维、黏胶基碳纤维、沥青基碳纤维等，其聚丙烯腈基碳纤维是目前最有前景的一类碳纤维。聚丙烯腈基碳纤维生产过程包括原丝生产、原丝预氧化及炭化三个环节，其中原丝生产是关键环节，原丝的质量好坏和稳定性对最终碳纤维产品的质量好坏和稳定性有着决定性的影响。因此对原丝的性能测定方面较多，如：原丝的取向度、含水率、沸水收缩率、油剂附着量、致密性、膨润度等等。致密性和膨润度都是用来测定原丝的内部孔洞含量的，前者利用亨特色差计测定原丝吸碘前后亮差值，以此确定原丝的致密程度；后者则利用离心甩干和烘干的方法分别测出原丝表面和内部的水分，从而可判断原丝内部的孔隙情况。另外可以小角X射线散射来测定聚丙烯腈基碳纤维原丝中的孔隙结构，此方法能够给出具体的孔隙量及孔隙尺寸，但分析方法复杂，需假设孔的形状、编程处理数据。

发明内容

为了解决现有测试碳纤维原丝中孔隙率的方法复杂、测试不准确的技术问题，本发明提供一种可以简单、快速的测试聚丙烯腈基碳纤维原丝孔隙率的方法。

本发明的技术解决方案为：

一种测试碳纤维原丝中体积孔隙率的方法，其特殊之处在于：包括以下步骤：

1】取一束包括20～80根聚丙烯腈基碳纤维原丝，在光学显微镜上测定出其直径，并算出该束聚丙烯腈基碳纤维原丝的平均直径R；

2】根据公式

$S_o=\mathrm{\π}{\left(\frac{R}{2}\right)}^2$

计算出每根聚丙烯腈基碳纤维原丝的平均实测截面积S_o；

3】根据公式

S_p＝QC_a/Vnd

计算出每根聚丙烯腈基碳纤维原丝的理论截面积S_p，式中：Q为原液压出量(g/min)；n为喷丝头孔数；C_a为原液浓度；V为卷绕速度(g/min)；d为聚合物比重(g/cm³)；

4】根据公式

V_p＝S_o/S_p-1

计算出该束聚丙烯腈基碳纤维原丝的体积孔隙率。

上述步骤1】取50根聚丙烯腈基碳纤维原丝。

本发明所具有的优点：

本发明采用光学显微镜计算出一束聚丙烯腈基碳纤维原丝的直径，通过计算平均实测截面积和理论截面积，进而计算出空隙率，使用设备简单，检测方法快速、准确。

具体实施方式

取国产某品牌聚丙烯腈原丝作为样品。从该样品中取出50根丝在光学显微镜上测定其直径，测试结果见表1，平均直径为11.42μm。

利用公式

$S_o=\mathrm{\π}{\left(\frac{R}{2}\right)}^2$

计算原丝的实测截面积为1.024×10^-6cm²。

根据S_p＝QC_a/Vnd计算原丝的理论截面积为0.948×10^-6cm²。

最终按照V_p＝S_o/S_p-1计算该聚丙烯腈基碳纤维原丝中的体积孔隙率为8％。

表150根原丝的直径

Claims (2)

1.一种测试碳纤维原丝中体积孔隙率的方法，其特征在于：包括以下步骤：

1】取一束包括20～80根聚丙烯腈基碳纤维原丝，在光学显微镜上测定出其直径，并算出该束聚丙烯腈基碳纤维原丝的平均直径R；

2】根据公式

$S_o=\mathrm{\π}{\left(\frac{R}{2}\right)}^2$

计算出每根聚丙烯腈基碳纤维原丝的平均实测截面积S_o；

3】根据公式

S_p＝QC_a/Vnd

计算出每根聚丙烯腈基碳纤维原丝的理论截面积S_p，式中：Q为原液压出量(g/min)；n为喷丝头孔数；C_a为原液浓度；V为卷绕速度(g/min)；d为聚合物比重(g/cm³)；

4】根据公式

V_p＝S_o/S_p-1

计算出该束聚丙烯腈基碳纤维原丝的体积孔隙率。

2.根据权利要求1所述的测试碳纤维原丝中体积孔隙率的方法，其特征在于：所述步骤1】取50根聚丙烯腈基碳纤维原丝。