CN101968455A - 一种快速检测预氧化纤维预氧化程度的装置及方法 - Google Patents

一种快速检测预氧化纤维预氧化程度的装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种快速检测预氧化纤维预氧化程度的装置及方法，包括底板以及垂直设置在底板上的左立板和右立板，左立板上端设置左细丝以及可固定左细丝的固定部件，右立板上端设置有右细丝、滑轮以及与右立板平行的刻度尺，左细丝的右端头可与待测预氧化纤维的左端头连接，预氧化纤维的右端头与右细丝的左端头相连，右细丝的右端头绕过滑轮后悬挂一个砝码，固定部件与滑轮位于同一水平线。本发明解决了现有的预氧化程度表征手段所采用设备昂贵、分析时间较长的技术问题，本发明所用装置简单、廉价且易自行制作。

Description

一种快速检测预氧化纤维预氧化程度的装置及方法
技术领域
本发明涉及预氧化纤维性能检测的技术领域，具体涉及到一种快速检测预氧化纤维预氧化程度的装置及方法。
背景技术
碳纤维是适应宇航、航空、原子能等尖端工业发展的需要而研制开发的一种新型非金属材料，它具有高抗拉强度、高抗拉模量、低密度、耐高温、抗烧蚀、耐腐蚀、高电导和热导、低热膨胀、自润滑和生物体相容性好等奇异性能，是理想的耐烧蚀、结构和功能性复合材料组元，已成为开发各种复合材料不可缺少的原料，为各工业发达国家梦寐以求的第四代工业元材料。特别突出的是它的高比强度和高比模量两大特性，使得它可用作承载高负荷的结构材料和特殊用途的功能材料，主要应用到航天航空、国防军事等尖端领域中。随着炭纤维质量的提高、产量的扩大和生产成本的降低，其应用逐渐扩展到了体育器材、能源、交通、建筑、电子和医疗等民用工业领域。
碳纤维的制备工艺过程主要包括聚合、纺丝、预氧化、炭化等过程。其中，预氧化过程预氧化程度直接与预氧化纤维及其碳纤维的性质密切相关，是一种重要的物性和控制指标。预氧化程度的表征手段较多，如通过广角X射线散射法测定其芳构化指数来表征预氧化纤维的预氧化程度；利用元素分析仪等测定预氧化纤维中的氧含量，以氧含量来表征预氧化纤维的预氧化程度；通过测定预氧化纤维的密度来判断其预氧化程度；利用红外光谱法测定预氧化纤维相对环化率来表征其预氧化程度等等。这些方法的虽然能够明确量化表征预氧化纤维的预氧化程度，但是所用设备大多较为昂贵，分析时间较长。
发明内容
为了解决现有的预氧化程度表征手段所采用设备昂贵、分析时间较长的技术问题，本发明提供一种快速检测预氧化纤维预氧化程度的装置及方法，该方法所用装置简单、廉价且易自行制作。
本发明的技术解决方案是：
一种快速检测预氧化纤维预氧化程度的装置，其特殊之处在于：包括底板2以及垂直设置在底板2上的左立板1和右立板10，所述左立板1上端设置左细丝以及可固定左细丝3的固定部件8，所述右立板10上端设置有右细丝、滑轮5以及与右立板10平行的刻度尺7，所述左细丝3的右端头可与待测预氧化纤维4的左端头连接，所述预氧化纤维4的右端头与右细丝9的左端头相连，所述右细丝9的右端头绕过滑轮5后悬挂一个砝码6，所述固定部件8与滑轮5位于同一水平线。
上述左立板1和右立板10之间的距离为40～60cm。
上述左立板1和右立板10之间的距离为20～30cm。
上述左细丝3和右细丝9均为柔软而变形小的细丝。
上述左细丝3和右细丝9均为金属细丝。
一种快速检测预氧化纤维预氧化程度的方法，包括以下步骤：
1】取定长预氧化纤维4，其左端头通过左细丝3固定于固定部件8上，其右端头通过右细丝9与砝码6相连；
2】用火焰连续、均匀地烘烤预氧化纤维4；
3】判断预氧化程度，收缩率等于烘烤后砝码上升长度除以预氧化纤维的原长，如果收缩率小于6％，则表示预氧化过头；如果收缩率大于6％，则表示预氧化程度合适。
本发明可廉价、快速检测预氧化纤维的预氧化程度，所用装置简单且容易制作。
附图说明
图1为本发明快速检测预氧化纤维预氧化程度的装置的结构示意图；
其中：1-左立板，2-底板，3-左细丝，4-预氧化纤维，5-滑轮，6-砝码，7-刻度尺，8-固定部件，9-右细丝，10-右立板。
具体实施方式
测定装置如附图1所示，包括底板2以及垂直设置在底板2上的左立板1和右立板10，左立板1上端设置左细丝以及可固定左细丝3的固定部件8，右立板10上端设置有右细丝、滑轮5以及与右立板10平行的刻度尺7，左细丝3的右端头可与待测预氧化纤维4的左端头连接，预氧化纤维4的右端头与右细丝9的左端头相连，右细丝9的右端头绕过滑轮5后悬挂一个砝码6，固定部件8与滑轮5位于同一水平线。两个立板之间的长度一般取40～60cm，最好在20-30cm之间，所用砝码的重量一般根据所测纤维的K数而定，如3K的纤维可用10g的砝码。支撑构架的底板和两块立板的材质可以为不锈钢、也可以是碳钢等；左细丝3和右细丝9，可以是金属细丝，也可以是其它柔软而变形小的细丝3；滑轮5为定滑轮，固定于立板1上；刻度尺7固定与右立板10上。固定部件高度与滑轮5的上沿平齐。
取定长预氧化纤维4，其长度为5-10cm，一端通过柔软而变形小的左细丝3固定于左立板1上端的固定部件8上，另一端与柔软而变形小的右细丝9相连，右细丝3的另一端跨过滑轮5后与悬空砝码6相连；砝码6的下沿与刻度尺7上某刻度相平，记录该刻度数；用火焰连续、均匀地烘烤长预氧化纤维4。通过大量的对比试验和验证试验发现，如果烘烤后的收缩率小于6％，表明预氧化过头；如果收缩率大约6％，则表明预氧化程度较合适。
实施例：取国产某品牌3K预氧化纤维20cm，一端用柔软的金属细丝固定于左立板上，另一端用同样的金属细丝绑缚，该金属细丝跨过滑轮，另一端连上10g的砝码，砝码的下沿与刻度尺上某刻度相平，记录该刻度数为1cm。用火焰连续、均匀地烘烤该预氧化纤维，观察砝码底沿的位置移动，记录该刻度数为2.3cm，通过计算得出该预氧化纤维的收缩率为6.5％，说明其预氧化程度较合适。另外，通过利用元素分析仪等测定该预氧化纤维中的氧含量为7.8％，与本方法的测试结果基本相平衡。

Claims (6)

1.一种快速检测预氧化纤维预氧化程度的装置，其特征在于：包括底板(2)以及垂直设置在底板(2)上的左立板(1)和右立板(10)，所述左立板(1)上端设置左细丝以及可固定左细丝(3)的固定部件(8)，所述右立板(10)上端设置有右细丝、滑轮(5)以及与右立板(10)平行的刻度尺(7)，所述左细丝(3)的右端头可与待测预氧化纤维(4)的左端头连接，所述预氧化纤维(4)的右端头与右细丝(9)的左端头相连，所述右细丝(9)的右端头绕过滑轮(5)后悬挂一个砝码(6)，所述固定部件(8)与滑轮(5)位于同一水平线。
2.根据权利要求1所述的快速检测预氧化纤维预氧化程度的装置，其特征在于：所述左立板(1)和右立板(10)之间的距离为40～60cm。
3.根据权利要求2所述的快速检测预氧化纤维预氧化程度的装置，其特征在于：所述左立板(1)和右立板(10)之间的距离为20～30cm。
4.根据权利要求1或2或3所述的快速检测预氧化纤维预氧化程度的装置，其特征在于：所述左细丝(3)和右细丝(9)均为柔软而变形小的细丝。
5.根据权利要求4所述的快速检测预氧化纤维预氧化程度的装置，其特征在于：所述左细丝(3)和右细丝(9)均为金属细丝。
6.一种快速检测预氧化纤维预氧化程度的方法，其特征在于：包括以下步骤：
1】取定长预氧化纤维(4)，其左端头通过左细丝(3)固定于固定部件(8)上，其右端头通过右细丝(9)与砝码(6)相连；
2】用火焰连续、均匀地烘烤预氧化纤维(4)；
3】判断预氧化程度，收缩率等于烘烤后砝码上升长度除以预氧化纤维的原长，如果收缩率小于6％，则表示预氧化过头；如果收缩率大于6％，则表示预氧化程度合适。
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