連續(xù)碳纖維增強(qiáng)熱塑性單向預(yù)浸料-編制說明

T/CSTMXXXXX—202X《連續(xù)碳纖維增強(qiáng)熱塑性單向預(yù)浸料》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)編制說明一、工作簡況1.1任務(wù)來源標(biāo)準(zhǔn)化工作的重要意義就是通過標(biāo)準(zhǔn)對(duì)重復(fù)性的事物和概念達(dá)到統(tǒng)一，以獲得最佳秩序和社會(huì)效益。2021年9月，江蘇亨博復(fù)合材料有限公司向CSTM/FC03/TC10建筑材料領(lǐng)域委員會(huì)玻璃纖維及碳纖維技術(shù)委員會(huì)遞交標(biāo)準(zhǔn)草案和項(xiàng)目建議書；2021年11月在南京召開線上+線下的CSTM/FC03/TC10建筑材料領(lǐng)域委員會(huì)玻璃纖維及碳纖維技術(shù)委員會(huì)一屆四次年會(huì)上，江蘇亨博復(fù)合材料有限公司針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目立項(xiàng)的必要性、科學(xué)合理性、與現(xiàn)行法律法規(guī)強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)調(diào)配套情況、是否涉及專利的問題、參與起草單位組成和編制周期的合理性等方面向全體委員專家進(jìn)行立項(xiàng)論證匯報(bào)，經(jīng)論證，與會(huì)專家認(rèn)為該標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目科學(xué)、合理，制定必要性充足，參與起草單位組成和編制周期合理，同意標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目上報(bào)；2022年3月，經(jīng)中國材料與試驗(yàn)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)（以下簡稱“CSTM標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)”）建筑材料領(lǐng)域委員會(huì)審查，CSTM標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)批準(zhǔn)CSTM標(biāo)準(zhǔn)《連續(xù)碳纖維增強(qiáng)熱塑性單向預(yù)浸料》立項(xiàng)，標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目歸口管理委員會(huì)為CSTM/FC03/TC10建筑材料領(lǐng)域委員會(huì)玻璃纖維及碳纖維技術(shù)委員會(huì)，該標(biāo)準(zhǔn)（中文版）立項(xiàng)編號(hào)為CSTMLX031000888—2022，標(biāo)準(zhǔn)（英文版）立項(xiàng)編號(hào)為CSTMLX031000888—2022E，標(biāo)準(zhǔn)牽頭單位為江蘇亨博復(fù)合材料有限公司，南京玻璃纖維研究設(shè)計(jì)院有限公司負(fù)責(zé)具體的編制任務(wù)。1.2標(biāo)準(zhǔn)制定的目的和意義增強(qiáng)材料是新材料產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，作為《中國制造2025》制造強(qiáng)國戰(zhàn)略提出的十大重點(diǎn)領(lǐng)域之一，新材料產(chǎn)業(yè)承擔(dān)著引領(lǐng)材料工業(yè)升級(jí)換代，支撐戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展，保障國民經(jīng)濟(jì)和國防軍工建設(shè)等重要使命。連續(xù)碳纖維增強(qiáng)熱塑性單向預(yù)浸料是以碳纖維為增強(qiáng)材料、以熱塑性樹脂為基體制成的一種單向增強(qiáng)的用于制造復(fù)合材料的中間材料，與熱固性復(fù)合材料相比，熱塑性預(yù)浸料具有很高的拉伸強(qiáng)度、韌性好、疲勞強(qiáng)度高、低密度、成型自由度大、易于成型、可重復(fù)加工、可回收利用、環(huán)境污染少，耐腐蝕等優(yōu)異性能。尤其是以聚芳醚酮（PAEK）類（包括PEEK、PEK、PEKK、PEEKK等）和聚苯硫醚（PPS）類高性能熱塑性樹脂為基體增強(qiáng)連續(xù)碳纖維制備的預(yù)浸料，具有①熱塑性樹脂更高的熔點(diǎn)，可以使碳纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂基復(fù)合材料具有更高的使用溫度；②熱塑性樹脂內(nèi)部氧化交聯(lián)程度較低，相對(duì)于熱固性碳纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂基復(fù)合材料，熱塑性碳纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂基復(fù)合材料具有更高的損傷容限；③熱處理對(duì)熱塑性樹脂的性能影響較小，因此可重復(fù)加工成型；④熱塑性預(yù)浸料的存儲(chǔ)對(duì)環(huán)境要求較低，可在常溫環(huán)境中儲(chǔ)存。1983年，英國ICI公司開發(fā)出連續(xù)碳纖維增強(qiáng)PEEK熱塑性復(fù)合材料是應(yīng)用最早的連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料。20世紀(jì)90年代之后，隨著技術(shù)的發(fā)展，相繼出現(xiàn)了以聚醚醚酮（Polyetheretherketone，PEEK）、聚酰亞胺（Polyimide，PI）、聚苯硫醚（Polyphenylenesulfide，PPS）等高性能熱塑性聚合物，主要應(yīng)用于飛機(jī)零部件的制造。進(jìn)入21世紀(jì)后，美國、德國等發(fā)達(dá)國家將熱塑性復(fù)合材料的應(yīng)用和成型技術(shù)發(fā)展到民用領(lǐng)域，此外，除了在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用，也被廣泛應(yīng)用到汽車工業(yè)、建筑、機(jī)械制造、體育用品、電氣/電子以及注射成型制品等行業(yè)。我國在熱塑性復(fù)合材料研究方面起步較晚，20世紀(jì)80年代后期才取得了一些研究成果。近年來，隨著熱塑性復(fù)合材料在航空航天（用于大飛機(jī)和航天器的次承力結(jié)構(gòu)與非承力結(jié)構(gòu)部件、火箭用電池槽及火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的零部件等）、電動(dòng)汽車（用于汽車輪轂、發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)罩、頂蓋橫梁、模塊支架、車門的整體成型材料等）、石油化工（用于數(shù)字測井、海底集成管束、電連接器、電線電纜等）等應(yīng)用領(lǐng)域需求的增加，熱塑性復(fù)合材料成為塑料行業(yè)增長最快的產(chǎn)業(yè)之一，極大地促進(jìn)了國內(nèi)高校、科研院所和企業(yè)開展熱塑性復(fù)合材料研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化開發(fā)進(jìn)程，加快熱塑性預(yù)浸料產(chǎn)品進(jìn)入公眾視野。雖然近幾年我國在熱塑性復(fù)合材料研究方面有所突破，但是與歐美等發(fā)達(dá)國家相比，尤其是連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料方面，我們?nèi)匀惶幱诩夹g(shù)水平較低、專業(yè)設(shè)備落后、理論知識(shí)不足的狀態(tài)，產(chǎn)品產(chǎn)量、品種及性能與國外同類產(chǎn)品相比還有很大差距。因此，制定《連續(xù)碳纖維增強(qiáng)熱塑性單向預(yù)浸料》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)該產(chǎn)品質(zhì)量水平的提升、生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步具有重要的促進(jìn)作用，支撐和保障該材料在汽車輕量化、國產(chǎn)大飛機(jī)、航空航天及石油化工等國家重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域的應(yīng)用需求，為推動(dòng)我國新材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供重要的技術(shù)支撐。1.3標(biāo)準(zhǔn)制定工作的過程標(biāo)準(zhǔn)制定任務(wù)下達(dá)后，項(xiàng)目牽頭單位江蘇亨博復(fù)合材料有限公司聯(lián)合南京玻璃纖維研究設(shè)計(jì)院有限公司成立了標(biāo)準(zhǔn)編制工作組，確定了項(xiàng)目負(fù)責(zé)人。原計(jì)劃2022年4月在上海召開標(biāo)準(zhǔn)制定項(xiàng)目啟動(dòng)會(huì)暨第一次工作組會(huì)議，但因上海疫情突然爆發(fā)等原因?qū)е聲?huì)議被迫取消。直到7月，新冠疫情逐漸好轉(zhuǎn)，編制組組織在南京召開標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目啟動(dòng)會(huì)暨第一次工作組會(huì)議，會(huì)議邀請(qǐng)了中國石化上海石油化工股份有限公司、盛威達(dá)機(jī)械（昆山）有限公司等多家單位參加，會(huì)上對(duì)標(biāo)準(zhǔn)制定中所需遵循的基本原則、標(biāo)準(zhǔn)的基本構(gòu)架、工作組成員組成和分工以及項(xiàng)目計(jì)劃進(jìn)度進(jìn)行了充分的討論和落實(shí)，同時(shí)結(jié)合各參會(huì)單位的意見，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的性能指標(biāo)和試驗(yàn)方法進(jìn)行討論與確認(rèn)，收集了生產(chǎn)企業(yè)的部分產(chǎn)品數(shù)據(jù)。按照分工和計(jì)劃進(jìn)度安排，期間多家工作組單位提供了各自的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，交由南京玻璃纖維研究設(shè)計(jì)院整理匯總。編制組經(jīng)過對(duì)試驗(yàn)方法進(jìn)行研究和對(duì)指標(biāo)的實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析，初步完成標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿（初稿）和編制說明（初稿），并于2022年10月通過騰訊會(huì)議召開工作組第二次會(huì)議，討論征求意見稿（初稿）和編制說明（初稿）。會(huì)上工作組成員提出產(chǎn)品分類應(yīng)按照國際水準(zhǔn)碳纖維拉伸性能的指標(biāo)分為T300級(jí)、T700級(jí)、T800級(jí)；討論碳纖維用熱塑性樹脂牌號(hào)、樹脂含量及纖維含量等指標(biāo)。根據(jù)第二次工作組會(huì)議的意見，編制組又補(bǔ)充了部分規(guī)格產(chǎn)品的驗(yàn)證試驗(yàn)并完善了征求意見稿和編制說明，并于2022年11月完成標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿和編制說明，并向全行業(yè)和全社會(huì)征求意見，共發(fā)出征求意見函XX份。2022年12月，編制組收到回函XX份，其中XX份回函明確表示無意見，有建議或意見的回函XX份，提出意見共計(jì)XX條。2023年1月，編制組對(duì)XX條意見進(jìn)行了逐一回復(fù)，其中采納和部分采納XX條,占比XX%，并形成了征求意見匯總處理意見表。2023年XX月XX日，編制組召開了第三次工作組會(huì)議暨標(biāo)準(zhǔn)送審稿討論會(huì)，對(duì)XX條征求意見的處理意見進(jìn)行了討論，并形成一致回復(fù)意見，形成標(biāo)準(zhǔn)送審稿。標(biāo)準(zhǔn)編制組及工作任務(wù)分工見表1。表1標(biāo)準(zhǔn)編制組及工作任務(wù)分工起草單位編制組成員負(fù)責(zé)的工作任務(wù)南京玻璃纖維研究設(shè)計(jì)院有限公司吳永坤、崔軍牽頭、總體布局、把握進(jìn)度楊劍平項(xiàng)目的組織協(xié)調(diào)，負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)文本和編制說明的起草、試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理分析、意見匯總處理陳李萱、屈會(huì)力、宋楠負(fù)責(zé)驗(yàn)證試驗(yàn)協(xié)調(diào)和進(jìn)度把控江蘇亨博復(fù)合材料有限公司孫攀、蔡超杰提供產(chǎn)品及技術(shù)支持、組織開展試驗(yàn)驗(yàn)證中國石化上海石油化工股份有限公司韓風(fēng)負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)文本和編制說明的技術(shù)把關(guān)、數(shù)據(jù)審核盛威達(dá)機(jī)械（昆山）有限公司周劍負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)文本格式把關(guān)及相關(guān)會(huì)議組織二、標(biāo)準(zhǔn)編制原則和主要內(nèi)容的說明2.1標(biāo)準(zhǔn)編制原則本文件參照GB/T1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》給出的規(guī)則起草。按以下原則進(jìn)行編制：（1）根據(jù)熱塑性預(yù)浸料的行業(yè)現(xiàn)狀和技術(shù)發(fā)展成熟度，增強(qiáng)體為連續(xù)碳纖維紗，暫未考慮碳纖維織物；（2）本文件以高性能廣泛應(yīng)用的規(guī)?；a(chǎn)的產(chǎn)品為對(duì)象，以成熟量產(chǎn)的耐高溫PAEK類（PEEK、PEK、PEKK、PEEKK等）和PPS熱塑性樹脂作為基體，也為其他類型樹脂留有發(fā)展的空間。2.2標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容2.2.1范圍規(guī)定如下：“本文件規(guī)定了連續(xù)碳纖維增強(qiáng)熱塑性單向預(yù)浸料（以下簡稱“預(yù)浸料”）的術(shù)語和定義、分類和標(biāo)記、要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則、標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸及貯存。本文件適用于以熱塑性樹脂為基體，以連續(xù)碳纖維為增強(qiáng)材料，通過一定生產(chǎn)工藝制成的一種單向增強(qiáng)的，可用于制備熱塑性復(fù)合材料的中間材料?！痹诜秶?，明確規(guī)定了本文件的適用范圍，是“以連續(xù)碳纖維為增強(qiáng)材料、以熱塑性樹脂為基體生產(chǎn)的一種單向的、用于制備熱塑性復(fù)合材料的中間材料”。其中的“連續(xù)碳纖維”、“熱塑性樹脂”、“單向增強(qiáng)”等詞語明確的規(guī)定了本文件的適用對(duì)象。2.2.2規(guī)范性引用文件主要內(nèi)容是標(biāo)準(zhǔn)引用的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)及試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)均為不帶年代號(hào)引用，其最新版本（包括所有的修改單）適用。2.2.3術(shù)語和定義由于熱塑性單向預(yù)浸料是一種全新的復(fù)合材料中間體，所以，針對(duì)產(chǎn)品的名稱進(jìn)行了定義，確定了以連續(xù)碳纖維為增強(qiáng)材料，“一定生產(chǎn)工藝”包含了目前主流的熔融浸漬法、溶液浸漬法、粉末流化浸漬法及其它生產(chǎn)方法，為未來的生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展預(yù)留了空間。該產(chǎn)品定義在工作組會(huì)議上由業(yè)內(nèi)知名專家進(jìn)行了充分的討論，并準(zhǔn)確清晰的進(jìn)行了闡述。2.2.4分類和代號(hào)產(chǎn)品按基體樹脂種類分為PAEK類（PEEK、PEK、PEKK、PEEKK等）、PPS及其他熱塑性樹脂基體，涵括了目前國內(nèi)外最常用的耐高溫型熱塑性樹脂，并給出了不同樹脂基體產(chǎn)品的分類空間。產(chǎn)品中碳纖維力學(xué)性能、碳纖維的含量以及生產(chǎn)的工藝等多種因素對(duì)產(chǎn)品的力學(xué)性能產(chǎn)生影響，因此按照原材料碳纖維主要應(yīng)用性能——力學(xué)性能，將預(yù)浸料分為三種類型：T300級(jí)、T700級(jí)、T800級(jí)。2.2.5產(chǎn)品要求、試驗(yàn)方法和指標(biāo)確定標(biāo)準(zhǔn)制定過程中，項(xiàng)目組多次召開工作組會(huì)議，并與行業(yè)內(nèi)主要專家、生產(chǎn)廠商技術(shù)人員、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)負(fù)責(zé)人等進(jìn)行多次討論，確定驗(yàn)證試驗(yàn)的方案，驗(yàn)證試驗(yàn)主要針對(duì)物理性能和力學(xué)性能兩方面開展，根據(jù)驗(yàn)證試驗(yàn)的結(jié)果，確定本標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)方法和技術(shù)指標(biāo)要求。具體內(nèi)容及說明如下：原材料熱塑性預(yù)浸料用增強(qiáng)材料為T300級(jí)、T700級(jí)和T800級(jí)3種不同品級(jí)的連續(xù)碳纖維，并對(duì)其力學(xué)拉伸性能進(jìn)行了要求，同時(shí)應(yīng)滿足適用于熱塑性預(yù)浸料產(chǎn)品性能要求的耐高溫型熱塑性樹脂，如PAEK類（PEEK、PEK、PEKK、PEEKK等）、PPS類等熱塑性樹脂基體。編制組選取不同品級(jí)的連續(xù)碳纖維樣品進(jìn)行拉伸強(qiáng)度和拉伸彈性模量的驗(yàn)證試驗(yàn)，如表2所示。表2碳纖維力學(xué)性能驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果品級(jí)編號(hào)拉伸強(qiáng)度MPa平均值MPa拉伸彈性模量GPa平均值GPaT300級(jí)13723365223823823659237336122384358923953678240T700級(jí)650325059241240749982408508924295122239105055238T800級(jí)1158895908298299125903297135922299145895299155935301由表2可知，不同品級(jí)的碳纖維樣品力學(xué)性能實(shí)測值均在相應(yīng)的目標(biāo)設(shè)定值范圍內(nèi)。因此，連續(xù)碳纖維依據(jù)其拉伸強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度模量不同，將其分為T300級(jí)、T700級(jí)和T800級(jí)，具體設(shè)定的拉伸強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度模量邊界值見表3要求。表3碳纖維力學(xué)性能指標(biāo)要求品級(jí)項(xiàng)目單位指標(biāo)T300級(jí)拉伸強(qiáng)度MPa≥3500拉伸彈性模量GPa≥230T700級(jí)拉伸強(qiáng)度MPa≥4900拉伸彈性模量GPa≥240T800級(jí)拉伸強(qiáng)度MPa≥5800拉伸彈性模量GPa≥290（2）外觀單向預(yù)浸料的外觀要求主要為：浸漬良好，均勻無干絲和劈裂，不得有褶皺和損傷。（3）物理性能預(yù)浸料面密度、纖維面密度以及樹脂含量均是反映預(yù)浸料物理性能的重要參數(shù)。其中預(yù)浸料纖維面密度是影響預(yù)浸料力學(xué)性能的重要指標(biāo)，纖維含量越高，材料的拉伸強(qiáng)度和模量越高；預(yù)浸料面密度是產(chǎn)品均勻性的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)，是復(fù)合材料加工、設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)計(jì)算和驗(yàn)證必不可少的重要參數(shù)；預(yù)浸料樹脂含量對(duì)預(yù)浸料的力學(xué)性能影響很大，樹脂是否均勻浸透纖維直接影響預(yù)浸料外觀和力學(xué)性能。編制組選取6批次樣品對(duì)預(yù)浸料面密度、纖維面密度和樹脂含量進(jìn)行了驗(yàn)證試驗(yàn)，并分別按公式（1）、（2）和（3）進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果見表4所示。ρAQUOTEρAρAQUOTEmm——預(yù)浸料試樣的質(zhì)量，單位為克（g）；QUOTEAA——預(yù)浸料試樣的面積，單位為平方米（㎡）。ρ式中：QUOTEρFρF——預(yù)浸料纖維面密度，單位為克每平方米（g/㎡）；QUOTETtTtQUOTENN——預(yù)浸料纖維束數(shù)量；QUOTEdd——預(yù)浸料寬度，單位為米（m）。R=式中：QUOTERR——預(yù)浸料樹脂含量，用百分?jǐn)?shù)（%）表示；QUOTEρAρA——預(yù)浸料面密度，單位為克每平方米（g/㎡）；QUOTEρFρF表4預(yù)浸料物理性能驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果試樣批次編號(hào)預(yù)浸料面密度纖維面密度樹脂含量標(biāo)稱值（g/㎡）實(shí)測值（g/㎡）偏差/%標(biāo)稱值（g/㎡）實(shí)測值（g/㎡）偏差/%標(biāo)稱值（%）實(shí)測值（%）偏差12092152.91401453.63333.7+0.722092173.81401442.93335.8+2.832092152.91401442.93333.7+0.742092163.31401453.63334.7+1.752092142.41401432.13335.2+2.262092121.414014003332.8-0.2由表4可知，6批次試樣的實(shí)測值與企業(yè)標(biāo)稱值的偏差值均可控在相應(yīng)的范圍內(nèi)。因此，預(yù)浸料面密度允許偏差值設(shè)定為±5%，纖維面密度允許偏差設(shè)定為±5%，樹脂含量允許偏差控制在（33±3）%，客戶如有其他要求，也可定制，允許偏差控制在（XX±3）%，詳見表5中的質(zhì)量要求。表5預(yù)浸料物理性能指標(biāo)要求項(xiàng)目預(yù)浸料面密度允許偏差%纖維面密度允許偏差%樹脂含量%單向碳纖維預(yù)浸料±5±533±3客戶如有其他要求，也可定制，允許偏差±3。（4）規(guī)格尺寸熱塑性預(yù)浸料一般以卷狀形式交付，由于產(chǎn)品的卷長一般較長，不便于測量，因此，考慮到客戶使用情況，通常只確定預(yù)浸料整卷質(zhì)量、厚度和寬度的允許偏差，其中標(biāo)準(zhǔn)對(duì)預(yù)浸料的卷重提出不允許負(fù)偏差的要求。在預(yù)浸料寬度方面，采用分度值為0.5mm，長度不小于預(yù)浸料幅寬的鋼直尺沿著預(yù)浸料長度方向至少間隔100cm進(jìn)行6次測量，取平均值，以毫米為單位，保留到小數(shù)點(diǎn)后一位，寬度試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果見表6所示。表6預(yù)浸料寬度試驗(yàn)結(jié)果編號(hào)預(yù)浸料寬度標(biāo)稱值（mm）實(shí)測值（mm）偏差/%1150.0149.00.672150.0148.51.003150.0149.50.334150.0150.00.005150.0149.50.336150.0147.51.67在預(yù)浸料厚度方面，若單純采用分度值為0.001mm的螺旋測微計(jì)進(jìn)行預(yù)浸料厚度測試，取樣難度相對(duì)較大，準(zhǔn)確性不高，數(shù)據(jù)離散性較大，采用測試層合板厚度的方式，按公式（4）計(jì)算單層熱塑性預(yù)浸料的厚度，結(jié)果見表7所示。?=Hf????????????????????(4)QUOTE式中：QUOTE——預(yù)浸料厚度，單位為毫米（mm）；QUOTE——層合板厚度，單位為毫米（mm）；QUOTE——預(yù)浸料層數(shù)。表7預(yù)浸料厚度試驗(yàn)結(jié)果項(xiàng)目試樣批次編號(hào)12345板材厚度mm2.1022.1432.1762.1252.0802.1052.1362.1692.0662.2102.1272.1282.1582.1582.1102.1382.122.0892.0852.1502.1532.1132.0612.1482.168預(yù)浸料單層層數(shù)1616161616標(biāo)稱值/㎜0.1300.1300.1300.1300.130單層最小平均實(shí)測厚度/mm0.1310.1320.1290.1290.130偏差/%0.81.5-0.8-0.80.0單層最大平均實(shí)測厚度/mm0.1350.1340.1360.1350.138偏差/%3.83.14.63.86.2目前國內(nèi)常規(guī)生產(chǎn)熱塑性預(yù)浸料的設(shè)備幅寬一般為600㎜，其余尺寸可與商家自行商定進(jìn)行定制，同時(shí)考慮到碳纖維熱塑性預(yù)浸料處于剛起步階段，各個(gè)企業(yè)生產(chǎn)工藝不太穩(wěn)定，而且客戶對(duì)寬度要求偏差不一致，從表6可以看出熱塑性預(yù)浸料寬度允許偏差均在2.00%以內(nèi)，但為了滿足不同客戶的需求和企業(yè)長久穩(wěn)定生產(chǎn)，故將預(yù)浸料寬度的允許偏差設(shè)定為±5%。由表7可知，預(yù)浸料單層厚度通過層合板測試，再計(jì)算單層預(yù)浸料厚度，與企業(yè)標(biāo)稱值的偏差值均可控制在相應(yīng)的范圍內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)的制定在于促進(jìn)生產(chǎn)和研發(fā)，因此厚度的偏差相對(duì)實(shí)際測試允許的偏差范圍更大，設(shè)定為±10%，防止該標(biāo)準(zhǔn)制定以后阻礙企業(yè)生產(chǎn)和出貨。熱塑性預(yù)浸料的寬度、厚度和卷重的允許偏差見表8所示。表8寬度、厚度和卷重允許偏差項(xiàng)目寬度%厚度%卷重%允許偏差±5±10不允許負(fù)偏差層合板力學(xué)性能碳纖維熱塑性預(yù)浸料作為一種新型復(fù)合材料中間體材料，因其模量高、強(qiáng)度高、成型性好、密度小等諸多優(yōu)點(diǎn)，被設(shè)計(jì)人員通過合理的復(fù)合材料鋪層設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及合適的制造工藝，制備成碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層合板，廣泛應(yīng)用于汽車、風(fēng)電、航天航空等領(lǐng)域。碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層合板屬于典型的各向異性材料，測定層合板的力學(xué)性能能夠反映預(yù)浸料產(chǎn)品的性能差異，尤其是拉伸性能、層間剪切性能和壓縮性能。分別根據(jù)GB/T3354《定向纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料拉伸性能試驗(yàn)方法》、GB/T3856《單向纖維增強(qiáng)塑料平板壓縮性能試驗(yàn)方法》和JC/T773《纖維增強(qiáng)塑料短梁法測定層間剪切強(qiáng)度》對(duì)層合板0°（或徑向）拉伸性能、壓縮性能和層間剪切強(qiáng)度進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，結(jié)果見表9、表10、表11、表12、表13和表14。表9層合板0°（或徑向）拉伸性能試驗(yàn)結(jié)果（PAEK類）試樣批次編號(hào)T300級(jí)T700級(jí)T800級(jí)0°拉伸強(qiáng)度（MPa）0°拉伸彈性模量（GPa）0°拉伸強(qiáng)度（MPa）0°拉伸彈性模量（GPa）0°拉伸強(qiáng)度（MPa）0°拉伸彈性模量（GPa）1207412022571192728142.62207911924561222799145.83217712223561232973144.84226212122981242911138.65219912324051212697142.9平均值215812123541222821142.9標(biāo)準(zhǔn)差811.679.91.9117.92.8離散系數(shù)（%）3.71.33.41.64.22.0表10層合板0°拉伸性能試驗(yàn)結(jié)果（PPS類）試樣批次編號(hào)T300級(jí)T700級(jí)T800級(jí)0°拉伸強(qiáng)度（MPa）0°拉伸彈性模量（GPa）0°拉伸強(qiáng)度（MPa）0°拉伸彈性模量（GPa）0°拉伸強(qiáng)度（MPa）0°拉伸彈性模量（GPa）11802122212212725321352185612321581282458140317891242198125257213641924121225812924331345184512020741272624138平均值184312221621272524137標(biāo)準(zhǔn)差53.21.670.51.579.12.4離散系數(shù)（%）2.91.33.31.23.11.8表11層合板0°壓縮性能試驗(yàn)結(jié)果（PAEK類）試樣批次編號(hào)T300級(jí)T700級(jí)T800級(jí)0°壓縮強(qiáng)度（MPa）0°壓縮彈性模量（GPa）0°壓縮強(qiáng)度（MPa）0°壓縮彈性模量（GPa）0°壓縮強(qiáng)度（MPa）0°壓縮彈性模量（GPa）11268119130312715121442121912113361301428149313251241436129151414741276121137712813871475134212514281311494143平均值128612213761291467146標(biāo)準(zhǔn)差492.457.51.656.82.4離散系數(shù)（%）3.82.04.21.23.91.6表12層合板0°壓縮性能試驗(yàn)結(jié)果（PPS類）試樣批次編號(hào)T300級(jí)T700級(jí)T800級(jí)0°壓縮強(qiáng)度（MPa）0°壓縮彈性模量（GPa）0°壓縮強(qiáng)度（MPa）0°壓縮彈性模量（GPa）0°壓縮強(qiáng)度（MPa）0°壓縮彈性模量（GPa）11104119122212312561352118911812971221304138311211241213120126913641223122123612312961355110311712971171403136平均值114812012531211306136標(biāo)準(zhǔn)差54.82.941.02.557.81.2離散系數(shù)（%）4.72.43.32.14.40.9表13層合板0°層間剪切性能試驗(yàn)結(jié)果（PAEK類）試樣批次編號(hào)T300級(jí)T700級(jí)T800級(jí)0°層間剪切強(qiáng)度（MPa）0°層間剪切強(qiáng)度（MPa）0°層間剪切強(qiáng)度（MPa）1929810529093102391961094929710659091109平均值9195106標(biāo)準(zhǔn)差12.92.9離散系數(shù)（%）1.13.12.7表14層合板0°層間剪切性能試驗(yàn)結(jié)果（PPS類）試樣批次編號(hào)T300級(jí)T700級(jí)T800級(jí)0°層間剪切強(qiáng)度（MPa）0°層間剪切強(qiáng)度（MPa）0°層間剪切強(qiáng)度（MPa）18789902848791385908948585945898996平均值868892標(biāo)準(zhǔn)差222.9離散系數(shù)（%）2.32.33.2根據(jù)表9～14的驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果，特設(shè)定層合板力學(xué)性能指標(biāo)要求見表15、表16。表15層合板力學(xué)性能要求（PAEK類）項(xiàng)目T300級(jí)T700級(jí)T800級(jí)0°（或徑向）拉伸強(qiáng)度/MPa≥2000≥2200≥27000°（或徑向）拉伸彈性模量/GPa≥120≥120≥1400°（或徑向）壓縮強(qiáng)度/MPa≥1200≥1300≥14000°（或徑向）壓縮彈性模量/GPa≥120≥125≥1400°（或徑向）層間剪切強(qiáng)度/MPa≥90≥90≥100表16層合板力學(xué)性能要求（PPS類）項(xiàng)目T300級(jí)T