本发明属于碳纤维性能测试技术，涉及一种碳纤维丝束起毛量测试装置和测试方法。本发明的测试装置包括天平，还包括碳纤维丝束牵引机构和毛丝粘附机构，碳纤维丝束牵引机构由支架、安装在支架左端的碳纤维供丝器[1]、安装在支架右端的纤维束牵引器[5]和转速控制器[6]组成，毛丝粘附机构由毛丝收集器[2]、垫片[4]和砝码[3]组成。本发明的测试步骤为：安装碳纤维丝束；安装毛丝粘附机构；毛丝收集及称量。本发明能定量检测并准确测定碳纤维丝束的起毛量，提高了碳纤维制件的质量稳定性。
1.碳纤维丝束起毛量测试装置，包括一个天平，该测试装置还包括碳纤维丝束牵引机构和毛丝粘附机构，碳纤维丝束牵引机构由支架和安装在支架右端的纤维束牵引器(5)组成，碳纤维纱筒上的碳纤维丝束(7)缠绕在纤维束牵引器(5)的收丝筒上，其特征在于，碳纤维丝束牵引机构还由安装在支架左端的碳纤维供丝器(1)和转速控制器(6)组成，碳纤维纱筒固定在碳纤维供丝器(1)上，纤维束牵引器(5)上的驱动电机的输入端通过导线与转速控制器(6)的输出端连接，碳纤维丝束(7)保持水平，由转速控制器(6)控制纤维束牵引器(5)的牵引速度；毛丝粘附机构由毛丝收集器(2)、垫片(4)和砝码(3)组成；毛丝收集器(2)由结构相同的上收集垫(2a)和下收集垫(2b)组成，上收集垫(2a)和下收集垫(2b)是材料和尺寸相同的长方体，上收集垫(2a)和下收集垫(2b)的材料为下述物质之一：不锈钢、聚四氟乙烯、聚氨酯发泡材料或海绵；上收集垫(2a)和下收集垫(2b)在碳纤维丝束运动方向上的长度L为10mm～100mm，上收集垫(2a)和下收集垫(2b)在垂直于碳纤维丝束运动方向上的宽度S为10mm～100mm；毛丝粘附机构位于碳纤维供丝器(1)和纤维束牵引器(5)之间，下收集垫(2b)固定在支架上，在下收集垫(2b)与支架之间有高度调节垫片，下收集垫(2b)的上表面保持水平，上收集垫(2a)的下表面与下收集垫(2b)的上表面贴合，垫片(4)覆盖在上收集垫(2a)的上表面上，垫片(4)的面积不小于上收集垫(2a)上表面的面积，砝码(3)放置在垫片(4)上表面的中心，下收集垫(2b)的上表面所受到的压力P为0.1g/mm2～1.0g/mm2，碳纤维丝束(7)从上收集垫(2a)的下表面与下收集垫(2b)的上表面之间通过。
2.使用如权利要求1所述的测试装置测试碳纤维起毛量的方法，其特征在于，测试的步骤如下：
2.1、安装碳纤维丝束：将缠有碳纤维丝束(7)的碳纤维纱筒安装在碳纤维供丝器(1)上，牵引纤维束并固定在纤维束牵引器(5)上，使碳纤维丝束(7)保持水平；
2.2、安装毛丝粘附机构：将碳纤维丝束夹持在上收集垫(2a)和下收集垫(2b)之间，调节下收集垫(2b)上表面的高度，使下收集垫(2b)的上表面与纤维丝束保持接触，在下收集垫(2b)的上表面放置上收集垫(2a)、垫片(4)和砝码(3)，计算出下收集垫(2b)的上表面的压力值；
2.3、毛丝收集及称量：调节转速控制器(6)使纤维束以2m/min～20m/min的速率通过毛丝粘附机构，收集时间T为1min～10min，取下毛丝收集器(2)，用天平称量粘附在毛丝收集器(2)上的碳纤维毛丝重量，记为在某个压力、速度和收集时间内的起毛量M1；
2.4、更换上收集垫(2a)和下收集垫(2b)，重复步骤2.3重新进行试验，将粘附在毛丝收集器(2)上的碳纤维毛丝重量记为在上述压力、速度和收集时间内的起毛量M2；
2.5、重复步骤2.4进行不少于10次测试，得到n个起毛量Mn，n为不小于10的自然数，取M1～Mn的平均值 记为碳纤维在上述压力、速度和收集时间内的起毛量。
碳纤维丝束起毛量测试装置和测试方法
技术领域
[0001] 本发明属于碳纤维性能测试技术，涉及一种碳纤维丝束起毛量测试装置和测试方法。
背景技术
[0002] 碳纤维是一种含碳量超过90%的由不完全石墨结晶沿轴向排列的多晶无机非金属纤维材料，它具有比强度高、比模量高、耐高温、耐腐蚀、导电、导热等的特点，是先进复合材料优良的增强材料，广泛应用于航空航天武器装备和交通体育等领域。碳纤维属脆性材料，在制备先进复合材料工艺过程中，连续的碳纤维丝束与其他物体摩擦接触时容易因断丝而产生起毛现象。起毛现象影响复合材料制备的工艺性能及最终的复合材料性能。起毛过多的碳纤维无法作为有效的增强材料使用。所以，碳纤维起毛量指标对于其生产和使用都具有重要的意义。目前，对于碳纤维起毛特性国内外尚无专用的定量测试装置，通常是采用目测的方法在复合材料制备过程中进行定性检测，但是目测的方法误差大，难以准确检测碳纤维的起毛量，影响碳纤维制件的质量稳定性。
发明内容
[0003] 本发明的目的是：提出一种能准确测定起毛量的碳纤维丝束起毛量测试装置和测试方法，以定量检测碳纤维丝束的起毛量，提高碳纤维制件的质量稳定性。
[0004] 本发明的技术方案是：碳纤维丝束起毛量测试装置，包括一个天平，该测试装置还包括碳纤维丝束牵引机构和毛丝粘附机构，碳纤维丝束牵引机构由支架和安装在支架右端的纤维束牵引器5组成，碳纤维纱筒上的碳纤维丝束7缠绕在纤维束牵引器5的收丝筒上，其特征在于，碳纤维丝束牵引机构还由安装在支架左端的碳纤维供丝器1和转速控制器6组成，碳纤维纱筒固定在碳纤维供丝器1上，纤维束牵引器5上的驱动电机的输入端通过导线与转速控制器6的输出端连接，碳纤维丝束7保持水平，由转速控制器6控制纤维束牵引器5的牵引速度；毛丝粘附机构由毛丝收集器2、垫片4和砝码3组成；毛丝收集器2由结构相同的上收集垫2a和下收集垫2b组成，上收集垫2a和下收集垫2b是材料和尺寸相同的长方体，上收集垫2a和下收集垫2b的材料为下述物质之一：不锈钢、聚四氟乙烯、聚氨酯发泡材料或海绵；上收集垫2a和下收集垫2b在碳纤维丝束运动方向上的长度L为10mm～100mm，上收集垫2a和下收集垫2b在垂直于碳纤维丝束运动方向上的宽度S为10mm～
100mm；毛丝粘附机构位于碳纤维供丝器1和纤维束牵引器5之间，下收集垫2b固定在支架上，在下收集垫2b与支架之间有高度调节垫片，下收集垫2b的上表面保持水平，上收集垫
2a的下表面与下收集垫2b的上表面贴合，垫片4覆盖在上收集垫2a的上表面上，垫片4的面积不小于上收集垫2a上表面的面积，砝码3放置在垫片4上表面的中心，下收集垫2b的上表面所受到的压力P为0.1g/mm2～1.0g/mm2，碳纤维丝束7从上收集垫2a的下表面与下收集垫2b的上表面之间通过。
[0005] 使用如上面所述的测试装置测试碳纤维起毛量的方法，其特征在于，测试的步骤如下：
[0006] 1、安装碳纤维丝束：将缠有碳纤维丝束7的碳纤维纱筒安装在碳纤维供丝器1上，牵引纤维束并固定在纤维束牵引器5上，使碳纤维丝束7保持水平；
[0007] 2、安装毛丝粘附机构：将碳纤维丝束夹持在上收集垫2a和下收集垫2b之间，调节下收集垫2b上表面的高度，使下收集垫2b的上表面与纤维丝束保持接触，在下收集垫2b的上表面放置上收集垫2a、垫片4和砝码3，计算出下收集垫2b的上表面的压力值；
[0008] 3、毛丝收集及称量：调节转速控制器6使纤维束以2m/min～20m/min的速率通过毛丝粘附机构，收集时间T为1min～10min，取下毛丝收集器2，用天平称量粘附在毛丝收集器2上的碳纤维毛丝重量，记为在某个压力、速度和收集时间内的起毛量M1；
[0009] 4、更换上收集垫2a和下收集垫2b，重复步骤2.3重新进行试验，将粘附在毛丝收集器2上的碳纤维毛丝重量记为在上述压力、速度和收集时间内的起毛量M2；
[0010] 5、重复步骤2.4进行不少于10次测试，得到n个起毛量Mn，n为不小于10的自然数，取M1～Mn的平均值 记为碳纤维在上述压力、速度和收集时间内的起毛量。
[0011] 本发明的优点是：能定量检测并准确测定碳纤维丝束的起毛量，提高了碳纤维制件的质量稳定性。
附图说明
[0012] 图1是本发明碳纤维丝束起毛量测试装置的结构原理示意图。
具体实施方式
[0013] 下面对本发明做进一步详细说明。参见图1，碳纤维丝束起毛量测试装置，包括一个天平，该测试装置还包括碳纤维丝束牵引机构和毛丝粘附机构，碳纤维丝束牵引机构由支架和安装在支架右端的纤维束牵引器5组成，碳纤维纱筒上的碳纤维丝束7缠绕在纤维束牵引器5的收丝筒上，其特征在于，碳纤维丝束牵引机构还由安装在支架左端的碳纤维供丝器1和转速控制器6组成，碳纤维纱筒固定在碳纤维供丝器1上，纤维束牵引器5上的驱动电机的输入端通过导线与转速控制器6的输出端连接，碳纤维丝束7保持水平，由转速控制器6控制纤维束牵引器5的牵引速度；毛丝粘附机构由毛丝收集器2、垫片4和砝码3组成；毛丝收集器2由结构相同的上收集垫2a和下收集垫2b组成，上收集垫2a和下收集垫2b是材料和尺寸相同的长方体，上收集垫2a和下收集垫2b的材料为下述物质之一：不锈钢、聚四氟乙烯、聚氨酯发泡材料或海绵；上收集垫2a和下收集垫2b在碳纤维丝束运动方向上的长度L为10mm～100mm，上收集垫2a和下收集垫2b在垂直于碳纤维丝束运动方向上的宽度S为10mm～100mm；毛丝粘附机构位于碳纤维供丝器1和纤维束牵引器5之间，下收集垫2b固定在支架上，在下收集垫2b与支架之间有高度调节垫片，下收集垫2b的上表面保持水平，上收集垫2a的下表面与下收集垫2b的上表面贴合，垫片4覆盖在上收集垫2a的上表面上，垫片4的面积不小于上收集垫2a上表面的面积，砝码3放置在垫片4上表面的中心，下收集垫2b的上表面所受到的压力P为0.1g/mm2～1.0g/mm2，碳纤维丝束7从上收集垫2a的下表面与下收集垫2b的上表面之间通过。
[0014] 使用如上面所述的测试装置测试碳纤维起毛量的方法，其特征在于，测试的步骤如下：
[0015] 1、安装碳纤维丝束：将缠有碳纤维丝束7的碳纤维纱筒安装在碳纤维供丝器1上，牵引纤维束并固定在纤维束牵引器5上，使碳纤维丝束7保持水平；
[0016] 2、安装毛丝粘附机构：将碳纤维丝束夹持在上收集垫2a和下收集垫2b之间，调节下收集垫2b上表面的高度，使下收集垫2b的上表面与纤维丝束保持接触，在下收集垫2b的上表面放置上收集垫2a、垫片4和砝码3，计算出下收集垫2b的上表面的压力值；
[0017] 3、毛丝收集及称量：调节转速控制器6使纤维束以2m/min～20m/min的速率通过毛丝粘附机构，收集时间T为1min～10min，取下毛丝收集器2，用天平称量粘附在毛丝收集器2上的碳纤维毛丝重量，记为在某个压力、速度和收集时间内的起毛量M1；
[0018] 4、更换上收集垫2a和下收集垫2b，重复步骤3重新进行试验，将粘附在毛丝收集器2上的碳纤维毛丝重量记为在上述压力、速度和收集时间内的起毛量M2；
[0019] 5、重复步骤4进行不少于10次测试，得到n个起毛量Mn，n为不小于10的自然数，取M1～Mn的平均值 记为碳纤维在上述压力、速度和收集时间内的起毛量。
[0020] 本发明的实施例中，碳纤维丝束起毛量测试装置中的碳纤维供丝器1、纤维束牵引器5和转速控制器6都采用公知的结构或者成品件。
[0021] 本发明的工作原理是：模拟实际复合材料制备过程，采用一组收集垫将碳纤维丝束与收集垫摩擦接触时产生的起毛断丝收集起来并测试起毛断丝的重量，记为碳纤维的起毛量。
[0022] 实施例1：将缠有T300B碳纤维丝束的碳纤维纱筒安装在碳纤维供丝器上，牵引纤维束并固定在纤维束牵引器上，使纤维丝束保持水平；碳纤维丝束夹持在上收集垫和下收集垫之间；收集垫为不锈钢，在碳纤维丝束运动方向上的长度L为40mmmm，在垂直于碳纤维丝束运动方向上的宽度S为40mm；调节下收集垫表面的高度，使下收集垫的上表面与纤维丝束保持接触，在下收集垫的上表面放置上收集垫、垫片和砝码，计算出下收集垫的上2
表面的压力值为0.5g/mm ；调节转速控制器使纤维束以10m/min的速率通过毛丝粘附机构，收集时间为10min，取下收集垫，用天平称量粘附在收集垫上的碳纤维毛丝重量，记为在
2
0.5g/mm 压力、10m/min和10min内的起毛量M1为0.43mg；更换收集垫，重复上述步骤，得
2
到0.5g/mm 压力、10m/min和10min内起毛量：M2为0.22mg、M3为0.15mg、M4为0.35mg、M5为0.58mg、M6为0.34mg、M7为0.51mg、M8为0.68mg、M9为0.42mg、M10为0.44mg，取
2
M1～Mn的平均值 0.41mg记为T300B碳纤维在0.5g/mm 压力、10m/min和10min内的起毛量。
[0023] 实施例2：将缠有T700SC碳纤维丝束的碳纤维纱筒安装在碳纤维供丝器上，牵引纤维束并固定在纤维束牵引器上，使纤维丝束保持水平；碳纤维丝束夹持在上收集垫和下收集垫之间；收集垫为不锈钢，在碳纤维丝束运动方向上的长度L为40mmmm，在垂直于碳纤维丝束运动方向上的宽度S为40mm；调节下收集垫表面的高度，使下收集垫的上表面与纤维丝束保持接触，在下收集垫的上表面放置上收集垫、垫片和砝码，计算出下收集垫的上2
表面的压力值为0.5g/mm ；调节转速控制器使纤维束以10m/min的速率通过毛丝粘附机构，收集时间为10min，取下收集垫，用天平称量粘附在收集垫上的碳纤维毛丝重量，记为在
2
0.5g/mm 压力、10m/min和10min内的起毛量M1为0.23mg；更换收集垫，重复上述步骤，得
2
到0.5g/mm 压力、10m/min和10min内起毛量：M2为0.15mg、M3为0.11mg、M4为0.08mg、M5为0.38mg、M6为0.18mg、M7为0.45mg、M8为0.28mg、M9为0.17mg、M10为0.16mg，取
2
M1～Mn的平均值 0.22mg记为T700SC碳纤维在0.5g/mm 压力、10m/min和10min内的起毛量。
[0024] 实施例3：将缠有T800H碳纤维丝束的碳纤维纱筒安装在碳纤维供丝器上，牵引纤维束并固定在纤维束牵引器上，使纤维丝束保持水平；碳纤维丝束夹持在上收集垫和下收集垫之间；收集垫为不锈钢，在碳纤维丝束运动方向上的长度L为40mmmm，在垂直于碳纤维丝束运动方向上的宽度S为40mm；调节下收集垫表面的高度，使下收集垫的上表面与纤维丝束保持接触，在下收集垫的上表面放置上收集垫、垫片和砝码，计算出下收集垫的上表面2
的压力值为1g/mm ；调节转速控制器使纤维束以5m/min的速率通过毛丝粘附机构，收集时
2
间为10min，取下收集垫，用天平称量粘附在收集垫上的碳纤维毛丝重量，记为在1g/mm 压
2
力、5m/min和10min内的起毛量M1为1.23mg；更换收集垫，重复上述步骤，得到1g/mm 压力、5m/min和10min内起毛量：M2为1.86mg、M3为1.75mg、M4为1.55mg、M5为2.16mg、M6为1.56mg、M7为1.81mg、M8为2.02mg、M9为1.75mg、M10为1.05mg，取M1～Mn的平均值
2
1.67mg记为T800H碳纤维在1g/mm 压力、5m/min和10min内的起毛量。
