单丝法测试碳纤维的力学性能工作量大，每批测试不少于４０根纤维，但只要有超过４０ｃｍ复丝就可测试。碳纤维单丝拉伸性能测试是将单丝在纸框上粘牢，在进行拉伸试验时，用夹具固定好纸框，将两边的纸框剪断，然后拉伸纤维。试验仪器常采用能测试碳纤维的高强高模纤维强力仪。

２．１ 单丝截面积的测试

        碳纤维可按ＧＢ／Ｔ ３３６４－２００８《碳纤维直径和根数试验方法》测得单丝的直径，再计算得到单丝的截面积，也可以按ＧＢ／Ｔ ３３６２－２００５先测得碳纤维复丝的线密度和体密度，计算得到复丝的截面积，再除以单丝的根数即是单丝的截面积。

２．２ 试样制备

        用有一定强度的纸，如坐标纸，刻出如图３所示的纸框，纸框的间距为（２５±０．５）ｍｍ，其宽度与总长度根据拉力机夹持器的尺寸来定，并保证用镊子夹取时纸框不发生变形。图３中Ａ为纤维与纸框粘结处，Ｂ为拉力机夹持处。

        从待测试样中随机取长度约４ｃｍ的纤维束，用不损伤纤维的方法将单根纤维相互分离。

        将分离的单根纤维逐一放在纸框的中心线上，按图３所示，用粘结剂粘牢纤维。要得到准确的数据，操作时不要损伤纤维，用常温快速环氧树脂粘结剂固定好，要保证单根纤维的平直并位于中心位置。

２．３ 拉伸试验

        夹持试样时，试样与夹具不要有偏离，先固定上夹具，位置正确后再固定下夹具。夹具不要碰到，更不要夹到纤维与纸框的粘结点处，以免损伤纤维，如图４所示，要保证单丝轴向、夹具和纸框的中心线和拉伸方向重合。

        单丝拉伸试验可直接获得抗拉强度和断裂伸长率的数据，经修正计算才能得到试样的拉伸模量。同样地，单丝拉伸试验也要设置预加载，以克服试样的松弛现象，设定值按０．０５ｃＮ／ｄｔｅｘ设定［１２－１３］。其值设定条件对抗拉强度和伸长率的影响与复丝的情况相同，即预加载设置与否及其值的大小与抗拉强度没有关系，但预加载设定值的大小影响伸长率和拉伸模量的测试结果。

 

３ 结语

         准确测试拉伸性能是碳纤维研制、生产和应用的重要一环，国内外许多单位都在研究开发新的软件和设备，以期更便捷、更精确地获取测试数据。

        测试中的关键是制样时不要损伤试样，同一试样的制样条件和测试参数要相同且恒定。为减少人为操作所引起的数据波动，制样的自动化是纤维拉伸性能测试的难点，但也是测试研究的重要方向。

        拉伸试验中，应确保试样轴向、上下夹具中心线和拉伸方向重合，避免斜拉现象的出现，从而减少拉伸性能数据降低、离散系数增大的现象发生。