FZ/T 50046-2019 高模量纤维 单纤维拉伸性能试验方法

ICS59.060.20

W50FZ

中华人民共和国纺织行业标准

FZ/T50046-XXXX

高模量纤维单纤维拉伸性能试验方法

Highmodulusfibres-Testmethodfortensilepropertiesofsinglefiber

(报批稿)

201×-××-××发布201×-××-××实施

中华人民共和国工业和信息化部发布

FZ/T××××-××××

前言

本标准按照GB/T1.1-2009给出的规则起草。

本标准的附录A为规范性附录。

本标准由中国纺织工业联合会提出。

本标准由上海市纺织工业技术监督所归口。

本标准起草单位：广州纤维产品检测研究院、上海市纺织工业技术监督所、连云港市纤维检验中

心、上海纺织集团检测标准有限公司、安徽省产品质量监督检验研究院、北京同益中新材料科技股份有

限公司。

本标准主要起草人：孙晓慧、孙宇、丁振华、梁燕、吴凯琪、黄兴良、周祯德。

I

FZ/T××××-××××

高模量纤维单纤维拉伸性能试验方法

1范围

本标准规定了高模量纤维单纤维拉伸性能的试验方法。

本标准适用于高模量纤维，其它化学纤维可以参照使用。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T4146（所有部分）纺织品化学纤维

GB/T6504-2017化学纤维含油率试验方法

GB/T6529纺织品的调湿和试验用标准大气

GB/T29762碳纤维纤维直径和横截面积的测定

FZ/T01057.7纺织纤维鉴别试验方法第7部分密度梯度法

3术语和定义

GB/T4146（所有部分）中界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

3.1

拉伸模量Tensilemodulus

在强力——伸长曲线上规定两点之间的应力增量与应变增量之比。

3.2

系统柔量KSystemcompliance

由于加载系统和试样夹持系统所引起的指示伸长的修正系数。

3.3

试样垫Specimenmounting

支撑试样夹持的垫片。

4原理

单纤维在规定条件下，在等速伸长型拉伸仪上拉伸至断裂，从强力——伸长曲线或数据显示采集系

统中得到试样的断裂强力、断裂伸长等测量值。

结合纤维横截面积或线密度计算得到断裂强度、拉伸模量等。

拉伸过程中强力与伸长可能是非线性关系，计算拉伸模量应按规定定义弦的位置。

拉伸模量需按系统柔量修正。

5仪器和材料

5.1拉伸试验机（等速伸长型）

5.1.1拉伸试验机应配备以下装置：

a）能指示或者记录施加到试样上的强力和相应伸长值的装置；

b）具有变换不同拉伸速度的装置；

c）能作出强力——伸长曲线的装置，从该曲线上能看出纤维在拉伸过程中是否发生滑移。可附加

数字显示系统或者数据收集系统。

5.1.2仪器技术要求：

a）施加力误差不超过指示力值的±1%；

1

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b）伸长误差不超过±0.1mm；

c）夹持长度误差不超过±0.2mm；

d）夹持器应具有调节装置，夹持器钳口与试样接触的表面应有一层衬面以避免对纤维的损伤，避

免纤维滑移或者在钳口断裂；

e）在拉伸试验机启动1s后，夹持器移动速度与规定速度的差异不超过5%。

5.2胶黏剂

任何能将单纤维牢固粘在试样垫上的环氧树脂、AB胶，或其他能有效粘贴的胶水。

5.3胶带

能将单纤维暂时固定在试样垫上的双面胶或透明胶带等。

5.4试样垫

2

由薄的纸片制成的试样垫，如图1所示。纸片推荐厚度是：80g/m的打印纸。

单位为毫米

说明：

1——粘胶带的提示框，尺寸5mm×2mm；

2——试样垫中线；

3——试验长度提示线，二线距离L为试样长度；

4——圆孔，与试验长度提示线相切或相离；

5——滴胶黏剂的提示框，尺寸1mm×1mm。

图1试样垫

6试验通则

6.1取样

从被测试样品中取约2g短纤维或长丝。长丝剪成60mm～70mm。

注：不要抽取在运输途中意外受潮、污染、擦伤或包装已经打开的包装件。

6.2调湿和试验用标准大气

调湿和试验应在温度为（20±2）℃，湿度为（65±4）%的标准环境中进行。在其他环境中进行试

验，应在试验报告中注明试验室温度和湿度。

6.3拉伸速度

2

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拉伸速度为3mm/min。

6.4试验次数

6.4.1每次试验最终应得到20个有效的测试结果。

6.4.2如要求试验结果在规定的置信水平，期望的测试相对误差不超出允许值时，则得到20个有效的

测试结果后按式（1）计算需增加的有效试验次数，结果保留至整数。如是正值时则作为有效试验次数

继续试验。

2CV2

nt20（1）

W2

式中：

n——需增加有效的试验次数；

t——系数，90%置信水平时=1.73、95%置信水平时=2.10；

W——期望的测试相对误差的允许值，%；

CV——20个有效的试验结果的变异系数，%。

6.5试样准备

6.5.1按GB/T6504-2017方法A去除纤维上浆剂/浸润剂，并烘干。

6.5.2从短纤维或剪断的长丝束抽取单根纤维。

6.5.3将单根纤维放在试样长度L为20mm的试样垫（5.4）中线处，暂时用胶带（5.3）将试样的一端

与试样垫粘在一起，轻轻地沿着中线长度方向伸直试样，用胶带将试样的另一端固定。

6.5.4在试样垫两端滴胶处滴上胶黏剂（5.2），使纤维与试样垫牢固地结合在一起。滴胶黏剂时应尽

量避免损伤纤维。并确保试样的标准长度偏差小于±0.5mm。

在保证能将纤维固定的情况下，胶黏剂直径应尽量小，并确保两胶黏点之间的试样长度L为（20

±0.5）mm。

粘贴好纤维的试样垫见（图2）。

说明：

1——胶带（5.3）；

2——拉伸试验时，剪断试样垫的位置；

3——单根纤维；

4——胶黏剂（5.2）。

图2粘贴好纤维的试样垫

6.5.5将粘贴好的试样放置在6.2大气条件下至少调湿1小时，待胶水牢固后再进行拉伸试验。

7试验方法

3

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7.1横截面积和线密度的测定

7.1.1按GB/T29762规定的方法测量纤维的横截面积。

注：GB/T29762规定了四种测试方法，不同测试方法间无可比性。

7.1.2按式（2）或式（3）计算单丝的线密度，纤维的密度ρ按FZ/T01057.7规定测试，线密度结果

保留一位小数。

2（2）

lAf10

122

ld10（3）

4

式中：

ρ——纤维的线密度，单位为分特（dtex）；

l

2

A——纤维的横截面积，单位为平方微米（μm）；

f

3

ρ——纤维的密度，单位为克每立方厘米（g/cm）；

π——圆周率，取值3.14；

d——纤维直径，单位为微米（μm）。

7.2试验步骤

7.2.1设定拉伸试验机的移动速度为3mm/min。

7.2.2夹紧试样垫前，沿着上下两个剪切线，先剪断试样垫一侧。夹紧试样垫两端时，应使试样与加

载轴线同轴，隔距长度应大于试样长度。

7.2.3加载前，沿着试样垫另一侧两个剪切线剪断。由于单丝非常脆，应尽量避免试样在剪断过程中

断裂。

7.2.4启动拉伸试验机加载直至试样断裂，记录强力-伸长曲线。

7.2.5若试样在夹持时破坏，或滑移，则舍弃该试样，重新测试。

7.3系统柔量K

测试方法见附录A。

拉伸试验机、加载系统、夹持系统、试样垫和试样不变时，可不必每次试验前测试系统柔量。

7.4结果表示

7.4.1断裂强度

按式（4）或式（5）计算断裂强度，计算所有有效试验结果的平均值为本次试验的断裂强度值。以

MPa为单位的保留至整数；以cN/dtex为单位的保留至一位小数。

F

f104（4）

f1A

f

F

f

（5）

f2

l

式中：

σ——断裂强度，单位为兆帕斯卡（MPa）；

f1

F——断裂强力，单位为厘牛（cN）；

f

2

A——单丝的横截面积，单位为平方微米（μm）；

f

σ——断裂强度，单位为厘牛每分特（cN/dtex）；

f2

ρ——纤维的线密度，单位为分特（dtex）。

l

7.4.2拉伸模量

按式（6）或式（7）计算拉伸模量，计算所有有效试验结果的平均值为本次试验的拉伸模量值。以

GPa为单位的保留至整数；以cN/dtex为单位的保留至一位小数。

4

FZ/T××××-××××

图3强力——伸长曲线

FL

()()

AL

Ef10（6）

f1F

1K()

L

FL

()()

lL

E（7）

f2F

1K()

L

式中：

E——拉伸模量，单位为吉帕斯卡（GPa）；

f1

∆F——按表1中纤维对应的两强度选择点差值计算的强力增量（或表2中两伸长率选择点对应的强

力增量），单位为厘牛（cN）；

2

A——单丝的横截面积，单位为平方微米（μm）；

f

L——试样长度，单位为毫米（mm）；

∆L——对应于∆F两点的伸长增量（或按表2中计算的伸长增量），单位为毫米（mm）；

K——系统柔量，单位为毫米每牛顿（mm/cN）；

E——拉伸模量，单位为厘牛每分特（cN/dtex）；

f2

ρ——纤维的线密度，单位为分特（dtex）。

l

∆F和∆L图示见图3。

5

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表1强度的选择点

纤维名称第一点强度/（cN/dtex）第二点强度/（cN/dtex）

碳纤维48

玻璃纤维24

玄武岩纤维1.53

对不适合上表1的纤维可按表2取得两点伸长率。

表2伸长率的选择点

断裂伸长率ε/%第一点伸长率/%第二点伸长率/%

ε≥1.20.10.6

0.6≤ε≤1.20.10.3

0.3≤ε≤0.60.050.15

8试验报告

试验报告应包括以下内容：

a）采用本标准；

b）单丝直径/横截面积及测试方法；

c）所用的胶黏剂；

d）系统柔量K；

e）试验数量，包含舍弃的试样数；

f）断裂强度和拉伸模量的单值、平均值；

g）拉伸模量的计算时增量的选择；

h）试验环境；

i）可能影响结果的任何偏离；

j）试验日期。

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附录A

（规范性附录）

系统柔量的测定

A.1测试步骤

A.1.1准备试样长度为5mm、10mm、20mm、30mm和40mm的试样垫，每种试样长度至少准备5个。如单根

纤维长度小于40mm时，可以用试样长度为4mm、8mm、12mm、16mm和20mm的试样垫。

A.1.2按正文6.5.3～6.5.5准备试样。试样数量应满足A.1.3要求。

A.1.3按正文7.2测试样品，每个试样长度需有5个有效的试验结果。

A.2计算

A.2.1按正文7.4.2，读出每个试样的∆F和∆L。

A.2.2计算每种试样长度的∆L/∆F平均值。

A.2.3以试样长度为自变量，A.2.2的计算结果为因变量，求出线性回归方程。

A.2.4将自变量=0代入线性回归方程，得到的因变量值即为系统柔量，单位为毫米每厘牛（mm/cN），

结果修约至二位有效数。

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