方法·复合材料中碳纤维体积含量的计算与测试

方法·复合材料中碳纤维体积含量的计算与测试

1 理论计算方法

碳纤维复合材料是由碳纤维和基体树脂两种组分组成，因此复合材料中碳纤维体积含量与纤维、树脂的体密度等因素有关，可以通过两种方法进行计算，详细计算公式如下：

2 实际测量方式

上述公式为复合材料中碳纤维体积含量的理论计算公式，而在实际测试时可以采用DSC/TG设备进行测量，因为树脂在高温环境下分解，通过实验前后复合材料重量损失可以获得复合材料中碳纤维含量。

同步热分析仪（DSC/TG）

目前宁波材料所特种纤维事业部拥有耐驰公司STA 449 F3型同步热分析仪，测试范围为室温～1650℃，能同时测试样品热效应（转变温度、热焓等）与质量的变化。

同步DSC-TG热分析仪拓展了TGA的测定范围和DSC的温度范围，具有坚固、灵活、易于操作等特点。通过安装高温炉体及高性能传感器、配以恰当的附件，采取顶部装样的同步热分析仪几乎可以满足所有的应用。

目前宁波材料所特种纤维事业部热分析项目已经通过中国合格评定国家认可委员会（CNAS）和中国计量（CMA）认证，可根据国家标准及ISO、ASTM等国际标准进行试验和提供盖CNAS和CMA公章的测试报告。

3 测试实例分析

上图为碳纤维复合材料在空气氛围中加热到700℃得到曲线，400℃、500℃左右树脂燃烧分解失重明显，而由于碳纤维在低温环境下不会存在质量损失，因此经计算得到复合材料中碳纤维含量61.7%。