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碳纤维标准代号

碳纤维标准分析

2011-05-17   中国科学院武汉文献情报中心

 编者按：

碳纤维是制造各类先进复合材料的重要原料和基础。

它是含碳量高于90％的无机高分子纤维，应用领域包括航空航天、体育娱乐休闲、交通运输、医疗卫生、土木建筑、能源开发、电子电器等。

碳纤维优异性能的背后是复杂的制造工艺和高额的制造成本，进一步开展技术研究，提高质量、降低成本是碳纤维产业发展的重点之一。

标准作为一种技术规范，在维护市场经济健康发展中发挥重要作用,也是国家竞争力的重要表现。

本期专题对碳纤维材料的标准制定情况作了简要介绍。

一主要组织/国家碳纤维材料标准制定情况分析

   图1描述的是国际主要组织/国家碳纤维材料标准制定情况，显示出国际标准化组织对碳纤维进行相关标准制定的有ISO和EN，其中ISO相关标准达9项，EN达17项；而制定碳纤维相关标准的国家中：

美国4项、英国14项、德国15项、日本28项、法国11项、中国国家标准和行业标准各有5项和11项，可以看出，日本国家标准数量最多，中国其次，与英国和德国标准数量相近，表明碳纤维行业发展中日本处于相对领先地位。

   从各国碳纤维标准名采用率来看，英国标准全部采用ISO和EN标准；德国有10项标准分别采用ISO和EN标准；而我国的碳纤维牌号沿用日本东丽的碳纤维系列，如T300、T700、T800，尚未建立实用而完整的自主品牌号系列。

   注：

ISO-国际标准；EN-欧盟标准；ASTM-美国材料与试验协会标准；BS-英国标准；DIN-德国标准；JIS-日本标准；NF-法国标准；GB-中国国家标准；GB-HY-中国行业标准。

图1 主要标准化组织/国家碳纤维标准制定数量情况

1.1国际主要组织/国家碳纤维材料标准分布

   ISO主要集中于碳纤维增强材料相关标准，包括：

碳纤维增强的复合材料及碳纤维增强塑料等；EN多关注与碳纤维层压塑料、碳纤维增强塑料等；美国集中在碳纤维环氧树脂材料的测试和试验方法；德国和英国除采用ISO和EN标准之外，德国还制定碳纤维和双马来酰亚胺树脂或聚酰亚胺树脂、碳纤维和无活性热塑塑料灯标准；日本大多数标准集中于碳纤维增强材料；法国碳纤维增强复合材料、酚醛树脂、碳纤维增强保混剂等；中国除了增强复合材料之外，聚丙烯腈基碳纤维、环氧树脂、聚氨酯、酚醛-高硅氧纤维/酚醛复合等材料也制定了相关行业标准。

1.2中国碳纤维行业标准分布

   表1显示了中国碳纤维行业标准主要分布情况，从表中可以看出碳纤维行业标准制定以航空航天行业为主，占了整个行业标准总量的63.7%。

其次，交通行业、建工行业、石油天然气行业、工程建设与标准化协会各有一项行业标准发布。

表1 中国碳纤维行业标准分布情况

序号

行业

代码

标准项数

所占比例（%）

1

航空行业

HB

4

36.4%

2

航天工业

QJ

3

27.3%

3

交通行业

JT

1

9.1%

4

建工行业

JG

1

9.1%

5

工程建设与标准化协会

CECS

1

9.1%

6

石油天然气行业

SY

1

9.1%

二碳纤维相关标准汇总

   表2给出了ISO制定的碳纤维及相关材料标准，主要有碳纤维的尺寸测定和性能测定、碳纤维复合材料、碳纤维塑料等。

表2 ISO标准

序号

名称

标准号

1

碳纤维长丝直径和横截面积的测定

ISO11567-1995

2

碳纤维单长丝试样拉伸性能的测定

ISO11566-1996

3

碳纤维密度的测定

ISO10119-2002

4

碳纤维增强的复合材料.树脂、纤维和空隙含量的测定

ISO14127-2008

5

碳纤维.树脂浸渍纱拉伸性能的测定

ISO10618-2004

6

碳纤维.尺寸的测定

ISO10548-2002

7

碳纤维长丝纱命名体系

ISO13002-1998

8

碳纤维增强塑料.特定冲击能量级冲击后的压缩特性

ISO18352-2009

9

碳纤维增强的复合材料.树脂、纤维和空隙含量的测定

ISO14127-2008

   表3给出了EN制定的碳纤维及相关材料标准，主要有碳纤维的试验方法和技术规范、碳纤维层压塑料、碳纤维增强塑料的测定方法等。

表3 EN标准

序号

名称

标准号

1

碳纤维长丝纱.第2部分:

试验方法和通用规范

EN13002-2-1999

2

碳纤维.树脂浸渍纱拉伸性能的测定

ENISO10618-2004

4

航空航天系列.碳纤维层压塑料.纤维含量、树脂含量和气孔的测定

EN2564-1998

5

增强材料.机织物规范.第3部分:

特殊要求

EN13417-3-2001

6

航空航天系列.碳纤维预浸渍.树脂流的测定

EN2560-1998

7

航空航天系列.碳纤维增强塑料.单向层压制品.表观层压间抗切强度测定

EN2563-1997

8

增强材料.机织物规范.第2部分:

试验方法和一般要求

EN13417-2-2001

9

航空航天系列　碳纤维增强塑料　单向塑料层压制品　纤维方向平行抗拉试验

EN2561-1995

10

航空航天系列　碳纤维增强塑料　单向层压塑料　与纤维方向平行的弯曲试验

EN2562-1997

11

航空航天系列　碳纤维增强塑料　单向叠层板材　垂直于纤维方向的拉伸试验

EN2597-1998

12

航空航天系列　碳纤维预浸渍物　树脂成分　树脂和纤维含量及单位面积纤维质量的测定

EN2559-1997

13

航空航天系列　碳纤维预浸渍物　单位面积质量的测定

EN2557-1997

14

航空航天系列　碳纤维预浸渍物　挥发物含量测定

EN2558-1997

15

碳纤维　长丝纱命名体系

ENISO13002-1998

16

碳纤维丝线第3部分：

技术规范

prEN13002-3-1998

17

碳纤维　胶含量的测定

ENISO10548-2003

   表4给出了美国材料与试验协会（ASTM）制定的碳纤维及相关材料标准，主要有碳纤维环氧树脂的测试和试验方法等。

表4 美国标准

序号

名称

标准号

1

碳纤维环氧树脂预浸渍中树脂固定含量的标准测试方法

ASTMD3529/D3529M-1997

2

碳纤维环氧树脂预浸料坯的树脂流动性标准试验方法

ASTMD3531-1999

4

碳纤维环氧树脂预浸料坯凝固时间的标准试验方法

ASTMD3532-1999

5

碳纤维的耐热氧化性的试验方法

ASTMD4102-1982

   表5给出了英国标准协会（BSI）制定的碳纤维及相关材料标准，主要有碳纤维增强的复合材料、碳纤维层压板材、碳纤维增强塑料等的测定和试验方法，其中有7条等效于EN标准。

   表6给出了德国工业标准（DIN）与碳纤维及相关材料有关的标准，主要有碳纤维、碳纤维和双马来酰亚胺树脂、聚酰亚胺树脂、无活性热塑塑料等的技术规范和测定方法，其中有10条等效于EN标准。

表5 英国标准

序号

名称

标准号

1

碳纤维.树脂浸渍纱拉伸性能的测定

BSENISO10618-2004

2

碳纤维预浸渍材料.挥发物含量测定

BSEN2558-1997

3

碳纤维.第2部分:

线性密度的测定方法

BS7658-2-1993

4

碳纤维长丝纱.试验方法和通用规范

BSEN13002-2-1999

5

碳纤维层压板材.纤维、树脂含量和空隙率的测定

BSEN2564-1998

6

碳纤维.测定密度

BSISO10119-2002

7

碳纤维增强塑料.在规定冲击能量水平上的冲击后压缩强度性能的测定

BSISO18352-2009

8

碳纤维层压板材.单向层压板材.垂直于纤维方向的拉伸试验

BSEN2597-1998

9

碳纤维.胶料含量的测定

BSENISO10548-2003

10

碳纤维.单丝样品抗拉性能的测定

BSISO11566-1996

11

碳纤维.长丝纱命名体系

BSENISO13002-1999

12

碳纤维增强的复合材料.树脂、纤维和空隙含量的测定

BSISO14127-2008

13

碳纤维增强塑料.单向层压板.层间表面剪切强度的测定

BSEN2563-1997

14

碳纤维.长丝直经和横截面积的测定

BSISO11567-1996

表6 德国标准

序号

名称

标准编号

1

航空航天.碳纤维.碳纤维素长丝纱.技术规范

DIN29965-1992

2

航空航天系列.碳纤维预浸带.单位面积重量测定

DINEN2557-1997

3

碳纤维.树脂浸渍纱拉伸性能的测定

DINENISO10618-2004

4

碳纤维.尺寸的测定

DINENISO10548-2003

5

碳纤维长丝纱.第2部分:

试验方法和通用规范

DINEN13002-2-1999

6

航空航天系列.碳纤维预浸渍.树脂流的测定

DINEN2560-1998

7

航空航天系列.碳纤维预浸渍物.易挥发成份测定

DINEN2558-1997

8

航空航天.碳纤维和双马来酰亚胺树脂或聚酰亚胺树脂制的预浸渍不定向薄板材

DIN65453-1993

9

碳纤维.长丝纱的命名体系

DINENISO13002-1999

10

航空航天.碳纤维和无活性热塑塑料制单向片材和带材的预浸料.技术规范

DIN65572-1992

11

航空航天系列.碳纤维增强的塑料.无向叠层材料.垂直纤维方向的拉力试验

DINEN2597-1998

12

航空航天系列.碳纤维预浸带.树脂成份、纤维成份以及单位面积纤维重量测定

DINEN2559-1997

13

航空航天.碳纤维.化学分析.类金属元素的测定

DINV65579-1991

14

航空航天.碳纤维和非活性热塑塑料制预浸渍纤维薄板材和带材.技术规范

DIN65629-1993

15

航空航天系列.碳纤维层压塑料.纤维含量、树脂含量和气孔的测定

DINEN2564-1998

   表7给出了日本工业标准调査会（JISC）制定的碳纤维及相关材料有关标准，主要有碳纤维增强塑料的试验和测试方法、碳纤维的特性测定等。

表7 日本标准

序号

名称

标准编号

1

用三点仪弯曲冲击试验测定碳纤维增强塑料冲击特性的试验方法

JISK7084-1993

2

碳纤维增强塑料弯曲性能的测试方法

JISK7074-1988

3

碳纤维增强塑料板的超声脉冲回波技术的试验方法

JISK7090-1996

4

碳纤维增强塑料的卡毕摆锤冲击强度的试验方法

JISK7077-1991

5

预浸碳纤维和环氯树脂的测试方法

JISK7071-1988

6

试验用的碳纤维增强塑料板试样的制备

JISK7072-1991

7

碳纤维增强塑料的碳纤维含量及空隙量的测试方法

JISK7075-1991

8

碳纤维增强塑料压缩特性的试验方法

JISK7076-1991

9

用三点加载法测定碳纤维增强塑料表观层间剪切强度的试验方法

JISK7078-1991

10

碳纤维增强塑料暴露自然气候下的试验方法

JISK7081-1993

11

碳纤维增强塑料板的射线照相的试验方法

JISK7091-1996

12

碳纤维增强塑料的挠曲蠕变试验方法

JISK7088-1996

13

碳纤维.胶料含量的测定

JISR7604-1999

14

碳纤维.线性密度的测定

JISR7605-1999

15

用双凹槽试样测定碳纤维增强塑料层间抗剪强度的试验方法

JISK7092-2005

16

碳纤维.长丝直径和截面面积的测定

JISR7607-2000

17

碳纤维增强塑料承压强度的试验方法

JISK7080-1991

18

碳纤维增强塑料完全反向平面弯曲疲劳的试验方法

JISK7082-1993

19

碳纤维增强塑料的恒定载荷振幅双向拉伸疲劳的试验方法

JISK7083-1993

20

碳纤维增强塑料的多轴冲击特性的试验方法

JISK7085-1993

21

碳纤维增强塑料的层间断裂韧性的试验方法

JISK7086-1993

22

碳纤维增强塑料的拉伸蠕变试验方法

JISK7087-1996

23

碳纤维增强塑料冲击性能试验后的压缩试验方法

JISK7089-1996

24

碳纤维.密度测定

JISR7603-1999

25

用加减45度拉伸法和两对轨法测定碳纤维增强塑料的平面剪切性能的试验方法

JISK7079-1991

26

碳纤维.树脂浸渍纱拉伸性能的测定

JISR7608-2007

27

碳纤维.单纤维试样拉伸特性的测定

JISR7606-2000

28

碳纤维.体积电阻率的测定

JISR7609-2007

   表8给出了法国国家标准（NF）制定的碳纤维及相关材料有关标准，主要有碳纤维的试验和测试方法、碳纤维增强保混剂的测定等。

表8 法国标准

序号

标准中文名称

标准编号

1

碳纤维.密度的测定

NFT25-100-2003

2

碳纤维纱.第2部分:

试验方法和总规范

NFT25-110-2-1999

3

碳纤维.单丝样品抗拉性能的测定

NFT25-102-1997

4

碳纤维.线密度的测定

NFT25-103-1987

5

碳纤维.尺寸的测定

NFT25-104-1996

6

航空航天系列.管状单元,六角形,碳纤维,酚醛树脂浸渍的蜂窝状材料.产品标准

NFL19-037-1993

7

碳纤维.碳纤维浸渍长丝纱的拉伸试验

NFT25-101-1986

8

塑料.碳纤维增强复合材料.层间剪切应力的测定.短跨距弯曲的方法

NFT57-303-1989

9

航天航空系列.碳纤维增强保混剂.每单位面积质量的测定（欧洲标准EN2557）

NFL17-420-1997

10

航天航空系列.碳纤维增强保混剂.树脂、纤维含量和每单位面积纤维质量的测定（欧洲标准EN2559）

NFL17-422-1997

11

航天航空系列.碳纤维增强保混剂.挥发性物质含量的测定（欧洲标准EN2558）

NFL17-421-1997

   表9和表10给出了中国国家标准（GB）及行业标准制定的碳纤维及相关材料有关标准，主要有碳纤维增强塑料的试验和测试方法、聚丙烯腈基碳纤维以及环氧树脂的测定、碳纤维/酚醛-高硅氧纤维/酚醛的技术规范等。

表9 中国国家标准

序号

名称

标准号

1

结构加固修复用碳纤维片材

GB/T21490-2008

2

碳纤维直径和根数试验方法

GB/T3364-2008

3

聚丙烯腈基碳纤维原丝结构和形态的测定

GB/T23442-2009

4

碳纤维增强塑料孔隙含量和纤维体积含量试验方法

GB/T3365-2008

5

碳纤维增强塑料树脂含量试验方法

GB/T3855-2005

表10 中国行业标准

序号

名称

标准号

1

碳纤维复合材料连续抽油杆

SY/T6585-2003

2

LWR-1/T300中温固化环氧碳纤维预浸料

HB6701-1993

3

648/T300环氧碳纤维预浸料

HB5392-1987

4

环氧树脂/碳纤维预浸料规范

HB7772-2005

5

桥梁结构用碳纤维片材

JT/T532-2004

6

T300碳纤维/AG-80环氧树脂预浸料规范

QJ3184-2003

7

结构加固修复用碳纤维片材

JG/T167-2004

8

高模量平纹碳纤维布验收技术条件

QJ2525-1993

9

碳纤维复合材料飞机蒙皮用抗静电聚氨酯磁漆

HB6768-1993

10

碳纤维/酚醛-高硅氧纤维/酚醛复合模压制品规范

QJ2727-1995

11

碳纤维片材加固混凝土结构技术规程

CECS146-2003（2007）

 潘懿　编写