GB/T35378-2017
植物单根短纤维拉伸力学性能测试方法
Testingmethodsfortensilemechanicalpropertiesofplantshortindividualfibers
- 中国标准分类号（CCS）B67
- 国际标准分类号（ICS）59.060.10
- 实施日期2018-07-01
- 文件格式PDF
- 文本页数9页
- 文件大小1.39M
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植物单根短纤维拉伸力学性能测试方法
国家标准 GB/T35378一2017 植物单根短纤维拉伸力学性能测试方法 Testingmethdsfortensilemeehaniealprpertiesofplantshortindividualihers 2017-12-29发布 2018-07-01实施 中华人民共利国国家质量监督检验检疙总局 发布 国家标准化管理委员会国家标准
GB/35378一2017 前 言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草
本标准由国家林业局提出
本标准由全国竹藤标准化技术委员会(SAC/TC263)归口
本标准起草单位:国际竹藤中心,浙江省林业科学研究院、北京林业大学、国家纤维纺织服装产品质 量监督检验中心、上海中晨数字技术设备有限公司等
本标准主要起草人:王戈、程海涛、余雁、张文福、张双保、孔丽萍,秦言华陈鲁铁
GB/T35378一2017 引 言 植物纤维自身的力学性能对其增强的复合材料宏观力学性能有直接的影响
由于植物纤维形态、 结构和化学组成的复杂性和变异性,对其进行力学性能表征实验难度较大
特别是部分重要的植物短 mm5.0mmm 纤维,如木、竹等纤维,其单根纤维尺寸微小,长度一般在1.2 之间,直径在10m 50Am之间,传统的长纤维拉伸测试技术难以实施
自20世纪90年代以来,国内外的有关研究人员发展了“V型槽纤维夹持技术”和相应测试设备,较 好的解决了植物短纤维拉伸力学性能测试中的的纤维夹持,取向调节和纤维细胞壁面积测量等关键技 术难题,然而,利用该技术进行测试时易受仪器、环境、方法、样品以及试验人员等诸多因素的影响,往往 导致结果的可重复性和可比性较差
因此,迫切需要通过标准化来规范植物单根短纤维拉伸力学性能 试验方法
GB/35378一2017 植物单根短纤维拉伸力学性能测试方法 范围 本标准规定了植物单根短纤维拉伸力学性能的原理、试验设备,试样制备和测试方法
本标准适用于长度1.2mm一5.0mm植物单根短纤维(如竹,木、藤和黄麻、亚麻等麻纤维)的测定
其他长度的植物单根纤维的拉伸力学性能也可参照本标准测定
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
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GB/T3291.1纺织纺织材料性能和试验术语第1部分:纤维和纱线 GB/T8170数值修约规则与极限数值的表示和判定 GB/T14344一2008化学纤维长丝拉伸性能试验方法 术语和定义 GB/T3291.1界定的以及下列术语和定义适用于本文件
3.1 拉伸应力tensilestress 拉伸载荷与纤维实体横截面(不含纤维中空部分)面积之比
3.2 拉伸强度tensilestrength 试样拉伸断裂时所承受的最大应力
3.3 拉伸应变tensilestrainm 在拉伸载荷的作用下,试样在跨距范围内的长度变化与其初始长度之比
3.4 sfclasticity intension 拉伸弹性模量modalus 试样在弹性范围内拉伸应力与拉伸应变之比
3.5 应力-应变曲线 streSS-str"ain diwgram 以应变为横坐标,应力为纵坐标绘制的关系图
断裂伸长率 eongationrateatbreak 在拉伸载荷作用下,试样在出现断裂时的位移伸长量与跨距的比值
3.7 干断裂载荷airdriedbreakingload 在气干状态下,试样受外力作用达到断裂时所能承受的最大载荷
GB/T35378一2017 3.8 湿断裂载荷wettinghreaking" l0ad 在浸水状态下,试样受外力作用达到断裂时所能承受的最大载荷 原理 采用V型槽夹持纤维方式进行测试(参见附录A的图A.l)
在单根植物纤维两端形成直径约 200 Mm的胶黏剂树脂微球,将制作好的纤维试样装载到有特殊纤维夹持装置的高精度力学测试设备 上,沿纤维轴向匀速施加拉力至断裂,截取断裂附近处的纤维段测量横截面积,绘制应力-应变曲线,由 此得到纤维的拉伸强度、拉伸弹性模量、断裂伸长率等拉伸力学性能指标
5 试验设备 5.1植物短纤维力学测试装置 测试装置应满足以下要求: 计算机控制,能自动记录拉伸位移和拉伸载荷;载荷测量精度0.1mN,位移测量精度0.1m a 示值误差1.0%
b 配备有图A.2所述或具有类似功能的纤维夹持装置,可夹持纤维两端的胶黏剂树脂微球,具 有取向微调功能,保证施加载荷沿着纤维轴向拉伸
夹具应由高刚度的材料制造
最低拉伸速度不大于0.05" mm/min
5.2植物单根纤维横截面面积测试装置 5.2.1激光共聚焦显微镜 配备多种波长的激光器,断层扫描范围大于50Mm,Z轴分辨率高于10 nm
5.2.2光学显微镜 配备多种倍率目镜和物镜,放大倍率高于40倍
5.2.3扫描电子显微镜 放大倍数高于40倍,分辨率高于10nm.
6 实验室条件 测试环境应保持温度和相对湿度稳定,温度(20士2),相对湿度(65士5)%
若测试环境不能满足 这种条件时,应在试验报告中记录当时的温湿度条件
试样制备 7.1将植物单根纤维平衡至含水率为8%10%
7.2在显微镜下选取无明显瑕疵的植物单根纤维横跨在有机玻璃板的狭缝上
狭缝的宽度由测试纤 维长度而定，一般约为2mm,较长的纤维可以使用较宽的狭缝,狭缝的两侧需提前贴好透明双面胶
7.3使用超精细锻子或其他类似工具在纤维两端滴加形成直径约为200m的胶黏剂树脂微球
待其
GB/35378一2017 固化完毕后,放置于实验室测试环境中平衡至少6h
7.4所用的环氧树脂胶黏剂为双组份环氧树脂胶黏剂,热固化(小于80C)和冷固化型均可,推荐使用 后者
试验报告中应记录固化剂与树脂之间的比例
试样数量 每个测试条件下有效数据应在30个以上
植物单根短纤维断裂载荷和断裂伸长率置信水平均选取0.95
若置信区间超出允许值,则按照 GB/T14344一2008中附录C的C.8增加试验次数,直到置信区间满足允许值
操作步骤 9.1干断裂载荷和断裂伸长率的测定 g.1.1纤维试样装载在纤维夹具上,微调使载荷方向与纤维试样的长轴方向一致,加预载荷10mN,记 录树脂微球之间的距离
9.1.2匀速加载直至试样断裂,加载速度不大于0.05mm/min
将断裂载荷、位移伸长量记录在附录 B的表B.1中,断裂载荷准确至0.1mN,位移伸长量准确至0.1Am. 9.1.3试验结束后,截取拉断的两树脂滴间纤维段,用丫澄溶液染色、树脂封片,在激光共聚焦显微 镜下测定其横截面面积
或采用光学显微镜、扫描电子显微镜测定纤维横截面面积
绘制应力-应变 曲线 9.2湿断裂载荷和断裂伸长率的测定 9.2.1纤维试样置于温度为(20士2)C燕僧水或去离子水中,将试样全部浸没,浸润0.5nmin 9.2.2纤维试样装载在夹具上始终保持浸水状态,微调使载荷方向与纤维试样的长轴方向一致,加预 载荷10mN,记录树脂微球之间的距离
9.2.3匀速加载直至试样断裂,加载速度为不大于0.05mm/min
将断裂载荷、位移伸长量填写人附 录B记录表中,断裂载荷准确至0.1mN,位移伸长量准确至0.14mm
9.2.4试验结束后,截取拉断的两树脂滴间纤维段,用吓唉澄溶液染色、树脂封片,在激光共聚焦显微 镜下测定其横截面面积,或采用光学显微镜、扫描电子显微镜测定纤维横截面面积
绘制应力-应变 曲线
0结果计算 10.1试样拉伸强度按式(1)计算,精确至0.01MPa
F d，= s 式中 拉伸强度,单位为兆帕(MPa); G F -断裂载荷,单位为牛(N); 试样横截面面积,单位为平方毫米(mmf) 10.2试样拉伸弹性模量按式(2)计算,精确至0.01MPa
GB/T35378一2017 式中 -拉伸弹性模量,单位为兆帕(MPa); 试样拉伸弹性范围内下限应变,以%表示 6 试样拉伸弹性范围内上限应变,以%表示; E" 应变为E时测得的拉伸强度,单位为兆帕(MPa); -应变为e
时测得的拉伸强度,单位为兆帕(MPa)
， 10.3试样断裂伸长率按式(3)计算,精确至0.1%
x100 e，= 式中 -试样断裂伸长率,以%表示 AL -试样拉伸断裂时跨距L内的位移伸长量,单位为毫米(m mm; -跨里,单他为毫米Cnm 0.4试验结果记录参照附录B填写,各项计算结果的修约应符合GB/T8170的规定
1 试验报告 试验报告应至少包括以下内容: 样品的名称和规格; a b 试验方法及试验参数 样品的各项性能测试结果,如果计算标准偏差和变异系数,则要写人报告 c 经协商后对试验步骤的修改提示及其他与本标准不一致的部分 d 观察到的异常现象
GB/35378一2017 录 附 A 资料性附录 植物短纤维力学性能测试仪及拉伸夹具示意图 图A.1一图A.2给出了植物短纤维力学性能测试仪及拉伸夹具示意图
树脂滴 单纤维试样 V-型槽 图A.1植物短纤维力学性能测试仪拉伸夹具示意图 光源 光源 摄像头 样晶夹具 3D调节平台 图A.2植物短纤维力学性能测试仪
GB/T35378一2017 附录 B 资料性附录) 植物单根短纤维力学性能测试记录表 表B,.1给出了植物单根短纤维力学性能测试记录表
表B.1植物单根短纤维力学性能测试记录表 产地 样品名称 实验室温度 实验室相对湿度 胶黏剂组分 应变为e时 应变为e时 试样横截面 位移 断裂 拉伸 弹性 断裂 试样 跨距 载荷伸长量 面积 强度 模量 伸长率 应变拉伸强度应变拉伸强度 编号 mm N % MPa MPa mmm mmm % % MPa MPa 年 月 日 审核 试验 计算
植物单根短纤维拉伸力学性能测试方法GB/T35378-2017
植物单根短纤维是指植物体内长度较短、直径较细的纤维，其主要分布在植物的茎、叶、花、籽等部位。由于短纤维具有较高的强度和刚度，因此在纺织、生物材料、复合材料等领域得到广泛应用。为了更好地研究植物单根短纤维的力学性能，国家制定了一系列的测试方法，其中最重要的就是GB/T35378-2017——植物单根短纤维拉伸力学性能测试方法。
测试方法概述
GB/T35378-2017的测试方法包括下列几个方面：
- 试样的制备：根据植物的不同部位和纤维的特点，选择合适的试样尺寸，并进行表面处理。
- 设备和测量参数：使用万能材料试验机进行拉伸测试，测量力学参数包括最大载荷、断裂强度、断裂伸长率等。
- 测试过程及数据处理：根据试样的实际情况进行拉伸测试，记录数据并进行统计分析。
应用领域
GB/T35378-2017的测试方法可以广泛应用于以下领域：
- 纺织行业：可用于研究棉、麻、亚麻、丝、羊毛等天然纤维的力学性能，为纤维加工提供科学依据。
- 生物材料：植物单根短纤维具有一定的生物相容性和生物可降解性，在医疗器械、组织工程、再生医学等方面有着广泛的应用前景。
- 复合材料：通过将植物单根短纤维与树脂、金属等材料复合，可以制成高强度、轻质的复合材料，广泛应用于航空航天、汽车、建筑等领域。
总结
GB/T35378-2017的植物单根短纤维拉伸力学性能测试方法是国内外最为完善的测试方法之一，其建立和实施将有助于更好地研究和开发植物单根短纤维的力学性能，在相关领域推动技术进步和产业升级。
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