T/SZJL 12-2024 碳纳米管纤维及丝束 密度的测定

ICS 59.100.20
CCS M732
苏州市计量测试学会团体标准
T/SZJL 12—2024
碳纳米管纤维及丝束密度的测定
Carbon nanotube fibers and fiber tows — Determination of density
2024 - 12 - 09发布2024 - 12 - 15实施
苏州市计量测试学会 发布

目次
前言 ................................................................................. II
引言 ................................................................................ III
1 范围 ............................................................................... 1
2 规范性引用文件 ..................................................................... 1
3 术语和定义 ......................................................................... 1
4 试验条件 ........................................................................... 1
5 试验材料和设备 ..................................................................... 1
6 试样制备 ........................................................................... 2
7 试验步骤 ........................................................................... 2
8 试验数据处理 ....................................................................... 2
9 试验报告 ........................................................................... 3
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II
前言
本文件按照GB/T 1.1—2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。
本文件由苏州市计量测试学会提出并归口。
本文件起草单位：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所、北京石墨烯研究院、江西省纳米技术研究院。
本文件主要起草人：张永毅、李清文、赵静娜、蹇木强、勇振中、吴昆杰。
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III
引言
碳纳米管纤维是一种新型的纳米碳纤维材料，具有高强、高韧、高导电等优异特性。碳纳米管纤维的密度作为基础参数，是衡量其力、电、热性能关键物理量，也是与其它高性能纤维对比的关键参数。然而，作为一种新型的高性能纤维材料，因与其它纤维材料在结构和组装形态上均存在较大差异，现有的天然纤维、化学纤维及碳纤维相关的密度的标准并不适用，各相关研究单位在测试过程中采用的测试方法也并不统一，获得的结果也无法在统一的标准下进行比较。基于此，本测试方法根据该领域公认的、常用的测试手段规定了碳纳米管纤维及丝束密度的测试方法，提出了一种合理的、高精度的且相对简单的测试方法，从试样选取、尺寸、测试设备、测试结果计算等方面进行了规范，形成了统一的碳纳米管纤维及丝束密度的测试标准，为碳纳米管纤维作为高性能纤维在相关领域的应用提供支撑。
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碳纳米管纤维及丝束 密度的测定
1 范围
本文件规定了碳纳米管纤维密度及直径的测试方法。
本文件适用于碳纳米管纤维、碳纳米管纤维丝束，其它含有碳纳米管的复合纤维可参考本文件。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；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/T 30019-2013 碳纤维 密度的测定
3 术语和定义
本文件没有需要界定的术语和定义。
4 试验条件
温度(23±10)℃，相对湿度(50±20)%。试验前，将试样在上述环境下放置不少于12h。
5 试验材料和设备
5.1 混合液
从以下溶液选取2种液体混合，混合溶液应包含所测纤维或丝束密度的范围。
乙醇 ρ=0.79g/cm3
丙酮 ρ=0.79 g/cm3
甲醇 ρ=0.80 g/cm3
二氯乙烷 ρ=1.25 g/cm3
邻二氯苯 ρ=1.31 g/cm3
三氯乙烷 ρ=1.35 g/cm3
三氯甲烷 ρ=1.48 g/cm3
四氯化碳 ρ=1.59 g/cm3
二溴乙烷 ρ=2.17 g/cm3
注：使用上述药品需采取必要的安全措施。
5.2 恒温水浴槽
使混合液温度保持在 23℃±0.5℃。
5.3 真空烘箱
真空度不低于0.06 MPa。
5.4 比重计
最大允许误差0.001g/cm3。
5.5 镊子
用于夹取纤维。
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2
5.6 烧杯
容积不少于200 mL。
5.8 试管或样品管
容量不少于5 cm3。带瓶塞。
6 试样制备
6.1 取样
取长度为L的纤维样品，取样数量不少于5个。
碳纳米管纤维样品长度为1 m ± 0.01m。
碳纳米管纤维丝束样品长度为10 cm ± 0.1cm。
6.2 样品制备
碳纳米管纤维样品反复折叠打结，打结后长度推荐为(1-2)cm。
碳纳米管纤维丝束样品对折后直接打结。
7 试验步骤 浮沉法原理
通过观察碳纳米管纤维浸入与其密度相同的混合液中的平衡状态测定密度。 试验步骤
7.2.1 混合液选取
选取两种液体在烧杯中（5.3）进行混合，初始混合液密度应低于样品密度。参考GB/T 30019-2013第6章方法B1，液体混合后调节温度至23 ℃±1 ℃，并利用恒温水浴槽控制此温度。
7.2.2 样品放置
将试样放入混合液中，在真空烘箱中抽真空并保持至少10min。
7.2.3 密度测试
参考GB/T 30019-2013第6章方法B1。在混合液中逐渐滴入几滴比混合液密度大的液体，并轻轻搅拌至完全混合。继续加入液体使试样悬浮在烧杯中部，静置5 min后观察。如果试样下沉，再加入几滴高密度液体，如果试样上浮，则加入几滴低密度液体，直至试样平衡静止。过滤混合液后用比重计测定混合液的密度即为试样的密度。重复上述步骤，至少得到5个有效密度数据。
8 试验数据处理
根据得到的密度，按照公式（1）计算纤维或丝束的横截面积。
?=Σ???1? ········································· (1)
式中:
? —被测纤维或丝束样品的平均密度；
? —被测纤维或纤维丝束的个数。
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3
?? —被测纤维与纤维丝束的密度。
I —测量样品的序号。
9 试验报告
试验报告应应包括但不限于内容：
1)
被测试样的完整详情，包括类别、代号等；
2)
所使用的标准（包括发布或出版年号）；
3)
测试日期；
4)
试验设备；
5)
试样数量；
6)
试样长度；
7)
试验环境条件；
8)
测试数据的单值和平均值；
9)
其他必要的信息。