Effect of carbon fiber tow tensile specimen preparation process on measured tensile strength

doi:10.19936/j.cnki.2096-8000.20260528.007

Abstract

Abstract: Using seven types of carbon fibers as the research subjects, this study investigated the influence of specimen preparation on the tensile strength test values by varying the tension, curing degree, and resin content during the preparation of carbon fiber tows tensile specimens. The results showed that tensile strength values are significantly influenced by applied tension during preparation. The optimal tension exhibits negligible dependence on tow strength grade but correlates strongly with tow size, increasing proportionally with larger tows. Maximum tensile strength is achieved at a curing degree of 94% and resin content maintained between 40% and 45%.

Key words: carbon fiber, tensile strength, tension, composites

CLC Number:

TB332

MA Chu, FENG Xiaowei, CUI Yu, WANG Xueming. Effect of carbon fiber tow tensile specimen preparation process on measured tensile strength[J]. COMPOSITES SCIENCE AND ENGINEERING, 2026, 0(5): 48-53.

References

[1] YAO S S, JIN F L, RHEE K Y, et al. Recent advances in carbon-fiber-reinforced thermoplastic composites: a review[J]. Composites Part B: Engineering, 2018, 142: 241-250.
[2] PRADERE C, BATSALE J, GOYHÉNÈCHE J, et al. Thermal properties of carbon fibers at very high temperature[J]. Carbon, 2008, 47(3): 737-743.
[3] LI K M, NI X P, WU Q Q, et al. Carbon-based fibers: fabrication, characterization and application[J]. Advanced Fiber Materials, 2022, 4(4): 631-682.
[4] 贺福. 碳纤维及石墨纤维[M]. 北京: 化学工业出版社, 2010.
[5] 杜善义. 先进复合材料与航空航天[J]. 复合材料学报, 2007(1): 1-12.
[6] 谭媛, 韩香, 齐肖阳. 碳纤维材料的应用研究进展[J]. 山东化工, 2021, 50(13): 46-47.
[7] 卢春华, 宋丕双, 孟庆辉, 等. 国内外聚丙烯腈基碳纤维生产现状及市场分析[J]. 弹性体, 2012, 22(2): 89-94.
[8] 韩笑笑. 国内聚丙烯腈基碳纤维产业现状及发展建议[J]. 合成纤维, 2022, 51(10): 22-26.
[9] 赵敏如. 碳纤维的产业现状和发展前景分析[J]. 现代塑料加工应用, 2025, 37(2): 9-11, 47.
[10] 王艳秋, 王象东, 王国颢, 等. 碳纤维单丝拉伸性能中系统柔量的研究及应用[J]. 中国标准化, 2025(10): 166-171.
[11] 季根顺, 张梅英, 贾建刚, 等. 拉伸速率对碳纤维单丝拉伸性能的影响[J]. 兰州理工大学学报, 2018, 44(2): 28-31.
[12] 王自柯, 咸贵军, 李惠. 国产碳纤维拉伸性能研究[J]. 工业建筑, 2013, 43(6): 1-4.
[13] 张梅英. 碳化硅涂层对碳纤维单丝拉伸性能的影响[D]. 兰州: 兰州理工大学, 2017.
[14] 梁燕, 谷丽, 金亮, 等. 检测过程对48K大丝束碳纤维拉伸弹性模量的影响[J]. 合成纤维, 2024, 53(6): 39-41.
[15] 黄伟, 周栋, 黄文煜, 等. 加捻对高模量碳纤维浸胶复丝拉伸性能的影响[J]. 复合材料科学与工程, 2023(12): 50-54.
[16] 郭海瀚, 王叶芳, 王飞翔. 碳纤维浸胶纱拉伸试验件制作方法研究[J]. 高科技纤维与应用, 2023, 48(4): 60-66.
[17] 辛文涛, 杨健, 郭昱, 等. 一种高强碳纤维力学性能测试方法[J]. 高科技纤维与应用, 2022, 47(6): 17-21.
[18] 侯淑敏, 刘辉, 王象东, 等. 碳纤维单丝和复丝拉伸性能测试结果差异性分析[J]. 高科技纤维与应用, 2023, 48(4): 79-84.
[19] 全国纤维增强塑料标准化技术委员会. 碳纤维复丝拉伸性能试验方法: GB/T 3362—2017[S]. 北京: 中国标准出版社, 2017.
[20] 全国碳纤维标准化技术委员会. 碳纤维浸胶纱拉伸性能的测定: GB/T 26749—2022[S]. 北京: 中国标准出版社, 2022.
[21] LEI Z K, WANG Q, QIU W. Micromechanics of fiber-crack interaction studied by micro-Raman spectroscopy: broken fiber[J]. Optics and Lasers in Engineering, 2013, 51(9): 1085-1091.
[22] 王潘丁, 牛国浩, 李元晨, 等. 树脂基复合材料缺陷表征与评价方法研究综述[J]. 宇航总体技术, 2023, 7(5): 51-63.
[23] 王斌, 丘哲明, 刘爱华, 等. 高性能PBO纤维复合材料成型工艺参数研究[J]. 航空学报, 2004(2): 192-196.
[24] 吴怡凡, 张为芹, 田艳红, 等. 制样工艺对国产高强高模碳纤维复丝拉伸性能的影响[J]. 理化检验(物理分册), 2018, 54(5): 317-321.
[25] 刘艳艳, 张顺, 尚红梅, 等. 碳纤维拉伸性能影响因素分析[J]. 化工新型材料, 2023, 51(5): 181-184, 189.
[26] 周雷, 顾轶卓, 邱学仕, 等. 碳纤维复丝压缩性能测试方法[J]. 复合材料学报, 2015, 32(5): 1436-1444.
[27] 赵燕茹, 雷振坤, 邢永明, 等. 单纤维树脂基复合材料界面热残余应力研究[J]. 工程力学, 2009, 26(5): 251-256.