吴仁民，徐 琪，朱立平

（南京玻璃纤维研究设计院有限公司，南京 210012）

0 前言

碳纤维具有高强度、高模量、耐高温、抗摩擦、导电、导热及耐腐蚀等特性，其比强度和比模量高，在制造先进复合材料方面具有很好的应用［1］。力学性能（如拉伸强度等）是评价和选用碳纤维的主要技术指标，也是划分碳纤维力学性能等级的重要依据。而碳纤维密度则是计算其力学性能的基本参数。因此，准确和快速测量碳纤维密度是获得碳纤维力学性能数据的关键［2］。国际上已有的测定碳纤维密度方法有密度梯度柱法、浮沉法和液体置换法，这3种方法有一个共同的特点就是需要使用有机溶剂，容易造成环境污染，而且测试效率低，无法批量化测试［3］。

南京玻璃纤维研究设计院有限公司在多年研究的基础上，提出用气体比重瓶法来测定碳纤维密度的方法，它是根据波义耳定律：理想气体在定量定温下，其压力和体积成反比，惰性气体例如氮气和氦气在室温下具有理想气体的性能，通过对两个已知体积的仓室通入惰性气体，进行2个压力的精密测量，根据气体压力的变化来确定样品的体积，从而得到其密度。该方法最大的优点是不使用有机溶剂，可减少环境污染。2017年南京玻纤院向国际标准化组织提出了将气体比重瓶法制订为国际标准的提案，得到国际标准化组织的支持并成功立项。南京玻纤院在国际标准的研究试验过程中发现，碳纤维在样品仓中的表观容积率对密度测量的准确度有影响，表观容积率越大，测量结果的准确度越高，当表观容积率很小时，密度的测量值与其标称值（企业声称值）相差较大。……