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增强纤维和复合材料国际标准化工作最新进展——参加2014年ISO/TC61第63届年会的报告(二)
发布时间:2015-5-11 17:25:23   浏览次数:511

二 ISO/TC61/SC13会议

       ISO/TC 61/SC 13“复合材料与增强纤维”,目前该技术委员会设2个工作组:WG1“增强材料及制品”和WG2“层合和模塑料复合材料”,分别负责玻璃纤维、碳纤维等增强材料和复合材料国际标准的制修订工作。非常重要的是在本次会议上,日本提出了新设工作组WG3Composites and Metal Assemblies(复合材料与金属集合)的提案,得到了会议支持,下届会议正式宣布并开展工作。截止到2014年11月,共制定增强纤维和制品标准36个,纤维增强塑料44个。SC13共有积极成员国17个,观察成员国12个,我国是积极成员国之一。南京玻璃纤维研究设计院是ISO/TC61/SC13(复合材料与增强纤维)的国内对口单位,对国际标准文件表态、投票,推荐专家参加国际标准的制订工作,审查我国提案和国际标准的中文译稿以及开展国际标准化技术交流的建议等,代表中国参加ISO/TC61/SC13会议。自2003年以来已连续12年参加SC13的年会。

       今年的会议主要围绕对复审标准、正在制定过程中的标准征求意见的研究和新的提案几个方面进行展开。

       1. 关于新工作组WG3 Composites and Metal Assemblies

        该项提案是以日本工业标准委员会的名义提出来的。该工作组的工作范围针对“复合材料和金属粘接结合”或“复合材料和金属机械结合”的材料或结构件开展工作。这种材料或结构件目前主要是用于汽车和飞机的部件上,用于替代金属构件,减轻自重,以达到节能减排的目的。据统计,汽车的自重减轻100kg,每行驶1km就减少20gCO2的排放。目前奔驰、宝马、福特和奥迪汽车、波音787客机的主翼都有采用这种结构件。

 

           复合材料和金属结合方式有:螺栓、铆钉等机械紧固;胶粘剂粘结;熔合(热塑性复合材料)。粘结和熔合是一种有前途的技术,对此技术日本已经进行了一些研究,日本大成塑料在界面处理上取得了专利。下图是金属表面经过化学处理前后的显微照片。

          通过剥离试验可以看出,金属表面经过处理后,与复合材料的结合能力显著提高。

        工作组成立后,将要进一步研究,由于热膨胀系数不同复合材料和金属粘结后引起弯曲的热应力补偿,塑性影响的计算等问题,计划将要制订的测试方法标准有:

       1. 粘结面的断裂韧性测试(I型:双悬臂梁法);

       2. 粘结面搭接剪切测试;

      3. 电极腐蚀的评估(复合材料阴极的情况)

        明年的会议上将宣布WG3工作组的召集人,以及新工作项目。

        2.对玻璃纤维产品的玻璃分类命名将做重大修改

        在2013年对ISO2078《纺织玻璃纤维 纱线 代号》标准的复审中,中国、荷兰和日本提出了对玻璃分类命名的意见。主要意见是认为标准文本中玻璃种类的描述(标准中的表1)不够清晰明确,没有表达出玻璃的特点和特征。2013年的苏州会议,决定由中国负责该标准的修订工作,日本提供支持。当时我们推荐了2名国内的专家负责此项工作,一名是从事玻璃成分性能研究的,一名是从事玻璃化学分析的。

       会议之后,我们起草了新的玻璃分类命名的草案,在广泛征求业内专家的意见后,完成了ISO2078:1993/Damd 1玻璃纤维纱线代号 1号修改单。经征求ISO成员国意见后,现已提交ISO中央秘书处等待正式发布。

       修改前后的定义比较:

        3. NWI《纤维增强塑料 标准认证方案(SQP)》正式立项

        SQP是由英国的国家物理实验室提出,是一个针对热固性和热塑性复合材料定型之前原材料质量认证方案的一个标准,目的是为了较少最初材料选择、认证等的费用和时间,认证的性能是最最基本的,必须的性能。与标准认证方案(SQP)相对应的还有一个延伸认证方案(EQP),EQP是针对一些特殊用途的特别性能的认证方案的标准。SQP主要包括:样品的铺层及方向标识;测试方法,包括原材料的基本物理/化学性能,复合材料机械性能;组批的规则;层合板和试样的制备及加工;测试结果汇总;精密度和统计分析;测试报告的主要内容等。

         该项目在立项投票过程中,有12个P-成员国投了赞成票,8个国家推荐了8名专家参加此项工作。在投票中各成员国给了该项目很高的评价。中国认为:这是一个非常好的提案,可以缩短认证时间并降低材料认证费用。例如风电叶片用材料的认证可以使用这样的标准。法国认为:该标准在塑料工业领域中是非常有用的,认证标准可以从本质上降低复合材料认证的费用。捷克认为:该标准对产品质量控制,复合材料生产时的材料选择等方面具有很好的指导意义。材料供应商、使用方和产品设计者对此都会非常感兴趣。印度认为:该标准可以大大降低纤维增强塑料领域产品认证的费用。该标准规定了材料选择、质量控制、初步设计等方面的最低要求,这将会促进产品工艺发展的革新。意大利认为:该标准可以用作材料选择,质量控制和产品初步设计的指导文件,规定其最基本的要求。日本认为:该标准可以降低复合材料产品认证的费用,没理由不赞成。

        该项目将在此后的6个月内完成CD(委员会草案)稿,进行投票。

       4. 关于几个标准的最新进展

       ①新发布出版了ISO 15114:2014《纤维增强塑料 单向增强塑料Ⅱ型层间断裂韧性的测定 》;

       ②以下5个标准经复审后确认继续有效:

       ISO 1889: 2009《增强纱线线密度的测定》

       ISO 1890: 2009《纱线捻度的测定》

       ISO 527-5: 2009《纤维增强塑料 单向板拉伸性能的测定》

       ISO 15034: 1999《复合材料 预浸料 树脂流动性的测定》

       ISO 15040: 1999《复合材料 预浸料 凝胶时间的测定

       ③ ISO/DIS 30012《碳纤维增强塑料——磨碎纤维长径比的测定 》将进入FDIS阶段,同时由日本东丽碳纤维公司组织循环比对试验。

        ④ISO 15039:2003《玻璃纤维 浸润剂溶解度的测定》,在去年的复审中,我国提出修改意见。标准中规定用索氏萃取法和室温浸泡法测定浸润剂溶解度的试样质量不一样,萃取法是25g,室温法是20g,我们提出了统一试样质量成25g或20g,并用试验数据证明用25g或20g是不影响试验结果的,还有提出标准中所有的温度表述应该一致,会议采纳了所有的修改意见,将以标准修改单的形式发布。

      5. 新项目提案

       ? NWIP《纤维增强塑料 贯层性能的测定》第1部分:拉伸性能和压缩性能; 第2部分:弯曲性能有效体积法。所谓的贯层就是沿着母体样品的厚度方向裁取试样的长度,测试时加载方向沿着这个长度方向进行。该项目是根据英国和日本分别提出的4个项目整合而成。第1部分由英国提出并主持制订,第2部分由日本提出并主持制订。第1部分适用于厚度20mm~40mm的纤维增强热塑性或热固性塑料,拉伸试验需在试样两端粘结金属棒,以承载足够的载荷;压缩试验是直接将试样放置于两平行金属板之间加载。第2部分是测定纤维增强热塑性或热固性塑料试样的弯曲性能和有效面积。

       ? 德国提出了一项新的《纤维增强塑料 面内剪切强度、剪切模量和剪切应变的测定 框架剪切法》提案,这个提案是以DIN 4885为基础的,在德国是个成熟的标准,他们打算制订成为国际标准,以便有更广泛的使用。目前测试材料面内剪切性能的方法最常用的有ISO14129,ASTM D 7078和ASTM D 5379,提案者认为,这三个标准都只适用于应变在5%以内的材料,而DIN 4885方法,试样面积比较大,可用于应变大于5%的材料测试,且由于不需在试样上打孔开槽,不存在孔槽效应,测试结果更真实。

       参加国际标准化工作十几年了,深深感到国际标准化工作不仅仅需要参与者踏实与严谨,更需要强大的技术后盾做为支撑,这个技术后盾是整个国家的产业实力和研发技术水平。参加每年的会议,比较深刻的体会就是日本国家整体的科研水平和实力是绝对有竞争力的,也从一个侧面反映出日本的专家学者近年来连获诺贝尔物理、化学等自然科学奖绝不是偶然的。每年的会议中,参会人员最多的是日本,往往是一个会场上日本代表的数量超过了其他所有国家代表的总和。这些日本代表有大学、科研机构的教授、生产和应用企业的技术人员。每年的会议日本都会有新的项目提案,这些提案中许多的试验方法都是他们原创的,他们对这些项目研究得十分深入,都是在他们已有的国家标准或技术研究成果的基础上提出的草案,往往在提出标准提案的同时会提供几年前发表的研究论文。自2006年TC61/SC13的秘书处从法国转到日本以后,我们明显地感到日本的态度要积极得多,TC61/SC13的活动要活跃得多。首先,他们改组了SC13的工作组,原来SC13下设两个工作组:WG14碳纤维和WG20综合,他们认为这两个工作组名称不能很好地反映和平衡SC13的工作内容,如属WG14制订和管理的标准仅6个,而属WG20制订和管理的标准有73个。2006年的横滨会议决定,对SC13的两个工作组的编号、名称和工作内容进行调整,改为:WG1增强纤维和制品,有标准35个,WG2层合和模塑复合材料,标准数量为44个。现在看来这样的调整是非常必要和正确的,今年他们又提出了成立WG3复合材料和金属集合新工作组,以更好地促进复合材料应用领域的拓展。正是有这些扎实的工作,使得增强纤维和复合材料的国际标准化工作不断推进,也促进了这个产业的发展和人类的科技进步。我们深深地感到在这些方面我们存在的差距是巨大的,今后的任务艰巨,道路漫长。(完)

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