專利名稱：Pbo纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料中樹脂含量的檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于測試技術(shù)領(lǐng)域，涉及化學分析測試技術(shù)，特別涉及PBO纖維樹脂基復合材料化學成分測試技術(shù)。
背景技術(shù)：
酸蝕法檢測復合材料樹脂含量方法是將復合材料試樣放入95%濃硫酸中，使樹脂基體在200°C、6h內(nèi)完全分解，稱量殘余纖維質(zhì)量，通過酸蝕前后試樣的質(zhì)量差計算出復合材料樹脂含量。鑒于濃硫酸的強氧化性，以及PBO纖維在200°C易被氧化腐蝕的特點，該方法不能適用于PBO纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料中樹脂含量的檢測。針對PBO纖維增強復合材料中樹脂含量的相關(guān)測試方法未見報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種PBO纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料中樹脂含量的檢測方法。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，采用不具有氧化性的中等濃度的硫酸水溶液進行試樣處理，消化樹脂基體；采用同樣的纖維作空白參比，扣除空白PBO纖維的損失率，計算復合材料中的樹脂含量。本發(fā)明涉及的PBO纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料中樹脂含量的檢測方法，包括試樣準備、消化劑配制、消化、消化體系處理、空白試驗與計算過程:
(1)試樣準備:復合材料試樣厚度不大于3mm，準確稱量精確至0.1mg(G1)；
(2)消化劑配制:以質(zhì)量含量45%-65%的硫酸水溶液，作為消化劑；
(3)消化:將試樣放入不少于50ml消化劑中消化，消化溫度120-180°C，消化時間45min-3h,得到消化體系；
(4)消化體系處理:將蒸餾水緩慢滴加到消化體系中，至消化體系分層，液相澄清，纖維浮至溶液表面。過濾，清洗、干燥纖維，稱量纖維得到樣品中PBO纖維質(zhì)量(G2)；
(5)空白試驗:將相同規(guī)格的PBO纖維精確稱重至0.1mg(Gfl)，按步驟(3)、(4)處理，得到空白試驗殘留纖維質(zhì)量(Gf2)；
(6)計算:按式(I)計算纖維損失率(M1)，按式(2)計算PBO纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料中樹脂含量(Mr):
纖維損失率 M1= (Gfl-Gf2)/Gfl X 100%.......................................(I)；
樹脂含量 Mr=El-G2Ai1 (1-M1)] X 100%.......................................(2)。本發(fā)明涉及的PBO纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料中樹脂含量的檢測方法，對胺固化環(huán)氧體系，所述消化劑硫酸的濃度介于45%-60%(wt)之間，消化溫度120-150°C，消化時間為 45min_l.5h。本發(fā)明涉及的PBO纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料中樹脂含量的檢測方法，對于酸酐固化環(huán)氧樹脂體系，所述消化劑硫酸的濃度介于55%-65%(wt)之間，消化溫度為150-180°C，消化時間為 2h-3h。本發(fā)明涉及的PBO纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料中樹脂含量的檢測方法，所述消化體系處理過程消化終點的判斷方法為以步驟(4)消化后的纖維按步驟(3)操作，保溫IOmin,體系不渾池。本發(fā)明涉及的PBO纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料中樹脂含量的檢測方法，所述消化體系處理過程重復處理2次。本發(fā)明涉及的PBO纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料中樹脂含量的檢測方法，樹脂基體消化完全，纖維損失少，操作簡單，測試周期短，檢測準確度高。適用于易氧化纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料的樹脂含量測定，特別適用于PBO纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料中樹脂含量的測定。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可對本發(fā)明作各種改動和修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。實施例1
將PBO增強TDE-85/DDM(亞甲基二苯胺)復合材料加工成5個長15mm、寬5mm、厚3mm的樣品，質(zhì)量 G1 分別為 0.4644g、0.4710g、0.4613g、0.4662g、0.4727g。質(zhì)量含量45%的硫酸水溶液作為消化劑。在5個250ml錐形瓶中，分別加入消化劑150ml和試樣，120°C消化1.5h得到消化體系，用蒸餾水對逐個樣品的消化體系緩慢稀釋至體系澄清并冷卻，真空抽濾，至消化液澄清。將纖維放入150ml消化劑中，120°C消化lOmin，體系保持澄清。用蒸餾水清洗纖維，干燥纖維稱量質(zhì)量 G2 分別為 0.3978g、0.4030g、0.3951g、0.3998g、0.4073g。截取同規(guī)格3段PBO纖維作為空白試樣，質(zhì)量Gfl分別為2.1920g、2.2318g、2.1531g，重復上述操作，得到空白試驗殘留纖維質(zhì)量Gf2分別為2.1733g、2.2127g、2.1348g，按式(I)計算纖維損失率，3個樣品分別為0.85%,0.85%,0.84%，均值為0.85%%)。按式⑵計算樣品的樹脂含量，五個樣品分別為13.6%、13.7%、13.6%、13.5%、
13.1%，平均樹脂含量為13.5% (Mr)。該檢測方法硫酸濃度低、消化時間短，對纖維損傷?。粶y試結(jié)果離散系數(shù)小，僅為0.017，準確度高。實施例2
將PBO增強AG-80/MPDA(間苯二胺)復合材料加工成5個長15mm、厚2mm的半圓拱形樣品，質(zhì)量 G1 分別為 0.4071g、0.4132g、0.4176g、0.4085g、0.4283g。質(zhì)量含量60%的硫酸水溶液作為消化劑。在5個250ml錐形瓶中，分別加入消化劑150ml和試樣，150°C消化45min得到消化體系，用蒸餾水對逐個樣品的消化體系緩慢稀釋至體系澄清并冷卻，真空抽濾，至消化液澄清。將纖維放入150ml消化劑中，150°C消化lOmin，體系保持澄清。用蒸餾水清洗纖維，干燥纖維稱量質(zhì)量 G2 分別為 0.2538g、0.2568g、0.2608g、0.2575g、0.2662g。截取同規(guī)格3段PBO纖維作為空白試樣，質(zhì)量Gfl分別為2.0988g、2.1344g、2.1085g,重復上述操作，得到空白試驗殘留纖維質(zhì)量Gf2分別為2.0805g、2.1156g、2.0901g。按式(I)計算纖維損失率，3個樣品分別為0.87%,0.88%,0.87%，均值為0.87%%)。按式(2)計算樣品的樹脂含量，五個樣品分別為37.1%、37.3%、36.9%、36.4%、
37.3%，平均樹脂含量為37% (Μ,)。該檢測方法硫酸濃度低、消化時間短，對纖維損傷小；測試結(jié)果離散系數(shù)小，僅為0.011，準確度高。實施例3
將PBO增強TDE-85/THPA(四氫苯酐)復合材料加工成5個半徑為7.5mm的圓形薄片樣品，質(zhì)量 G1 分別為 0.5169g、0.5024g、0.5184g、0.5215g、0.5088g。質(zhì)量含量55%的硫酸水溶液作為消化劑。在5個250ml錐形瓶中，分別加入消化劑150ml和試樣，150°C消化3h得到消化體系，用蒸餾水對逐個樣品的消化體系緩慢稀釋至體系澄清并冷卻，真空抽濾，至消化液澄清。將纖維放入150ml消化劑中，150°C消化lOmin，體系保持澄清。用蒸餾水清洗纖維，干燥纖維稱量質(zhì)量 G2 分別為 0.2846g、0.2786g、0.2901g、0.2876g、0.2831g。截取同規(guī)格3段PBO纖維作為空白試樣，質(zhì)量Gfl分別為2.9448g、2.8741g、2.9591g，重復上述操作，得到空白試驗殘留纖維質(zhì)量Gf2分別為2.9209g、2.8511g、2.9345g。按式(I)計算纖維損失率，3個樣品分別為0.81%,0.80%,0.83%，均值為0.81%%)。按式⑵計算樣品的樹脂含量，五個樣品分別為44.5%、44.1%、43.6%、44.4%、
43.9%，平均樹脂含量為44.l%(Mr)。該檢測方法硫酸濃度低、消化時間短，對纖維損傷小；測試結(jié)果離散系數(shù)小，僅為0.008，準確度高。實施例4
將PBO增強E-51/MeHHPA (甲基六氫苯酐)復合材料加工成5個長10mm、寬4臟、厚2mm的樣品，質(zhì)量 G1 分別為 0.5326g、0.5232g、0.5193g、0.5471g、0.5384g。質(zhì)量含量60%的硫酸水溶液作為消化劑。在5個250ml錐形瓶中，分別加入消化劑150ml和試樣，165°C消化2.5h得到消化體系，用蒸餾水對逐個樣品的消化體系緩慢稀釋至體系澄清并冷卻，真空抽濾，至消化液澄清。將纖維放入150ml消化劑中，165°C消化lOmin，體系保持澄清。用蒸餾水清洗纖維，干燥纖維稱量質(zhì)量 G2 分別為 0.4124g、0.4083g、0.4113g、0.4247g、0.4244g。截取同規(guī)格3段PBO纖維作為空白試樣，質(zhì)量Gfl分別為2.5551g、2.7461g、2.5946g，重復上述操作，得到空白試驗殘留纖維質(zhì)量Gf2分別為2.5334g、2.7233g、
2.5725g。按式(I)計算纖維損失率，3個樣品分別為0.85%,0.83%,0.85%，均值為0.84%%)。按式⑵計算樣品的樹脂含量，五個樣品分別為21.8%、21.3%、20.1%、21.7%、
20.5%，平均樹脂含量為21.08% (Mr)。
該檢測方法硫酸濃度低、消化時間短，對纖維損傷??；測試結(jié)果離散系數(shù)小，僅為0.036，準確度聞。實施例5
將PBO增強E-51/HK-021 (甲基四氫苯酐)復合材料加工成5個半徑為5_的圓形薄片樣品，質(zhì)量 G1 分別為 0.4981g、0.4836g、0.4895g、0.4971g、0.4931g。質(zhì)量含量65%的硫酸水溶液作為消化劑。在5個250ml錐形瓶中，分別加入消化劑150ml和試樣，180°C消化Ih得到消化體系，用蒸餾水對逐個樣品的消化體系緩慢稀釋至體系澄清，纖維中仍有樹脂顆粒。分別加入150ml消化劑，180°C消化45min，用蒸餾水分別稀釋、澄清消化體系，真空抽濾至消化液澄清。將纖維放入150ml消化劑中，180°C消化lOmin，體系保持澄清。用蒸餾水清洗纖維，干燥纖維稱量質(zhì)量 G2 分別為 0.2285g、0.2243g、0.2343g、0.2339,0.2282g。截取同規(guī)格3段PBO纖維作為空白試樣，質(zhì)量Gfl分別為2.5202g、2.4163g、
2.395lg，重復上述操作，得到空白試驗殘留纖維質(zhì)量Gf2分別為2.4976g、2.395lg、
2.3733g。按式(I)計算纖維損失率，3個樣品分別為0.90%,0.88%,0.91%，均值為
0.89%%)。 按式(2)計算樣品的樹脂含量，五個樣品分別為53.7%、53.2%、51.7%、52.5%、
53.3%，平均樹脂含量為52.88% (Mr)。該檢測方法硫酸濃度低、消化時間短，對纖維損傷?。粶y試結(jié)果離散系數(shù)小，僅為
0.015，準確度聞。
權(quán)利要求
1.一種PBO纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料中樹脂含量的檢測方法，包括試樣準備、消化劑配制、消化、消化體系處理、空白試驗與計算過程: (1)試樣準備:復合材料試樣厚度不大于3mm，準確稱量精確至0.1mg(G1)； (2)消化劑配制:以質(zhì)量含量45%-65%的硫酸水溶液，作為消化劑； (3)消化:將試樣放入不少于50ml消化劑中消化，消化溫度120-180°C，消化時間45min-3h,得到消化體系； (4)消化體系處理:將蒸餾水緩慢滴加到消化體系中，至消化體系分層，液相澄清，纖維浮至溶液表面；過濾，清洗、干燥纖維，稱量纖維得到樣品中PB0纖維質(zhì)量(G2); (5)空白試驗:將相同規(guī)格的PBO纖維精確稱重至0.1mg(Gfl)，按步驟(3)、(4)處理，得到空白試驗殘留纖維質(zhì)量(Gf2)； (6)計算:按式(I)計算纖維損失率(M1)，按式(2)計算PBO纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料中樹脂含量(Mr): 纖維損失率 M1= (Gfl-Gf2)/Gfl X 100%........................(I)； 樹脂含量 Mr=El-G2Ai1 (1-M1) ] X 100%...........................(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PBO纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料中樹脂含量的檢測方法，對胺固化環(huán)氧體系，所述消化劑硫酸的濃度介于45%-60%(wt)之間，消化溫度120-150°C，消化時間為45min_l.5h。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PBO纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料中樹脂含量的檢測方法，對于酸酐固化環(huán)氧樹脂體系，所述消化劑硫酸的濃度介于55%-65%(wt)之間，消化溫度為150-180°C，消化時間為 2h-3h。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的任一PBO纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料中樹脂含量的檢測方法，所述消化體系處理過程消化終點的判斷方法為以步驟(4)消化后的纖維按步驟(3)操作,保溫IOmin,體系不渾池。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的PBO纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料中樹脂含量的檢測方法，所述消化體系處理過程重復處理2次。
全文摘要
本發(fā)明屬于測試技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明涉及的PBO纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料中樹脂含量的檢測方法，采用不具有氧化性的中等濃度的硫酸水溶液進行試樣處理，消化樹脂基體；采用同樣的纖維作空白參比，扣除空白PBO纖維的損失率，計算復合材料中的樹脂含量。檢測方法，包括試樣準備、消化劑配制、消化、消化體系處理、空白試驗與計算過程。該測試方法，樹脂基體消化完全，纖維損失少，操作簡單，測試周期短，檢測準確度高。適用于易氧化纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料的樹脂含量測定，特別適用于PBO纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料中樹脂含量的測定。
文檔編號G01N5/04GK103149117SQ201310085400
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月18日
發(fā)明者鄭志才, 王尚, 葛林海, 陳艷, 王強, 孫士祥, 孟祥武 申請人:中國兵器工業(yè)集團第五三研究所