本發(fā)明屬于高分子材料檢測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種檢測(cè)復(fù)合材料基體樹脂混合比例的方法。

背景技術(shù)：

復(fù)合材料是由兩種或兩種以上的不同材料所組成的，可發(fā)揮不同材料的特性優(yōu)點(diǎn)，克服單一材料使用上的限制，讓材料的應(yīng)用范圍更加廣闊。其中，尤其是樹脂型復(fù)合材料更是引領(lǐng)著材料領(lǐng)域的發(fā)展，因此，隨著復(fù)合材料行業(yè)的發(fā)展，對(duì)樹脂型復(fù)合材料的性能要求也越來越高，除了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)外，影響最終性能的關(guān)鍵因素之一是基體樹脂的固化程度。尤其在使用熱固型樹脂時(shí)，常常牽涉到兩種或兩種以上的原料混合。在生產(chǎn)和制造樹脂型復(fù)合材料的過程中，若使用的基體樹脂比例錯(cuò)誤或混合不均勻，則必然會(huì)導(dǎo)致固化后的材料性能達(dá)不到設(shè)計(jì)的要求，從而造成事后實(shí)施成品修復(fù)的負(fù)擔(dān)，嚴(yán)重時(shí)甚至造成成品直接報(bào)廢；由此可見，基體樹脂比例的錯(cuò)誤會(huì)明顯導(dǎo)致人力、物力與資源上的浪費(fèi)。

因此，在固化反應(yīng)或交聯(lián)之前實(shí)施嚴(yán)格的材料管控顯得尤為重要，如果在固化成型前能先對(duì)基體樹脂的混合比例或均勻性進(jìn)行檢測(cè)，就可以盡早排除問題，有效避免復(fù)合材料性能達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的情形發(fā)生。所以研發(fā)出一種可以檢測(cè)復(fù)合材料基體樹脂混合比例的方法具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明旨在巧妙利用基體樹脂混合比例數(shù)據(jù)與混合的基體樹脂的折光率之間的線性相關(guān)性，建立線性方程，從而獲得數(shù)據(jù)庫，以有效檢測(cè)復(fù)合材料基體樹脂混合比例。

具體地，本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明提供了一種檢測(cè)復(fù)合材料基體樹脂混合比例的方法，包括以下步驟：

(1)在常溫下，按B劑占A劑質(zhì)量的百分比X1分別稱取A劑和B劑；其中A劑為環(huán)氧樹脂，B劑為固化劑；

(2)將A劑和B劑混合均勻，并放入脫泡設(shè)備中進(jìn)行脫泡處理；因折光率是利用光在兩個(gè)不同介質(zhì)中傳播速度不相同的原理進(jìn)行測(cè)試得到的，所以保持待測(cè)樣品的均勻性特別重要；然而在混合的過程中，有可能將空氣帶入A劑和/或B劑中，所以必須將待測(cè)樣品中的氣泡除去，以確保檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度；

(3)脫泡完成后，使用一次性滴管吸取無氣泡的混合基體樹脂，注入折光儀的樣品池，測(cè)得折光率Y1；

(4)重復(fù)步驟(1)～(3)，分別測(cè)得X2、X3、X4……Xn對(duì)應(yīng)的折光率Y2、Y3、Y4、……Yn；

(5)基于數(shù)據(jù)X1～Xn和Y1～Yn建立線性方程Y＝F(X)；

(6)吸取由A劑和B劑混合而成的待測(cè)復(fù)合材料基體樹脂樣品，注入折光儀的樣品池，測(cè)得折光率Ym，并依據(jù)Y＝F(X)，獲得該待測(cè)復(fù)合材料基體樹脂中B劑占A劑質(zhì)量的百分比Xm，進(jìn)一步換算得到A劑和B劑的混合比例。

值得說明的是，上述待測(cè)復(fù)合材料基體樹脂中的A劑與B劑已經(jīng)混合均勻，但是并未進(jìn)行固化反應(yīng)；檢測(cè)完成后，即可進(jìn)行加熱固化反應(yīng)，制得熱固性樹脂。其中，所述折光率通過折光儀進(jìn)行測(cè)量，所述折光儀可以選擇市售的阿貝(Abbe)折光儀、普式(Pulfrich)折光儀、浸入式(Immersion)折光儀等。其中，為建立線性方程所進(jìn)行的折光率測(cè)量和待測(cè)復(fù)合材料基體樹脂樣品的折光率測(cè)量是在相同溫度下進(jìn)行的，例如，20℃。

優(yōu)選地，在上述檢測(cè)復(fù)合材料基體樹脂混合比例的方法中，所述環(huán)氧樹脂選自以下任一種：雙酚A型環(huán)氧樹脂、線型酚醛環(huán)氧樹脂、脂肪族縮水甘油醚環(huán)氧樹脂。

優(yōu)選地，在上述檢測(cè)復(fù)合材料基體樹脂混合比例的方法中，所述固化劑選自以下任一種：脂環(huán)族胺類固化劑、聚醚胺類固化劑、脂肪族胺類固化劑、芳香胺類固化劑。

優(yōu)選地，在上述檢測(cè)復(fù)合材料基體樹脂混合比例的方法中，所述A劑與所述B劑混合前，向所述B劑中添加色素。在所述B劑中添加色素后，有利于用肉眼觀察A劑與B劑混合后的外觀顏色，從而在一定程度上直觀地判斷均勻性。

事實(shí)上，在上述檢測(cè)復(fù)合材料基體樹脂混合比例的方法中所獲得的線性方程Y＝F(X)，還可被用于評(píng)估由已知混合比例的A劑和B劑組成的復(fù)合材料基體樹脂的均勻性。例如，已知現(xiàn)有某復(fù)合材料基體樹脂中的B劑占A劑質(zhì)量的百分比為X50，根據(jù)Y＝F(X)及其數(shù)據(jù)庫，可知理論上對(duì)應(yīng)的折光率數(shù)值為Y50；實(shí)際測(cè)量該復(fù)合材料基體樹脂的折光率，得平均數(shù)Y50'；對(duì)理論值Y50與實(shí)測(cè)值Y50'進(jìn)行比較：若Y50與Y50'相等或近似相等，則認(rèn)為該復(fù)合材料基體樹脂的均勻性較好；若Y50與Y50'相差較大(例如，＞α)，則認(rèn)為該復(fù)合材料基體樹脂的均勻性較差；若Y50與Y50'相差很大(>>α)，則判定該復(fù)合材料基體樹脂混合比例錯(cuò)誤。其中，均勻性的具體評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)α，根據(jù)不同A劑和B劑的材料性質(zhì)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)確認(rèn)。

優(yōu)選地，在上述檢測(cè)復(fù)合材料基體樹脂混合比例的方法中，所述脫泡設(shè)備選自以下任一種：真空脫泡機(jī)、真空型的行星式攪拌機(jī)、真空烘箱、靜態(tài)混膠機(jī)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：本發(fā)明所提供的檢測(cè)復(fù)合材料基體樹脂混合比例的方法，能夠以簡單的操作步驟和較少的取樣量快速地檢測(cè)出基體樹脂的混合比例；同時(shí)能夠有效評(píng)估由已知混合比例的A劑和B劑組成的復(fù)合材料基體樹脂的均勻性；從而在固化反應(yīng)或交聯(lián)之前對(duì)基體樹脂實(shí)施嚴(yán)格的材料管控，避免混合比例錯(cuò)誤或混合不均勻的情況發(fā)生，這樣大大降低了成品固化不良的風(fēng)險(xiǎn)，提高了生產(chǎn)穩(wěn)定性，最終保障了復(fù)合材料構(gòu)件成型后的質(zhì)量。因此，本發(fā)明所提供的檢測(cè)復(fù)合材料基體樹脂混合比例的方法具有十分廣闊的應(yīng)用前景與市場(chǎng)潛力。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1所建立的線性方程Y＝F(X)的示意圖，顯示出了20℃下不同B劑比例對(duì)應(yīng)的混合的基體樹脂(A劑+B劑)的折光率；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例2所建立的線性方程Y＝F(X)的示意圖，顯示出了25℃下不同B劑比例對(duì)應(yīng)的混合的基體樹脂(A劑+B劑)的折光率。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡述，但本發(fā)明并不限于以下實(shí)施方式。

本發(fā)明提供了一種檢測(cè)復(fù)合材料基體樹脂混合比例的方法，包括以下步驟：

(1)在常溫下，按B劑占A劑質(zhì)量的百分比X1分別稱取A劑和B劑；其中A劑為環(huán)氧樹脂，B劑為固化劑；

(2)將A劑和B劑混合均勻，并放入脫泡設(shè)備中進(jìn)行脫泡處理；

(3)脫泡完成后，使用一次性滴管吸取無氣泡的混合基體樹脂，注入折光儀的樣品池，測(cè)得折光率Y1；

(4)重復(fù)步驟(1)～(3)，分別測(cè)得X2、X3、X4……Xn對(duì)應(yīng)的折光率Y2、Y3、Y4、……Yn；

(5)基于數(shù)據(jù)X1～Xn和Y1～Yn建立線性方程Y＝F(X)；

(6)吸取由A劑和B劑混合而成的待測(cè)復(fù)合材料基體樹脂樣品，注入折光儀的樣品池，測(cè)得折光率Ym，并依據(jù)Y＝F(X)，獲得該待測(cè)復(fù)合材料基體樹脂中B劑占A劑質(zhì)量的百分比Xm，進(jìn)一步換算得到A劑和B劑的混合比例。

在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述環(huán)氧樹脂選自以下任一種：雙酚A型環(huán)氧樹脂、線型酚醛環(huán)氧樹脂、脂肪族縮水甘油醚環(huán)氧樹脂。

在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述固化劑選自以下任一種：脂環(huán)族胺類固化劑、聚醚胺類固化劑、脂肪族胺類固化劑、芳香胺類固化劑。

在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述A劑與所述B劑混合前，向所述B劑中添加色素。

在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述脫泡設(shè)備選自以下任一種：真空脫泡機(jī)、真空型的行星式攪拌機(jī)、真空烘箱、靜態(tài)混膠機(jī)。

實(shí)施例1

(1)在20℃下，按聚醚胺類固化劑占雙酚A型環(huán)氧樹脂(A劑)質(zhì)量的百分比25％分別稱取雙酚A型環(huán)氧樹脂和聚醚胺類固化劑；

(2)將雙酚A型環(huán)氧樹脂和聚醚胺類固化劑混合均勻，并放入真空脫泡機(jī)中進(jìn)行脫泡處理；

(3)脫泡完成后，使用一次性滴管吸取無氣泡的混合基體樹脂十份，分別注入阿貝折光儀的樣品池，分別測(cè)量折光率10次，取平均值，得折光率為1.53200；值得說明的是，所使用的阿貝折光儀的測(cè)量范圍為1.30000～1.70000，且準(zhǔn)確度為±0.00002。

(4)重復(fù)步驟(1)～(3)，測(cè)試多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)品，具體地，分別測(cè)得聚醚胺類固化劑占雙酚A型環(huán)氧樹脂(A劑)質(zhì)量的百分比20％～40％的標(biāo)準(zhǔn)品對(duì)應(yīng)的折光率為1.53550～1.52360；此外，發(fā)明人還額外測(cè)得純的雙酚A型環(huán)氧樹脂在20℃下的折光率平均值為1.55267，純的聚醚胺類固化劑在20℃下的折光率平均值為1.46054；可見，以上混合的基體樹脂的折光率為1.53550～1.52360，滿足大于1.46054且小于1.55267的數(shù)值關(guān)系。

(5)基于聚醚胺類固化劑占雙酚A型環(huán)氧樹脂質(zhì)量的百分比20％～40％與折光率1.53550～1.52360一一對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，建立線性方程Y＝F(X)；其中，Y為折光率，X為聚醚胺類固化劑占雙酚A型環(huán)氧樹脂和聚醚胺類固化劑總質(zhì)量的百分比，簡稱為B劑比例；其中，所建立的線性方程Y＝F(X)如圖1所示。

(6)吸取由雙酚A型環(huán)氧樹脂和聚醚胺類固化劑混合而成的待測(cè)復(fù)合材料基體樹脂樣品，注入阿貝折光儀的樣品池，測(cè)得折光率＝1.52695，并依據(jù)Y＝F(X)，獲得該待測(cè)復(fù)合材料基體樹脂中的B劑比例為34％，進(jìn)一步換算得到雙酚A型環(huán)氧樹脂和聚醚胺類固化劑的混合比例為100：34。

實(shí)施例2

(1)在25℃下，按聚醚胺類固化劑占雙酚A型環(huán)氧樹脂(A劑)質(zhì)量的百分比26％分別稱取雙酚A型環(huán)氧樹脂和聚醚胺類固化劑；

(2)將雙酚A型環(huán)氧樹脂和聚醚胺類固化劑混合均勻，并放入真空型的行星式攪拌機(jī)中進(jìn)行脫泡處理；

(3)脫泡完成后，使用一次性滴管吸取無氣泡的混合基體樹脂十份，分別注入阿貝折光儀的樣品池，分別測(cè)量折光率10次，取平均值，得折光率為1.53000；

(4)重復(fù)步驟(1)～(3)，測(cè)試多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)品，具體地，分別測(cè)得聚醚胺類固化劑占雙酚A型環(huán)氧樹脂(A劑)質(zhì)量的百分比20％～40％的標(biāo)準(zhǔn)品對(duì)應(yīng)的折光率為1.53400～1.52190。

(5)基于聚醚胺類固化劑占雙酚A型環(huán)氧樹脂和聚醚胺類固化劑總質(zhì)量的百分比20％～40％與折光率1.53400～1.52190一一對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，建立線性方程Y＝F(X)；其中，Y為折光率，X為聚醚胺類固化劑占雙酚A型環(huán)氧樹脂質(zhì)量的百分比，簡稱為B劑比例；其中，所建立的線性方程Y＝F(X)如圖2所示；

(6)吸取由雙酚A型環(huán)氧樹脂和聚醚胺類固化劑混合而成的待測(cè)復(fù)合材料基體樹脂樣品，注入阿貝折光儀的樣品池，測(cè)得折光率＝1.52620，并依據(jù)Y＝F(X)，獲得該待測(cè)復(fù)合材料基體樹脂中的B劑比例為32％，進(jìn)一步換算得到雙酚A型環(huán)氧樹脂和聚醚胺類固化劑的混合比例為100：32。

實(shí)施例3

其中，A劑為雙酚A型環(huán)氧樹脂，B劑為聚醚胺類固化劑，按照實(shí)施例1所記載的步驟進(jìn)行操作，唯一的區(qū)別在于向所述B劑中添加了藍(lán)色色素；所建立的線性方程Y＝F(X)仍然如圖1所示。

發(fā)明人進(jìn)一步考察了色素是否對(duì)折光率存在影響：

首先，發(fā)明人檢測(cè)含不同濃度色素的B劑的折光率，結(jié)果如下表1所示：

其次，發(fā)明人還檢測(cè)含不同濃度色素的A劑+B劑(混合的基體樹脂，其中A劑與B劑的混合比例為10：3)的折光率，結(jié)果如下表2所示：

由此可見，色素并不會(huì)對(duì)折光率的測(cè)量數(shù)值產(chǎn)生影響，換言之，在B劑中添加色素后，不會(huì)影響折光率的檢測(cè)結(jié)果；此實(shí)施例3所得的線性方程與實(shí)施例1所得的線性方程完全相同，同樣證明了這一結(jié)論。

以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)描述，但其只是作為范例，本發(fā)明并不限制于以上描述的具體實(shí)施例。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，任何對(duì)本發(fā)明進(jìn)行的等同修改和替代也都在本發(fā)明的范疇之中。因此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下所作的均等變換和修改，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。