[發明專利]UVA紫外線輻照對樹脂基復合材料損傷的檢測方法

無效

• 申請號: 201210222849.4
• 申請日: 2012-06-29
• 公開（公告）號: CN102721601A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發明（設計）人: 肇研;陳萍;段躍新;王旭;湯冰潔;鄭瀟濤;董昊;莊桂增;許燕杰
• 申請（專利權）人: 上海飛機制造有限公司;北京航空航天大學
• 主分類號: G01N1/44
• 分類號: G01N1/44
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 樓仙英;徐年康

技術領域

本發明屬于纖維增強樹脂基復合材料性能測試技術領域，具體地說，涉及一種UVA紫外線對纖維增強樹脂基復合材料損傷的檢測方法。

背景技術

現有研究表明，對樹脂基復合材料性能有影響的環境因素包括溫度、濕度和光照等，其中光照主要來源于太陽光和日光燈。紫外輻射對樹脂基復合材料性能有一定的影響。紫外輻射劃分為A波段(320～400nm)，B波段(275～320nm)，和C波段(200～275nm)，并分別稱之為UVA、UVB和UVC。太陽輻照中的UVC幾乎完全被臭氧層吸收；UVB大部分被臭氧層所吸收，只有不足2％能到達地球表面，且無法穿透大部分的玻璃及透明塑料；而UVA紫外線則具有很強的穿透力，超過98％的UVA紫外線能穿透臭氧層和云層到達地球表面，并且能夠穿透大部分透明玻璃和塑料，日光燈發出的紫外線波長也在UVA的波段范圍內。

目前UVA紫外光對樹脂基復合材料的性能影響，沒有人做過相關研究，對于兩者之間的關系不很明了，因此也就很難對復合材料的生產和存放環境作出任何改善。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種輕度UVA紫外線輻照對樹脂基復合材料損傷的檢測方法，通過特定波段的紫外線對樹脂基復合材料的輻照，檢測到樹脂基復合材料的表面損傷，并給現有的復合材料生產制備和存放提供技術指導。

為了達到上述目的，根據本發明的UVA紫外線輻照對樹脂基復合材料損傷的檢測方法包括以下步驟：

第一步，確定UVA紫外線的強度。針對現有的紫外線波段的分布情況，對于大氣環境中的樹脂基復合材料可能產生影響的主要是UVA波段的紫外光，因此本發明中確定對樹脂基復合材料進行輻照的紫外光的波長范圍為320～400nm，輻照度為150μw/cm²～400μw/cm²。

第二步，對樹脂基復合材料進行預處理。所述樹脂基復合材料為纖維增強樹脂基復合材料，可以是玻璃纖維增強環氧樹脂基復合材料，碳纖維增強環氧樹脂基復合材料，碳纖維增強改性酚醛樹脂基復合材料，玻璃纖維增強改性酚醛樹脂基復合材料。進行衰減全反射-傅里葉變換紅外光譜(ATR-FTIR)實驗、X射線光電子能譜(XPS)、表面接觸角實驗試樣所需處理過程：切至所需尺寸，并使用丙酮清洗材料表面；進行納米壓痕和原子力顯微鏡實驗試樣所需處理過程：切樣，鑲樣，磨樣，拋光，直到在金相顯微鏡下顯示沒有劃痕。

第三步，使用UVA紫外線對樹脂基復合材料進行輻照，輻照時間為15天～45天。所用儀器為WFH-203B暗箱式三用紫外分析儀，其波長λ：320～400nm；峰值λp為365nm，紫外輻照度為200μw/cm²。

第四步，對樹脂基復合材料進行表面性能測試，樹脂基復合材料表面化學組成發生變化，其中C含量減少5％～10％；O含量增加15％～25％；C/O含量減少20％～30％；表面浸潤性不變；表面硬度增加2％～25％；表面模量增加15％～110％；表面形貌起伏范圍增加了80％～400％；表面粗糙度增加10％～95％。

本發明的優點在于：

(1)通過輕度UVA紫外線輻照對室內纖維增強樹脂基復合材料進行試驗，確定了輕度UVA紫外線對纖維增強樹脂基復合材料的性能影響，為以后的室內纖維增強樹脂基復合材料制備和儲存提供了參考；

(2)本發明進一步明確了輕度UVA紫外線對樹脂基復合材料的影響機理，可以用以指導技術人員制備和保存室內復合材料；

(3)通過UVA段紫外線對樹脂基復合材料的性能影響，可以輔助確定和改善材料的生產和保存環境。

附圖說明

圖1為本發明的檢測方法流程圖；

圖2為碳纖維增強環氧樹脂基復合材料表面紅外光譜圖；

圖3為碳纖維增強環氧樹脂基復合材料未經紫外輻照的C1s譜圖；

圖4為碳纖維增強環氧樹脂基復合材料經15天輕度UVA紫外輻照的C1s譜圖；

圖5為碳纖維增強環氧樹脂基復合材料經45天輕度UVA紫外輻照的C1s譜圖；

圖6為輕度UVA紫外線輻照時間為0天、15天、30天和45天的碳纖維增強環氧樹脂基復合材料彈性模量和硬度；

圖7a-7d為輕度UVA紫外線輻照時間為0天、15天、30天和45天的碳纖維增強環氧樹脂基復合材料斷面在原子力顯微鏡下的表面起伏；

圖8為輕度UVA輻照時間為0天、15天、30天和45天的碳纖維增強環氧樹脂基復合材料的原子力顯微鏡三維圖像。