[發明專利]一種聚合物熱流深度吸收系數演變規律的測試方法

有效

• 申請號: 201710608148.7
• 申請日: 2017-07-24
• 公開（公告）號: CN107356630B
• 公開（公告）日: 2019-05-17
• 發明（設計）人: 龔俊輝;王志榮;陳怡璇
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20
• 代理公司: 南京品智知識產權代理事務所(普通合伙) 32310
• 代理人: 奚曉寧;陸群

1.一種聚合物熱流深度吸收系數演變規律的測試方法，其特征在于：步驟如下

（1）選定特定厚度l待測紅外半透明聚合物樣件若干；

（2）在氮氣氣氛下進行材料熱解預實驗，在錐型量熱儀上預先設定好恒定熱流，并用水冷熱流計標定距輻射熱源特定距離處熱流大小，標準距離為25mm，標定好熱流后按錐型量熱儀標準步驟進行氮氣氣氛下的樣件熱解預實驗,實驗前在樣件背面貼一熱電偶，當熱電偶所測溫度達到材料熱解溫度時終止實驗，并記錄實驗時間，每次實驗重復三次，三次實驗平均值為最終熱解時間t；

（3）常溫下固定厚度材料深度吸收系數κ測定，將水冷熱流計水平放置在步驟2中標準位置，關閉擋板，在水冷熱流計上方放置一與待測樣件大小相同的石膏板，石膏板中心打一圓孔使輻射熱流能通過石膏板照射到熱流計上表面，該圓孔直徑與樣件之下熱流計直徑相同，打開輻射源調節輻射源溫度，使熱流計所測熱流與步驟2中熱流大小相同，即I₀，關閉擋板；將待測樣件水平放置在水冷熱流計之上使下表面緊貼熱流計表面，放置石膏板在待測樣件之上，石膏板中心圓孔使輻射熱流能通過石膏板照射到樣件上表面中心處，該圓孔直徑與樣件之下熱流計直徑相同；打開擋板，記錄下打開前后20秒內熱流計所采集熱流，線性擬合打開擋板后采集的熱流數據，該擬合直線在打開擋板時刻對應的值即認為是常溫下透射過該厚度材料的熱流值，記為I；結合Beer-Lambert定律：I/I₀=(1-r)²e^-κl，間接計算出該厚度下材料的平均深度吸收系數：κ=[lnI₀(1-r)²-lnI]/l，其中r為材料的表面反射率，其值采用0.05；

（4）不同熱解階段材料深度吸收系數測定，根據步驟2所測熱解時間t，將熱解過程分為10段，每段時間為0.1t；在步驟2標定的熱流下按標準步驟進行錐型量熱儀下的熱解實驗，此時樣件背面無需貼熱電偶；當熱解實驗進行到0.1t時刻，關閉輻射源擋板，取出樣件并冷卻至室溫，測量材料的平均厚度，再按步驟3方法測定常溫下該時刻樣件的深度吸收系數；需注意的是此時樣件厚度已不再是樣件初始厚度，加熱受熱膨脹、發泡、碳化均會影響到樣件厚度，重復該0.1t時間內測試過程三次，三次所測深度吸收系數平均值即為該時刻最終的深度吸收系數；按同樣方法測量0、0.1t、0.2t、0.3t直至t時刻材料的深度吸收系數；

（5）擬合該熱流下深度吸收系數隨時間的演變規律κ=κ(t)，不同材料數學表達式會有差異；

（6）系列改變熱流大小，重復步驟2-5，歸納二元擬合深度吸收系數隨熱流及時間的最終演變規律κ=κ(I,t)。

2.根據權利要求1所述的一種聚合物熱流深度吸收系數演變規律的測試方法，其特征在于：步驟（1）中待測樣件及測試設備準備，選定一種需要測定其深度吸收系數的紅外半透明聚合物板材，要求材料加工過程采用澆筑工藝；所有切割過程采用激光切割，不能采用機械切割；加工成型樣件厚度均勻，厚度誤差要求不大于0.01mm。

3.根據權利要求1所述的一種聚合物熱流深度吸收系數演變規律的測試方法，其特征在于：步驟（2）中在氮氣氣氛下進行材料熱解預實驗，打開錐型量熱儀，固定好水冷熱流計位置為標準位置，即熱流計上表面與輻射源下表面距離為25mm且熱流計在輻射源正下方中心位置處；打開輻射熱源調節加熱錐溫度使熱流計采集到的熱流為20kW/m²并維持30分鐘以上。

4.根據權利要求1所述的一種聚合物熱流深度吸收系數演變規律的測試方法，其特征在于：所述的聚合物為非碳化聚合物和碳化聚合物。