[發明專利]非飽和浸漬纖維/樹脂預浸料的氣體面內滲透率測試方法

有效

• 申請號: 201910979822.1
• 申請日: 2019-10-15
• 公開（公告）號: CN110779846B
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 李敏;顧軼卓;王高鵬;王紹凱;張佐光
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 北京冠和權律師事務所 11399
• 代理人: 李建華

1.一種非飽和浸漬纖維/樹脂預浸料面內氣體滲透率測試系統，其特征在于：該系統包括提供真空負壓的真空系統、測試模腔系統、流量測量及數據采集系統和加熱冷卻系統；所述真空系統為可調節及觀測真空度的真空泵，具有連接測試模腔的管路；所述測試模腔系統分為三個腔室，均置于鋁板之上，分別為連接真空泵的出氣口腔室、放置有預浸料且僅允許氣體沿預浸料鋪層面內方向流通的中間測試腔室、連接大氣及流量測試系統的進氣口腔室；所述測試模腔系統整體被真空袋密封；待測試樣平鋪于所述測試模腔之內，除了在預浸料鋪層面內方向上的兩端之外，預浸料的上下表面及側面被密封膠帶環向包覆而密封，所述待測試樣的兩端分別設有置于透氣氈之上的進氣口和出氣口；所述流量測試及數據采集系統由質量流量計及數據采集軟件構成；所述加熱冷卻系統置于鋁板之下，用于控制待測試樣的溫度；

所述待測試樣為單層或多層的非飽和浸漬纖維/樹脂預浸料鋪層，預浸料浸漬程度為30％～95％，非飽和浸漬纖維/樹脂預浸料中纖維未被樹脂完全浸漬，內部存在部分干纖維通道，能促進鋪層內部夾雜空氣、水分和揮發性物質排出預浸料鋪層。

2.根據權利要求1所述的測試系統，其特征在于：所述真空泵和所述出氣口之間設有真空表、壓力調節閥門；所述質量流量計測試量程為2-500sccm；所述數據采集系統由軟件和電腦構成，通過質量流量計的RS485接口連接電腦后，實時記錄流量數據。

3.根據權利要求1所述的測試系統，其特征在于：所述加熱冷卻系統至少具有制冷片、散熱片和控制電路。

4.根據權利要求1所述的測試系統，其特征在于：預浸料形式包括單向預浸料和織物預浸料，纖維織物為平紋織物、斜紋織物、緞紋織物或無褶皺織物；所述預浸料為適用于各種樹脂體系預浸料，包括環氧樹脂、聚酰亞胺樹脂、酚醛樹脂、氰酸酯樹脂；試樣尺寸根據測試模腔鋁板的尺寸而確定，厚度由鋪層數量決定，單層或多層預浸料。

5.根據權利要求4所述的測試系統，其特征在于：所述待測試樣以單向鋪層、正交鋪層或準各向同性鋪層方式平鋪于所述測試模腔系統的鋁板上。

6.一種應用權利要求1-5中任一項所述的測試系統測量氣體滲透率的方法，包括如下步驟：

(1)將模腔的進氣口密封，啟動與模腔的出氣口相連通的抽真空裝置來檢驗測試模腔系統是否漏氣；

(2)若步驟(1)的檢驗結果為不漏氣，將測試模腔出氣口室連接氣體流量計后接通大氣，大氣壓力為P_a；打開真空泵，觀察流量計讀數，待流量較為平穩時，此時則為穩態氣流，記錄流量數據Q，讀取真空表壓力示數并記錄絕對壓力P_v；

(3)若測試溫度不是室溫或希望精確控制試樣在某一溫度，則將腔體的溫度通過控溫裝置設置為測試溫度T，待溫度達到設定值并穩定后開始測試，根據溫度-粘度計算公式得到對應的氣體粘度μ_T；

(4)根據滲透率計算公式計算氣體面內滲透率。

7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于：所述溫度-粘度公式為其中，T₀、μ₀分別表示參考溫度和相應粘度，C_s表示和氣體種類有關的常數，對于空氣為117K。

8.根據權利要求6所述的方法，其特征在于：所述滲透率計算公式為其中，μ_T表示溫度為T時空氣的粘度，L和A分別表示所述待測試樣的長度和橫截面積。

9.根據權利要求6所述的方法，其特征在于：在步驟(1)中，判斷漏氣與否的標準是：抽真空五分鐘后關閉真空泵與測試模腔之間的閥門，然后觀察真空壓力變化，讀取關閉閥門后第五到第十分鐘的真空壓力降低幅度，若不超過3.7kPa，則認為不漏氣，若超過3.7kPa，則認為漏氣，需重新密封測試模腔系統；所述步驟(1)中還包括利用密封膠帶及真空袋將所述測試模腔進行密封的步驟。

10.根據權利要求6所述的方法，其特征在于：在步驟(2)中，所述絕對壓力P_v的范圍為0-P_a；在步驟(3)中，所述測試溫度T的范圍為10-40℃；在步驟(4)中，所述氣體面內滲透率測試范圍覆蓋10^-17-10^-12m²。