[發明專利]一種評價纖維增強復合材料界面性能的方法及其應用

有效

• 申請號: 202011439114.8
• 申請日: 2020-12-11
• 公開（公告）號: CN112666051B
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發明（設計）人: 張揚;張一川;王峰
• 申請（專利權）人: 中航復合材料有限責任公司
• 主分類號: G01N13/00
• 分類號: G01N13/00;G01N5/04;G01N3/24;G01N23/2273;G06F30/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種評價纖維增強復合材料界面性能的方法，其特征在于：包括以下步驟：

(1)將上漿劑涂覆在纖維上，測試得到以下界面性能指標：

R：上漿后纖維表面粗糙度，nm；

K：50m纖維絲束起毛量，mg；

S：纖維表面上漿劑含量，％；

O：纖維表面氧元素與硅元素比例，％；

(2)將測試得到的界面性能指標代入以下模型中進行迭代擬合，得到分析數據組，據此評價復合材料的界面性能；

其中，指標Y是一個無量綱的參數；p1-p7因子是描述不同界面性能指標對復合材料界面性能影響的權重參數，其中p2、p5、p7因子對應上漿后纖維表面粗糙度，p1因子對應50m纖維絲束起毛量，p4因子對應纖維表面上漿劑含量，p3、p6因子對應纖維表面氧元素與硅元素比例。

2.根據權利要求1所述的評價纖維增強復合材料界面性能的方法，其特征在于：步驟(1)中，所述纖維為玻璃纖維，復合材料的基體樹脂為環氧樹脂。

3.根據權利要求1所述的評價纖維增強復合材料界面性能的方法，其特征在于：步驟(1)中，上漿后纖維表面粗糙度R采用掃描電鏡或原子力纖維鏡進行測試。

4.根據權利要求1所述的評價纖維增強復合材料界面性能的方法，其特征在于：步驟(1)中，50m纖維絲束起毛量K的測試方法為：稱取50m纖維絲束，精確至0.1mg，記為W1，將絲束按八邊形互不接觸的纏繞在支架上，固定在兩端有過濾網的箱體中，箱體一端放置排風扇；排風90min后取出纖維，稱重W2，按下式計算起毛量：

K＝W1-W2。

5.根據權利要求1所述的評價纖維增強復合材料界面性能的方法，其特征在于：步驟(1)中，纖維表面上漿劑含量S的測試方法為：稱取5.0g纖維，精確至0.1mg，記為W1，用濾紙包好放入索氏提取器，在圓底燒瓶中倒入150-170mL丙酮，安裝萃取回流裝置，調節恒溫水浴溫度為86-90℃，回流速度6-7min/次，從第一次回流開始計時，加熱90min后取出纖維，烘干稱重記為W2，按下式計算上漿劑含量：

6.根據權利要求1所述的評價纖維增強復合材料界面性能的方法，其特征在于：步驟(1)中，纖維表面氧元素與硅元素比例O的測試方法為：對纖維進行X射線光電子能譜分析，通過對XPS結果中各元素分峰的積分面積得到O/Si比。

7.一種如權利要求1-6中任一項所述的評價纖維增強復合材料界面性能的方法在優化或改進復合材料界面性能中的應用。

8.根據權利要求7所述的應用，其特征在于：所述應用包括以下步驟：

(1)將相同或不同的上漿劑分別涂覆在相同或不同的纖維上，分別進行測試，得到以下界面性能指標：

R：上漿后纖維表面粗糙度，nm；

K：50m纖維絲束起毛量，mg；

S：纖維表面上漿劑含量，％；

O：纖維表面氧元素與硅元素比例，％；

(2)將測試得到的界面性能指標分組構建樣本數據集，將多組數據分別代入以下模型中進行迭代擬合，得到多個分析數據組，據此評價復合材料的界面性能；

其中，指標Y是一個無量綱的參數；p1-p7因子是描述不同界面性能指標對復合材料界面性能影響的權重參數，其中p2、p5、p7因子對應上漿后纖維表面粗糙度，p1因子對應50m纖維絲束起毛量，p4因子對應纖維表面上漿劑含量，p3、p6因子對應纖維表面氧元素與硅元素比例。

9.根據權利要求8所述的應用，其特征在于：步驟(1)中，將不同的上漿劑分別涂覆在相同的纖維上，用于分析不同的上漿劑對復合材料界面性能的影響；或者將相同的上漿劑分別涂覆在不同的纖維上，用于分析不同的纖維對復合材料界面性能的影響；或者將不同的上漿劑分別涂覆在不同的纖維上，用于分析比較兩種復合材料界面性能的優劣。

10.根據權利要求8或9所述的應用，其特征在于：步驟(2)中，基于得到的多個分析數據組，通過比較Y值的大小和/或分析與上漿劑相關的各個界面性能指標的權重因子，評價涂覆有不同上漿劑的同種纖維或者涂覆有同種上漿劑的不同纖維或者涂覆有不同上漿劑的不同纖維制成纖維增強復合材料后界面性能的優劣，據此確定優選的上漿劑和/或纖維，優化或改進纖維增強復合材料的界面性能。