天然纤维织物面内非饱和渗透率的测量方法
【专利摘要】本发明涉及天然纤维织物面内非饱和渗透率的测量方法，具体地，公开了一种测量方法，包括步骤：(1)提供一铺设有待测样品的纤维面内非饱和渗透率的测量装置；(2)测定并计算待测样品在第一测试液中的面内非饱和渗透率K0，第一测试液不使所述待测样品产生吸收膨胀现象；(3)测定并计算待测样品在第二测试液中的面内非饱和渗透率Kend，并记录第二测试液充满模具的时间tend，第二测试液使所述待测样品产生吸收膨胀现象；(4)根据公式K=K0-(K0-Kend)/（tend）2*t2计算得到待测样品不同时间的面内非饱和渗透率，并且步骤（2）和/或步骤（3）中测试液的流量恒定。本发明的测量方法可对天然纤维织物的非饱和渗透率进行快速、准确的测定，具有测试数据重复性好，数值稳定的特点。
【专利说明】天然纤维织物面内非饱和渗透率的测量方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及材料测试领域，具体地涉及一种各向同性天然纤维织物面内非饱和渗 透率的测量方法。 ^
【背景技术】
[0002]天然纤维复合材料具有密度低、隔热、价廉、资源丰富、可降解、可再生等优点，使 其在建筑工业、交通运输等领域的应用与日俱增。近年来，国内外主要采用成型效率高、环 境污染少、工业成本低的复合材料液体模塑成型技术 （LCM技术）来制备高性能天然纤维复 合材料。而天然纤维织物的渗透率是制约LCM技术成功制备天然纤维复合材料与否的关键 因素，但是由于天然纤维织物与玻璃纤维等合成纤维有着明显的差别，如织物具有不同的 结构、不同的编织方式以及与树脂接触界面方式不同，国际上尚未有测试天然纤维织物的 非饱和渗透率标准方法。
[0003]纤维织物的渗透率分为饱和渗透率和非饱和渗透率，其主要差别在于饱和渗透率 主要是控制测试液体在模腔中的宏观流动，而非饱和渗透率是控制流动前沿，与复合材料 制品的干斑、孔隙等缺陷相关。
[0004]传统的测试非饱和渗透率的方法主要是针对玻璃纤维等没有吸收膨胀现象的合 成纤维。但由于天然纤维织物的成分不同于合成纤维，因此简单地将测试合成纤维非饱和 渗透率的方法应用于天然纤维织物显然是行不通的。
[0005]因此，开发一种天然纤维面内非饱和渗透率的测量方法对于天然纤维复合材料的 制备具有重要意义。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种各向同性天然纤维织物面内非饱和渗透率的测量方法。 [0007]本发明的第一方面提供了一种测量方法，包括步骤：
[0008] (1)提供一纤维面内非饱和渗透率的测量装置，所述测量装置的模具内铺设有待 测样品；
[0009] (2)测定并计算待测样品在第一测试液中的面内非饱和渗透率K。，所述第一测试 液不使所述待测样品产生吸收膨胀现象；
[0010] (3)测定并计算待测样品在第二测试液中的面内非饱和渗透率Kend，并记录第二测 试液充满模具的时间tend，所述第二测试液使所述待测样品产生吸收膨胀现象；
[0011] ⑷根据公式K=KQ-(K。-〇/ (tmd) 2*t2计算得到待测样品不同时间的面内非饱 和渗透率，
[0012] 并且所述测量方法具有以下一种或两种特征：
[0013] (i)步骤（2)中，在第一测试液的流量恒定的条件下测定所述面内非饱和渗透率 K〇；
[0014] (ii)步骤⑶中，在第二测试液的流量恒定的条件下测定所述面内非饱和渗透率 Kend。
[0015]在另一优选例中，步骤（1)中，所述待测样品为天然纤维织物。
[0016]在另一优选例中，所述天然纤维织物包括：天然纤然〒奸纹?口物 _7]縣-优选例中，步骤⑴中，所述待测样品铺设方式包括单向铺层^隹各向同 性铺层。
[0018] 在另一优选例中，所述铺层的层数为3_20层，优选为5_ 1〇层。
[0019] 在另一优选例中，步骤（2)中，所述第一测试液的流量为100 ~ 500ml/min，较佳地 为 150-250ml/min。
[0020]在另一优选例中，步骤（3)中，所述第二测试液的流量为100 - 5〇〇ml/min，较佳地 为 150-250ml/min。
[0021]在另一优选例中，步骤（2)中，所述第一测试液的粘度为50 一 1〇〇〇mpa. s ;和/或 步骤（3)中，所述第二测试液的粘度为50 - lOOOmpa. s。
[0022]在另一优选例中，步骤（2)中，所述第一测试液选自下组：矿物油、机油、硅油。 [0023]在另一优选例中，步骤（3)中，所述第二测试液选自下组：乙烯基树脂、酚醛树脂、 环氧树脂、不饱和树脂。
[0024]在另一优选例中，步骤⑵中，所述第一测试液的温度为10 - locrc，较佳地为 20-50。。。
[0025]在另一优选例中，步骤⑶中，所述第二测试液的温度为1〇 - loot;，较佳地为 20-50。。。
[0026] 在另一优选例中，所述测量装置包括：
[0027] 容器，所述容器用于盛装第一测试液和第二测试液；
[0028] 微型齿轮泵，所述微型齿轮泵的进口与所述容器相连；
[0029]模具，所述模具的注胶口与所述微型齿轮泵的出口相连，所述模具的模腔中设有 压力传感器；
[0030] 数据采集装置，所述数据采集装置与所述压力传感器相连；以及
[0031] 摄像装置，所述摄像装置用于拍摄所述模具内测试液流动前锋位置。
[0032] 在另一优选例中，步骤（2)中，向所述测量装置的模具中加入第一测试液，使其流 速恒定地在模具中以注胶口为圆心向四周均匀地流动，采集压力传感器的数据，并根据达 西定律推广式得到面内非饱和渗透率Κ〇，
[0033] 其中，
【权利要求】
1. 一种测量方法，其特征在于，包括步骤： (1) 提供一纤维面内非饱和渗透率的测量装置，所述测量装置的模具内铺设有待测样 品； (2) 测定并计算待测样品在第一测试液中的面内非饱和渗透率&，所述第一测试液不 使所述待测样品产生吸收膨胀现象； (3) 测定并计算待测样品在第二测试液中的面内非饱和渗透率Kmd，并记录第二测试液 充满模具的时间tmd，所述第二测试液使所述待测样品产生吸收膨胀现象； (4) 根据公式KA-O^-O/ (tmd) 2*t2计算得到待测样品不同时间的面内非饱和渗 透率， 并且所述测量方法具有以下一种或两种特征： (i) 步骤（2)中，在第一测试液的流量恒定的条件下测定所述面内非饱和渗透率 (ii) 步骤（3)中，在第二测试液的流量恒定的条件下测定所述面内非饱和渗透率Kmd。
2. 如权利要求1所述的测量方法，其特征在于，步骤⑵中，所述第一测试液的流量为 100 - 500ml/min。
3. 如权利要求1所述的测量方法，其特征在于，步骤⑶中，所述第二测试液的流量为 100 - 500ml/min。
4. 如权利要求1所述的测量方法，其特征在于， 步骤（2)中，所述第一测试液的粘度为50 - lOOOmpa. s ;和/或 步骤（3)中，所述第二测试液的粘度为50 - lOOOmpa. s。
5. 如权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述测量装置包括： 容器，所述容器用于盛装第一测试液和第二测试液； 微型齿轮泵，所述微型齿轮泵的进口与所述容器相连； 模具，所述模具的注胶口与所述微型齿轮泵的出口相连，所述模具的模腔中设有压力 传感器； 数据采集装置，所述数据采集装置与所述压力传感器相连；以及 摄像装置，所述摄像装置用于拍摄所述模具内测试液流动前锋位置。
6. 如权利要求5所述的测量方法，其特征在于，步骤⑵中，向所述测量装置的模具中 加入第一测试液，使其流速恒定地在模具中以注胶口为圆心向四周均匀地流动，采集压力 传感器的数据，并根据达西定律推广式得到面内非饱和渗透率
式中：rQ-注胶口半径（m) 心一流动前沿半径(m) μ-测试液粘度（Pa · s) ε -待测样品的孔隙率 ΔΡ-测试液通过半径为rf时的压力差（Pa) td -第一测试液充满模具时间（S)。
7. 如权利要求5所述的测量方法，其特征在于，步骤⑶中，向所述测量装置的模具中 加入第二测试液，使其流速恒定地在模具中以注胶口为圆心向四周均匀地流动，采集压力 传感器的数据，并根据达西定律推广式得到面内非饱和渗透率Kmd，
式中Wf、μ、ε、ΛΡ同权利要求6所定义。
8. 如权利要求5所述的测量方法，其特征在于，所述装置还包括变频器，所述变频器与 所述微型齿轮泵相连并且用于调节微型齿轮泵转速。
9. 如权利要求5所述的测量方法，其特征在于，所述装置还包括流量计，所述流量计设 置在所述模具的注胶口与微型齿轮泵的出口之间。
10. 如权利要求5所述的测量方法，其特征在于，所述压力传感器分布在以模具注胶口 为圆心的圆周上。
【文档编号】G01N15/08GK104297121SQ201310301828
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2013年7月17日 优先权日:2013年7月17日
【发明者】蔡晶, 祝颖丹, 秦永利, 孟令军, 滑聪, 徐海兵, 范欣愉 申请人:中国科学院宁波材料技术与工程研究所