一种玻璃纤维复合材料湿热性能的快速评价方法与流程

发明属于结构复合材料的技术领域，涉及一种玻璃纤维复合材料湿热性能的快速评价方法。

背景技术：

连续玻璃纤维增强树脂基复合材料自面世后，由于其良好的力学性能和较低的密度，在包括航空、航天、建筑、船舶等多个领域得到了广泛应用。在实际应用中，复合材料往往暴露在各种湿热、盐雾、日晒等环境中，这些环境因素，尤其是湿热环境，是复合材料力学性能下降的最主要原因，也是复合材料应用性能的一个重要指标。

复合材料的湿热性能影响因素众多，在基础材料方面包括纤维、树脂、纤维-树脂界面等，在制样方面涉及工艺性各参数，在环境方面涉及环境参数和材料的结构，因此从单一的各组分材料性能评价出发往往难以得到与最终材料相符合的结果。

目前所用的大多数方法是对复合材料之间进行长时间湿热老化，再测试其性能，可采用的吸湿标准有faa标准和航空工业标准，但这些湿热老化试验往往持续时间长达一个月以上甚至半年多，严重影响材料研发的进度。

技术实现要素：

本申请实施例示出一种玻璃纤维复合材料湿热性能的快速评价方法，以缩短玻璃纤维复合材料湿热性能检测的时间。

本申请实施例第一方面示出一种玻璃纤维复合材料湿热性能快速评价方法，所述方法包括：

将连续玻璃纤维制备成浸胶纱试样，得到常规试样；

将所述常规试样进行水煮快速老化，水煮水浴温度为60℃～100℃，水煮时间为3h～48h，得到水煮实试样；

测试常规试样，以及，水煮实试样的拉伸强度、断裂延伸率、拉伸模量；

根据常规试样和水煮试样的拉伸强度、断裂延伸率、拉伸模量，分别计算保留率；

根据以上拉伸强度、断裂延伸率、拉伸模量以及保留率评价玻璃纤维复合材料湿热性能。

可选择的，所述将连续玻璃纤维制备成浸胶纱试样的过程中，单束纤维在浸胶轴上的自然扩展宽度小于2.5cm。

可选择的，制样时环境湿度需控制在40～60％，环境温度控制在20～28℃。

可选择的，水浴温度选择为70℃或96℃。

综上，本申请实施例示出的技术方案改进点如下：

本申请实施例示出种玻璃纤维复合材料湿热性能快速评价方法，本申请实施例示出的方法利用浸胶纱的快速制备、水煮老化和性能测试过程代替长时间的复合材料湿热老化性能评价，并通过优化条件控制，可以快速、准确、稳定地评价复合材料湿热老化性能，为复合材料的研发提供一种简洁快速途径。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例示出的一种玻璃纤维复合材料湿热性能的快速评价方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，但不能用来限制本发明的范围，即本发明不限于所描述的实施例，在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了零件-部件和连接方式的任何修改-替换和改进。

请参阅图1，本申请实施例第一方面示出一种玻璃纤维复合材料湿热性能快速评价方法，其特征在于，所述方法包括：

s101将连续玻璃纤维制备成浸胶纱试样，得到常规试样；

具体的，将连续玻璃纤维制备成浸胶纱试样，制样过程可参照gb/t20310-2006和其它类似标准，制样时环境湿度控制在30～85％，环境温度控制在18℃～30℃；

s102将所述常规试样进行水煮快速老化，水煮水浴温度为60℃～100℃，水煮时间为3h～48h，得到水煮实试样；

s103测试常规试样，以及，水煮实试样的拉伸强度、断裂延伸率、拉伸模量；

具体的，常规试样和水煮试样参照gb/t20310-2006和其它类似标准的方法测试浸胶纱拉伸强度、断裂延伸率、拉伸模量；

s104根据常规试样和水煮试样的拉伸强度、断裂延伸率、拉伸模量，分别计算保留率；

s105根据以上拉伸强度、断裂延伸率、拉伸模量以及保留率评价玻璃纤维复合材料湿热性能。

具体的，根据以上拉伸强度、断裂延伸率、拉伸模量以及保留率评价玻璃纤维复合材料湿热性能，保留率越高复合材料耐湿热性能越好，可针对不同批次不同种类试样进行评价。

本申请实施例示出的方法利用浸胶纱的快速制备、水煮老化和性能测试过程代替长时间的复合材料湿热老化性能评价，并通过优化条件控制，可以快速、准确、稳定地评价复合材料湿热老化性能，为复合材料的研发提供一种简洁快速途径。

实施例1：某两不同批次玻璃纤维复合材料需要进行全面性能评价确定是否可用，而湿热性能是其中最耗时间的评价项目，为避免造成大量的人力、物力损失，需要提前预估这两批次玻璃纤维复合材料的湿热性能。

实施例1针对这种情况给出解决方案。

(1-1)将两批次连续玻璃纤维(a批次和b批次)、已评价过性能且符合要求的一批次玻璃纤维(c批次)的分别制备成浸胶纱试样，制样标准采用gb/t20310-2006，利用机器制样时，单根纤维在浸胶轴上的自然扩展宽度小于1cm(通过调节绕纱滚轴和压胶滚轴来实现)，制样时湿度控制为48±3％，温度控制在21±1℃；

(1-2)将制备好的浸胶纱试样进行水煮快速老化，水煮水浴温度为96℃，水煮时间为6h，水煮时确保各试样在水浴中处于相近位置且避免高密度堆叠；

(1-3)将三批次的常规试样和水煮试样各取十根，按照gb/t20310-2006的方法测试浸胶纱拉伸强度、断裂延伸率、拉伸模量，并根据常规试样和水煮试样的相应性能计算保留率；

(1-4)评价结果表明，a批次的各性能与c批次接近，b批次仅常规试样性能与c批次相近，但湿热性能及保留率较低，认为a批次满足要求，而b批次不符合要求。

实施例2：

本发明技术方案的实施过程如下：

某两不同批次玻璃纤维复合材料全面性能评价后发现其湿热性能差异很大，但其原因一直难以找到，故对这两批次玻璃纤维复合材料的进行了三组快速湿热性能评价，寻找性能异常原因。实施例2针对这种情况给出解决方案。

(2-1)将两批次连续玻璃纤维(d批次和e批次)、已评价过性能的一批次玻璃纤维(c批次)的分别制备成浸胶纱试样，制样标准采用gb/t20310-2006，利用机器制样时，单根纤维在浸胶轴上的自然扩展宽度小于0.8cm，制样时环境湿度控制为57±3％，环境温度控制在25±1℃；

(2-2)将制备好的浸胶纱试样进行水煮快速老化，水煮水浴温度为70℃，水煮时间为18h或24h，水煮时确保各试样在水浴中处于相近位置且避免高密度堆叠；

(2-3)将三批次的常规试样和水煮试样各取十根，按照gb/t20310-2006的方法测试浸胶纱拉伸强度、断裂延伸率、拉伸模量，并根据常规试样和水煮试样的相应性能计算保留率；重复(2-1)～(2-3)步骤3次；

(2-4)评价结果表明，d、e、c批次快速湿热后的各性能以及保留率均相近，故认为是复合材料全面性能评价过程中工艺控制造成的问题。对工艺条件过程进行排查，最终找到原因，优化工艺后最终复合材料性能改善。

表1.评价方法所需要的时间对比

可比性。表2中两种纤维分属两批次，复合材料在干态下力学性能相近不具有区分度，但湿态下性能差异较大，利用快速评价方法，可见仅仅经过6h或24h处理，其强度保留率即与faa标准吸湿后的复合材料湿热性能保留率相当，并且两批次纤维具有很好的区分度。

表2.快速评价方法和所需要的时间对比

稳定性。本发明的评价方法对主观因素如样品筛选敏感性较小，如表3所示，三批次均在常规力学测试误差的范围内。同一批次材料在一年里不同时期重复测试得到的结果稳定具有可比性，如表4所示。

表3.筛样对96℃水煮6h后性能导致的差异

表4.同一试样在不同时期不同次进行评估的差异性

同样表4中未经本发明的评价方法条件控制，通过简单水煮，水煮后性能差异性可达10～20％以上，尽管干态力学性能仍然几乎无差异，但湿热处理后性能的差异性已导致难以对复合材料的湿热性能作出有效评估。

本申请实施例示出种玻璃纤维复合材料湿热性能快速评价方法，本申请实施例示出的方法利用浸胶纱的快速制备、水煮老化和性能测试过程代替长时间的复合材料湿热老化性能评价，并通过优化条件控制，可以快速、准确、稳定地评价复合材料湿热老化性能，为复合材料的研发提供一种简洁快速途径。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参照附图并结合实施例来详细说明本申请。

以上所述仅为本申请的实施例而已，本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定步骤和结构。并且，为了简明起见，这里省略对已知方法技术的详细描述。在不脱离本发明的范围的情况下对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改-等同替换-改进等，均应包含在本申请的权利要求范围内。