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碳/碳復(fù)合材料樹(shù)脂含量如何測(cè)量?

時(shí)間:2023/10/27閱讀:145
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  碳/碳復(fù)合材料是一種由兩種或更多種物質(zhì)制成的材料,這些物質(zhì)具有不同的物理或化學(xué)性質(zhì),而組合在一起則會(huì)產(chǎn)生出不同于這些組成元素的新材料。在碳復(fù)合材料中,一種或者多種材料被嵌入到一種碳含有的基礎(chǔ)材料中。在碳復(fù)合材料中,通常有兩個(gè)主要的組成部分:基體和增強(qiáng)材料?;w通常是一種樹(shù)脂,它的作用是分散和轉(zhuǎn)移加載到增強(qiáng)材料。而增強(qiáng)材料則通常是一種碳纖維,它的作用是提供強(qiáng)度和剛度。
 
  碳復(fù)合材料的優(yōu)點(diǎn)包括高強(qiáng)度、高剛度、低密度(輕量化)、高耐熱性、良好的抗腐蝕性和疲勞性能等。這些優(yōu)點(diǎn)使得碳復(fù)合材料在航空航天、汽車、體育設(shè)備、建筑和其他許多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。
 
  碳復(fù)合材料的樹(shù)脂含量是非常關(guān)鍵的一個(gè)參數(shù)。它直接影響到復(fù)合材料的性能,包括強(qiáng)度、硬度、耐熱性等。具體的樹(shù)脂含量,主要取決于制作碳碳復(fù)合材料的具體工藝和應(yīng)用需求。
 
  一般來(lái)說(shuō),樹(shù)脂含量可能會(huì)在10%到30%之間,但這并不是固定的。在某些特別的應(yīng)用場(chǎng)景中,例如航空航天或者高性能汽車制造,可能會(huì)需要更高或者更低的樹(shù)脂含量。
 
  如何測(cè)量碳/碳復(fù)合材料樹(shù)脂含量?
 
  1、熱引力分析(TGA): 這是一種經(jīng)常用來(lái)測(cè)量樹(shù)脂含量的方法。在TGA分析中,樣品在特定的溫度下被加熱,并且在整個(gè)加熱過(guò)程中測(cè)量其質(zhì)量的變化。因?yàn)闃?shù)脂和碳纖維在不同的溫度下會(huì)分解,所以通過(guò)測(cè)量質(zhì)量的變化可以決定樹(shù)脂的含量。
 
  2、化學(xué)溶解法: 這種方法涉及到使用一個(gè)特定的溶劑,可以溶解樹(shù)脂但不會(huì)溶解碳纖維。通過(guò)測(cè)量溶解前后的質(zhì)量變化,可以計(jì)算出樹(shù)脂的含量。
 
  3、紅外光譜法: 紅外光譜法可以用來(lái)分析復(fù)合材料中的化學(xué)成分。樹(shù)脂和碳纖維吸收紅外光的方式是不同的,因此可以通過(guò)比較不同的吸收峰來(lái)確定樹(shù)脂的含量。
 
  4、低場(chǎng)核磁法:樹(shù)脂存在核磁共振氫信號(hào),通過(guò)對(duì)NMR信號(hào)進(jìn)行采樣,獲取樹(shù)脂核磁信號(hào),從而進(jìn)行定量測(cè)量,是一種在線、無(wú)損、快速的技術(shù)。整個(gè)過(guò)程無(wú)需試劑,可重復(fù)實(shí)驗(yàn),2min即可完成測(cè)試。
 
  低場(chǎng)核磁測(cè)定碳/碳復(fù)合材料樹(shù)脂含量的原理
 
  低場(chǎng)核磁法是研究高分子材料中分子動(dòng)力學(xué)的一種非常重要和有效的手段。該技術(shù)的一個(gè)重要特點(diǎn)是可以通過(guò)合理的實(shí)驗(yàn)方法,實(shí)現(xiàn)對(duì)研究體系中從低頻(Hz)到中頻(kHz)乃至高頻(MHz)范圍內(nèi)分子運(yùn)動(dòng)的觀測(cè)。因此。核磁法非常適合研究高分子體系中各類不同尺度分子運(yùn)動(dòng),高分子材料中分子運(yùn)動(dòng)與交聯(lián)密度密切相關(guān),通過(guò)分子運(yùn)動(dòng)的信息即可反映樣品的特性。
 
  樹(shù)脂存在核磁共振氫信號(hào),通過(guò)對(duì)NMR信號(hào)進(jìn)行采樣,獲取樹(shù)脂核磁信號(hào),從而進(jìn)行定量測(cè)量。在測(cè)試之前,根據(jù)確定的標(biāo)準(zhǔn)曲線,確定核磁信號(hào)強(qiáng)度與樹(shù)脂含量的關(guān)系,可在30秒-2分鐘內(nèi)測(cè)得樹(shù)脂含量。

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