[发明专利]UVA紫外线辐照对树脂基复合材料损伤的检测方法

说明书

技术领域

本发明属于纤维增强树脂基复合材料性能测试技术领域，具体地说，涉及一种UVA紫外线对纤维增强树脂基复合材料损伤的检测方法。

背景技术

现有研究表明，对树脂基复合材料性能有影响的环境因素包括温度、湿度和光照等，其中光照主要来源于太阳光和日光灯。紫外辐射对树脂基复合材料性能有一定的影响。紫外辐射划分为A波段(320～400nm)，B波段(275～320nm)，和C波段(200～275nm)，并分别称之为UVA、UVB和UVC。太阳辐照中的UVC几乎完全被臭氧层吸收；UVB大部分被臭氧层所吸收，只有不足2％能到达地球表面，且无法穿透大部分的玻璃及透明塑料；而UVA紫外线则具有很强的穿透力，超过98％的UVA紫外线能穿透臭氧层和云层到达地球表面，并且能够穿透大部分透明玻璃和塑料，日光灯发出的紫外线波长也在UVA的波段范围内。

目前UVA紫外光对树脂基复合材料的性能影响，没有人做过相关研究，对于两者之间的关系不很明了，因此也就很难对复合材料的生产和存放环境作出任何改善。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种轻度UVA紫外线辐照对树脂基复合材料损伤的检测方法，通过特定波段的紫外线对树脂基复合材料的辐照，检测到树脂基复合材料的表面损伤，并给现有的复合材料生产制备和存放提供技术指导。

为了达到上述目的，根据本发明的UVA紫外线辐照对树脂基复合材料损伤的检测方法包括以下步骤：

第一步，确定UVA紫外线的强度。针对现有的紫外线波段的分布情况，对于大气环境中的树脂基复合材料可能产生影响的主要是UVA波段的紫外光，因此本发明中确定对树脂基复合材料进行辐照的紫外光的波长范围为320～400nm，辐照度为150μw/cm²～400μw/cm²。

第二步，对树脂基复合材料进行预处理。所述树脂基复合材料为纤维增强树脂基复合材料，可以是玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料，碳纤维增强环氧树脂基复合材料，碳纤维增强改性酚醛树脂基复合材料，玻璃纤维增强改性酚醛树脂基复合材料。进行衰减全反射-傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)实验、X射线光电子能谱(XPS)、表面接触角实验试样所需处理过程：切至所需尺寸，并使用丙酮清洗材料表面；进行纳米压痕和原子力显微镜实验试样所需处理过程：切样，镶样，磨样，抛光，直到在金相显微镜下显示没有划痕。

第三步，使用UVA紫外线对树脂基复合材料进行辐照，辐照时间为15天～45天。所用仪器为WFH-203B暗箱式三用紫外分析仪，其波长λ：320～400nm；峰值λp为365nm，紫外辐照度为200μw/cm²。

第四步，对树脂基复合材料进行表面性能测试，树脂基复合材料表面化学组成发生变化，其中C含量减少5％～10％；O含量增加15％～25％；C/O含量减少20％～30％；表面浸润性不变；表面硬度增加2％～25％；表面模量增加15％～110％；表面形貌起伏范围增加了80％～400％；表面粗糙度增加10％～95％。

本发明的优点在于：

(1)通过轻度UVA紫外线辐照对室内纤维增强树脂基复合材料进行试验，确定了轻度UVA紫外线对纤维增强树脂基复合材料的性能影响，为以后的室内纤维增强树脂基复合材料制备和储存提供了参考；

(2)本发明进一步明确了轻度UVA紫外线对树脂基复合材料的影响机理，可以用以指导技术人员制备和保存室内复合材料；

(3)通过UVA段紫外线对树脂基复合材料的性能影响，可以辅助确定和改善材料的生产和保存环境。

附图说明

图1为本发明的检测方法流程图；

图2为碳纤维增强环氧树脂基复合材料表面红外光谱图；

图3为碳纤维增强环氧树脂基复合材料未经紫外辐照的C1s谱图；

图4为碳纤维增强环氧树脂基复合材料经15天轻度UVA紫外辐照的C1s谱图；

图5为碳纤维增强环氧树脂基复合材料经45天轻度UVA紫外辐照的C1s谱图；

图6为轻度UVA紫外线辐照时间为0天、15天、30天和45天的碳纤维增强环氧树脂基复合材料弹性模量和硬度；

图7a-7d为轻度UVA紫外线辐照时间为0天、15天、30天和45天的碳纤维增强环氧树脂基复合材料断面在原子力显微镜下的表面起伏；

图8为轻度UVA辐照时间为0天、15天、30天和45天的碳纤维增强环氧树脂基复合材料的原子力显微镜三维图像。