[发明专利]基于自由基含量预测热循环对聚合物基复合材料热膨胀系数影响的方法

权利要求书

1.一种基于自由基含量预测热循环对聚合物基复合材料热膨胀系数影响的方法，其特征在于，该方法的具体步骤为：

步骤一、选用聚合物基复合材料作为实验样品，在真空度小于1Pa的条件下，对所选用的实验样品进行热循环试验；设定每组热循环试验的热循环次数不少于200次，热循环试验的组数不少于3组；

所述步骤一中的实验样品的尺寸为：长度20mm～25mm，宽度5mm～6mm，厚度1mm～3mm；设定每次热循环的温度范围为-150℃～150℃；

设定实验样品周围的环境温度从150℃逐步降温至-150℃，降温速率为x，且0.2≥x＞0，单位是℃/min，再以升温速率x将环境温度从-150℃逐步升温至150℃；当实验样品周围的环境温度从150℃到-150℃，再从-150℃到150℃的过程即为一次热循环；

所述聚合物基复合材料为碳纤维复合材料；所述碳纤维复合材料为碳纤维氰酸酯树脂复合材料或碳纤维环氧树脂复合材料；

步骤二、每次热循环后均取出实验样品，并对取出的实验样品进行热膨胀系数测试；分别记录每组热循环试验的不同热循环次数下的热膨胀系数；计算各组热循环试验的相同热循环次数对应的热膨胀系数的平均值，得到不同热循环次数下的热膨胀系数变化规律；

步骤三、对步骤二中每次取出的实验样品进行自由基含量测试，计算各组热循环试验的相同热循环次数对应的自由基含量的平均值，得到不同热循环次数下的自由基含量变化规律；

步骤四、对比步骤二中的热膨胀系数随热循环次数的变化曲线和步骤三中的自由基含量随热循环次数的变化曲线，得出自由基含量和热膨胀系数均随着热循环次数的增加而减小，且自由基含量随着热循环次数的变化规律与热膨胀系数随着热循环次数的变化规律一致；

步骤五、对于某种需要测量热膨胀系数的聚合物基复合材料，按照步骤一至步骤三的方法，得到该聚合物基复合材料的热膨胀系数随热循环次数的变化规律和自由基含量随热循环次数的变化规律；在轨运行期间，只需要按照步骤三的方法测量该聚合物基复合材料的自由基含量；

步骤六、根据步骤五测量得到的自由基含量，通过查该聚合物基复合材料的热膨胀系数随热循环次数的变化规律和自由基含量随热循环次数的变化规律，来预测该聚合物基复合材料的热膨胀系数。

2.根据权利要求1所述的一种基于自由基含量预测热循环对聚合物基复合材料热膨胀系数影响的方法，其特征在于，所述步骤二的对每次热循环后取出的实验样品的热膨胀系数测试的过程需要在流量为50ml/min的氮气或氩气保护下进行；分别记录每组热循环试验的不同热循环次数下的热膨胀系数；

计算各组热循环试验的相同热循环次数对应的热膨胀系数的平均值，对测得的热膨胀系数进行处理分析，得到热循环试验的不同热循环次数下的热膨胀系数变化规律。

3.根据权利要求2所述的一种基于自由基含量预测热循环对聚合物基复合材料热膨胀系数影响的方法，其特征在于，所述步骤三通过调整设备的频率、磁场和增益，对取出的实验样品的自由基含量进行测试；

计算各组热循环试验的相同热循环次数对应的自由基含量的平均值，对测得的自由基含量进行处理分析，得到热循环试验的不同热循环次数下的自由基含量变化规律。