預(yù)浸料在線無損檢測方法和建模方法的研究

隨著航空航天技術(shù)不斷發(fā)展，對(duì)先進(jìn)復(fù)合材料質(zhì)量要求越來越高。預(yù)浸料是復(fù)合材料制備過程中間階段，其質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響復(fù)合材料的質(zhì)量。目前對(duì)預(yù)浸料制備過程中質(zhì)量監(jiān)測，國內(nèi)外進(jìn)行較多的研究，但真正實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線上在線監(jiān)測，還沒有見過報(bào)道。本項(xiàng)目在研究過程中開發(fā)近紅外光譜在線監(jiān)測技術(shù)。實(shí)時(shí)監(jiān)測預(yù)浸料制備過程中揮發(fā)分含量、樹脂含量和預(yù)固化度質(zhì)量指標(biāo)。采用偏最小二乘方法建立模型，預(yù)測揮發(fā)分含量、樹脂含量和預(yù)固化度，測量結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)方法相比，沒有顯著性差異，測量結(jié)果偏差在±2%。 為了提高樹脂在玻璃纖維中的浸透性，使用預(yù)處理爐除去表面浸潤劑，利用近紅外光譜在線監(jiān)測預(yù)浸料加工過程中玻璃布?xì)堄嘟檮┖?，使樹脂充分浸漬纖維布中。獲得的酚醛樹脂溶液固化過程的規(guī)律，分析其中的影響因素，得出酚醛樹脂溶液固化程度直接影響預(yù)浸料的揮發(fā)分含量和預(yù)固化度。同時(shí)發(fā)現(xiàn)酚醛樹脂溶液固化程度決定預(yù)浸料的固化溫度和時(shí)間。利用近紅外光譜實(shí)時(shí)在線監(jiān)測預(yù)浸料質(zhì)量，獲得預(yù)浸料制備過程中樹脂溶液濃度、壓膠輥間距和運(yùn)行速度對(duì)預(yù)浸料質(zhì)量影響的規(guī)律，提出預(yù)浸料的質(zhì)量控制方法。使用化學(xué)計(jì)量學(xué)方法建立模型，在建立模型過程中使用主成分分析、偏最小二乘等多種方法，得出揮發(fā)分含量、樹脂含量和預(yù)固化度模型的最佳光譜區(qū)間、主成分?jǐn)?shù)和最佳預(yù)處理方法。開發(fā)近紅外光譜無損在線監(jiān)測裝置，應(yīng)用航天院所的生產(chǎn)線上，提高預(yù)浸料的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。 目前在該項(xiàng)目資助下，已發(fā)表論文20余篇。其中第一作者發(fā)表預(yù)浸料和近紅外光譜SCI論文8篇，EI6篇。獲得授權(quán)發(fā)明專利10項(xiàng)，申請(qǐng)發(fā)明專利6項(xiàng)。獲得國家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)(2011)，和教育部優(yōu)秀成果獎(jiǎng)(2010),獲得哈爾濱市科技創(chuàng)新人才(2010)和哈爾濱工業(yè)大學(xué)優(yōu)秀青年教師 (2009)。受邀在第二屆亞洲近紅外光譜和全國第三屆近紅外光譜會(huì)議上作大會(huì)邀請(qǐng)報(bào)告。開發(fā)了具有獨(dú)立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、低成本在線監(jiān)測裝置（發(fā)明專利ZL200610010186.4），已經(jīng)通過對(duì)航天多個(gè)院所的現(xiàn)場試驗(yàn)，并把在線監(jiān)控裝置安裝在航天科工集團(tuán)第六研究院359廠的生產(chǎn)線上監(jiān)測3年，在航天科技集團(tuán)第四研究院43所進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)測3年，至今運(yùn)行良好，為企業(yè)帶來一定的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。目前以培養(yǎng)博士研究生2名，碩士研究生2名，本科生2名。 2100433B

為了滿足航空航天、武器裝備和能源等領(lǐng)域?qū)︻A(yù)浸料質(zhì)量的要求，本項(xiàng)目從新技術(shù)、新方法的發(fā)展出發(fā)，研究近紅外光譜在線監(jiān)測預(yù)浸料加工過程各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)，快速控制預(yù)浸料質(zhì)量。通過對(duì)建立模型方法的研究，提高模型預(yù)測的準(zhǔn)確度。.采用近紅外光譜在線監(jiān)測預(yù)浸料加工過程中玻璃布?xì)堄嘟檮┖俊渲瑢?duì)玻璃纖維的浸透率，提高樹脂在玻璃纖維中的浸透性。從理論上研究酚醛樹脂溶液濃度和預(yù)固化溫度等對(duì)預(yù)浸料質(zhì)量的影響，結(jié)合近紅外光譜分析結(jié)果，揭示加工過程中工藝參數(shù)的變化對(duì)預(yù)浸料質(zhì)量影響的規(guī)律，確立預(yù)浸料的質(zhì)量控制方法。深入研究主成分分析、偏最小二乘、多元線形回歸、模式識(shí)別等理論方法對(duì)建立模型的影響，確立建立預(yù)浸料質(zhì)量模型最佳途徑。.采用近紅外光譜非接觸、非破壞在線監(jiān)測預(yù)浸料加工過程中的質(zhì)量，方法省時(shí)、省力，提高生產(chǎn)效率。為該領(lǐng)域研究提供新思路，為先進(jìn)復(fù)合材料加工過程中無損檢測方法及成型工藝的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

預(yù)浸料是復(fù)合材料的中間體，根據(jù)選用樹脂種類可以分為：熱固性預(yù)浸料和熱塑性預(yù)浸料；根據(jù)選用樹脂的類型分為：環(huán)氧預(yù)浸料、聚酰胺預(yù)浸料、酚醛預(yù)浸料、氰酸酯預(yù)浸料、聚砜預(yù)浸料、聚醚預(yù)浸料等；根據(jù)增強(qiáng)材料類型分為：碳纖維預(yù)浸料、玻璃纖維預(yù)浸料、芳綸纖維預(yù)浸料、玄武巖纖維預(yù)浸料、硼纖維預(yù)浸料等；根據(jù)增強(qiáng)材料結(jié)構(gòu)型式可分為：單向纖維預(yù)浸料、短切纖維預(yù)浸料、織物預(yù)浸料等。?

QJ?3184?T300碳纖維∕AG-80環(huán)氧樹脂預(yù)浸料規(guī)范????

HB?6701?LWR—1?T300中溫固化環(huán)氧碳纖維預(yù)浸料????

GJB?3945?芳綸∕環(huán)氧樹脂預(yù)浸料規(guī)范?

GB/T?25043?連續(xù)樹脂基預(yù)浸料用多軸向經(jīng)編增強(qiáng)材料????

HB?7069?環(huán)氧樹脂玻璃布預(yù)浸料規(guī)范????

JB/T?10942?干式變壓器用F級(jí)預(yù)浸料?

HB?7737?飛機(jī)輔機(jī)零件專用環(huán)氧聚酰胺涂料規(guī)范

JC/T?774?預(yù)浸料凝膠時(shí)間試驗(yàn)方法????

JC/T?775?預(yù)浸料樹脂流動(dòng)度試驗(yàn)方法????

JC/T?776預(yù)浸料揮發(fā)物含量試驗(yàn)方法????

JC/T?780?預(yù)浸料樹脂含量試驗(yàn)方法

ASTM?D?3532?環(huán)氧碳纖維預(yù)浸料凝膠時(shí)間試驗(yàn)方法????

HB?7736??復(fù)合材料預(yù)浸料物理性能試驗(yàn)方法 ?