（高清版）GBT 41767-2022 聚合物基復(fù)合材料吸濕性能及平衡狀態(tài)調(diào)節(jié)試驗(yàn)方法

聚合物基復(fù)合材料吸濕性能及平衡狀態(tài)調(diào)節(jié)試驗(yàn)方法2022-10-12發(fā)布I本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專(zhuān)利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專(zhuān)利的責(zé)任。本文件由中國(guó)建筑材料聯(lián)合會(huì)提出。本文件由全國(guó)纖維增強(qiáng)塑料標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC39)歸口。本文件起草單位：中國(guó)航發(fā)北京航空材料研究院、北京玻璃鋼研究設(shè)計(jì)院有限公司、中國(guó)飛機(jī)強(qiáng)度研究所。1聚合物基復(fù)合材料吸濕性能及平衡狀態(tài)調(diào)節(jié)試驗(yàn)方法1范圍本文件規(guī)定了測(cè)定聚合物基復(fù)合材料吸濕性能及平衡狀態(tài)調(diào)節(jié)的試驗(yàn)裝置、試樣、試驗(yàn)條件、試驗(yàn)步驟、試驗(yàn)結(jié)果計(jì)算和試驗(yàn)報(bào)告。本文件適用于聚合物基復(fù)合材料力學(xué)試驗(yàn)前的吸濕平衡狀態(tài)調(diào)節(jié)、測(cè)定平衡吸濕量和濕擴(kuò)散系數(shù)。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T1446纖維增強(qiáng)塑料性能試驗(yàn)方法總則GB/T3961纖維增強(qiáng)塑料術(shù)語(yǔ)3術(shù)語(yǔ)和定義GB/T3961界定的術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。4方法原理將聚合物基復(fù)合材料層合板試樣浸潤(rùn)在濕環(huán)境下，跟蹤測(cè)量試樣的吸濕量隨浸潤(rùn)時(shí)間的變化情況，當(dāng)吸濕量變化滿(mǎn)足吸濕平衡判據(jù)時(shí)，則試樣達(dá)到吸濕平衡狀態(tài)，此時(shí)的吸濕量為材料的平衡吸濕量，對(duì)應(yīng)的時(shí)間為平衡吸濕時(shí)間。由試驗(yàn)中記錄的質(zhì)量和時(shí)間數(shù)據(jù)計(jì)算獲得材料在該濕環(huán)境下沿材料厚度方向的濕擴(kuò)散系數(shù)。5試驗(yàn)裝置5.1通用要求試驗(yàn)裝置應(yīng)滿(mǎn)足試驗(yàn)要求，定期校準(zhǔn)并在有效期內(nèi)使用。5.2電熱鼓風(fēng)干燥箱電熱鼓風(fēng)干燥箱的溫度應(yīng)可調(diào)節(jié)，溫度范圍為40℃~120℃,溫度偏差應(yīng)不超過(guò)±3℃。5.3干燥器干燥器內(nèi)部裝有有效干燥功能的干燥劑，如硅膠干燥劑、活性礦物干燥劑等。25.4恒溫恒濕箱恒溫恒濕箱的溫度和相對(duì)濕度應(yīng)可調(diào)節(jié)，溫度范圍為23℃~70℃,溫度偏差不超過(guò)±3℃;相對(duì)濕度范圍為50%～85%,相對(duì)濕度偏差不超過(guò)±5%。5.5天平天平實(shí)際分度值為0.1mg。水浴鍋溫度范圍為23℃~100℃,誤差為±1℃。6試樣6.1試樣形狀和尺寸6.1.1吸濕性能試驗(yàn)時(shí)，試樣厚度與鋪層形式應(yīng)與被測(cè)材料相同，試樣質(zhì)量應(yīng)不小于5g,推薦采用邊長(zhǎng)為100mm的正方形試樣，切割面不需要封邊。6.1.2對(duì)于吸濕后需進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試的試樣，應(yīng)采用相應(yīng)的力學(xué)性能試樣作為伴隨件進(jìn)行吸濕狀態(tài)監(jiān)測(cè)，對(duì)厚度或鋪層不同的試樣，應(yīng)單獨(dú)安排伴隨件監(jiān)測(cè)吸濕狀態(tài)，含有加強(qiáng)片的試樣應(yīng)采用厚度和鋪層形式完全相同的無(wú)加強(qiáng)片試樣作為伴隨件監(jiān)測(cè)吸濕狀態(tài)，試樣或伴隨件的質(zhì)量應(yīng)不小于5g。6.2試樣加工試樣加工應(yīng)符合GB/T1446的規(guī)定，推薦使用水潤(rùn)滑的砂輪切割、銑切或磨削，得到試樣最終尺寸。6.3試樣數(shù)量每組試樣數(shù)量不少于3個(gè)。7試驗(yàn)條件推薦吸濕平衡狀態(tài)調(diào)節(jié)的溫度為70℃±3℃,相對(duì)濕度為(85±5)%。烘干試樣的溫度應(yīng)比平衡吸濕狀態(tài)試樣的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度低25℃。8試驗(yàn)步驟8.1檢查試樣外觀按GB/T1446的規(guī)定檢查試樣外觀。8.2稱(chēng)量初始質(zhì)量用天平稱(chēng)量并記錄試樣的初始質(zhì)量mo。8.3烘干試樣(脫濕)將試樣放入已設(shè)定好溫度的電熱鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)，每隔7d±0.5d將試樣取出并放入干燥皿中，冷卻3至室溫后取出試樣，用天平稱(chēng)量試樣質(zhì)量，記錄試樣質(zhì)量和烘干時(shí)間，烘干時(shí)間應(yīng)不計(jì)稱(chēng)量時(shí)間。然后將試樣放回電熱鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)繼續(xù)烘干。每次稱(chēng)量過(guò)程不應(yīng)超過(guò)30min。按公式(1)計(jì)算試樣脫濕量的變化△Ma。直到試樣脫濕量的變化連續(xù)兩次小于0.02%,認(rèn)為試樣達(dá)到干態(tài)，停止烘干試驗(yàn)，記錄干態(tài)試樣質(zhì)量ma;若相關(guān)方要求或數(shù)據(jù)對(duì)比需要，上述“0.02%”也可取其他值，如0.05%。將試樣放入干燥器內(nèi)保存。開(kāi)始吸濕試驗(yàn)前，再?gòu)母稍锲髦腥〕觯Q(chēng)量并記錄試樣的質(zhì)量。也可采用其他停止烘干判據(jù)。僅做吸濕平衡狀態(tài)調(diào)節(jié)可忽略此步驟。式中：△M?——試樣脫濕量的變化，%;m;——第i次稱(chēng)量的試樣質(zhì)量，單位為克(g);m+i——第i+1次稱(chēng)量的試樣質(zhì)量，單位為克(g);m。——試樣初始質(zhì)量，單位為克(g)。8.4吸濕過(guò)程8.4.1將試樣放入已設(shè)定好溫度和濕度的恒溫恒濕箱中。每隔24h±1h將試樣取出(測(cè)定吸濕性能)或7d±0.5d將試樣取出(吸濕平衡狀態(tài)調(diào)節(jié)),放入含有潮濕脫脂棉的塑料密封袋內(nèi)冷卻至室溫，然后從密封袋中取出試樣，用濾紙或脫脂棉拭去試樣表面的水分后，立即用天平稱(chēng)量并記錄試樣質(zhì)量和吸濕時(shí)間，吸濕時(shí)間應(yīng)不計(jì)稱(chēng)量時(shí)間。每次稱(chēng)量過(guò)程不應(yīng)超過(guò)30min,從密封袋取出試樣并稱(chēng)量的時(shí)間不應(yīng)超過(guò)5min。8.4.2每次稱(chēng)量后，在以吸濕量為縱坐標(biāo)、吸濕時(shí)間的平方根為橫坐標(biāo)的直角坐標(biāo)系中繪制每個(gè)試樣的數(shù)據(jù)點(diǎn)曲線(xiàn)，如圖1所示。時(shí)間/dl/2圖1吸濕曲線(xiàn)8.4.37d以后稱(chēng)量的時(shí)間間隔△t按以下規(guī)則確定：a)當(dāng)沒(méi)有材料濕擴(kuò)散系數(shù)數(shù)據(jù)時(shí)，△t取7d;b)當(dāng)有材料濕擴(kuò)散系數(shù)數(shù)據(jù)時(shí)，按照公式(2)確定，且至少為1d。△t=0.04h2/(D?×86400) (2)4GB/T41767—2022式中：D?——沿試樣厚度方向的濕擴(kuò)散系數(shù)，單位為平方毫米每秒(mm2/s);h——試樣厚度均值，單位為毫米(mm);△t——稱(chēng)量的時(shí)間間隔，單位為天(d)。8.4.4滿(mǎn)足下列條件吸濕試驗(yàn)停止：a)若對(duì)制造狀態(tài)試樣進(jìn)行吸濕平衡狀態(tài)調(diào)節(jié)，按公式(3)計(jì)算制造狀態(tài)試樣吸濕量的變化△M,當(dāng)試樣吸濕量的變化連續(xù)兩次小于0.02%,則完成試樣吸濕平衡狀態(tài)調(diào)節(jié)，若相關(guān)方要求或數(shù)據(jù)對(duì)比需要，上述“0.02%”也可取其他值，如0.05%。式中：m,——第j次稱(chēng)量的試樣質(zhì)量，單位為克(g);m+1——第j+1次稱(chēng)量的試樣質(zhì)量，單位為克(g)。b)若測(cè)定干態(tài)試樣平衡吸濕量或濕擴(kuò)散系數(shù)，按公式(4)計(jì)算干態(tài)試樣吸濕量的變化△M,當(dāng)試樣吸濕量的變化連續(xù)兩次小于0.02%,則試樣達(dá)到吸濕平衡狀態(tài)，記錄試樣達(dá)到平衡吸濕狀態(tài)時(shí)的質(zhì)量mm,若相關(guān)方要求或數(shù)據(jù)對(duì)比需要，上述“0.02%”也可取其他值，如0.05%。式中：mk——第k次稱(chēng)量的試樣質(zhì)量，單位為克(g);mk+i——第k+1次稱(chēng)量的試樣質(zhì)量，單位為克(g);ma——干態(tài)試樣的質(zhì)量，單位為克(g)。8.5其他吸濕方式可采用水浸、水煮等加速吸濕方式，推薦條件為71℃±5℃水中浸泡336h±6h。8.6濕態(tài)試樣保存吸濕試驗(yàn)結(jié)束后，將試樣放入含有不滴水的潮濕脫脂棉的塑料密封袋內(nèi)保存，在力學(xué)性能測(cè)試前的保存時(shí)間不應(yīng)超過(guò)14d。9試驗(yàn)結(jié)果計(jì)算9.1吸濕量按公式(5)計(jì)算吸濕量：式中：M?——第k次稱(chēng)量的試樣的吸濕量，%;mε——第k次稱(chēng)量的試樣質(zhì)量，單位為克(g)。9.2平衡吸濕量按公式(6)計(jì)算平衡吸濕量：………5GB/T41767—2022M輔——平衡吸濕量，%;mm——干態(tài)試樣達(dá)到吸濕平衡狀態(tài)時(shí)的質(zhì)量，單位為克(g)。9.3濕擴(kuò)散系數(shù)按公式(7)計(jì)算沿試樣厚度方向的濕擴(kuò)散系數(shù)：…式中：D?——沿試樣厚度方向的濕擴(kuò)散系數(shù)，單位為平方毫米每秒(mm2/s);h——試樣厚度，單位為毫米(mm);M?——吸濕曲線(xiàn)初始直線(xiàn)段終點(diǎn)對(duì)應(yīng)的試樣吸濕量，%;M吸濕曲線(xiàn)初始直線(xiàn)段起點(diǎn)對(duì)應(yīng)的試樣吸濕量，%;t?——吸濕曲線(xiàn)初始直線(xiàn)段終點(diǎn)對(duì)應(yīng)的試樣吸濕時(shí)間，單位為秒(s);t?——吸濕曲線(xiàn)初始直線(xiàn)段起點(diǎn)對(duì)應(yīng)的試樣吸濕時(shí)間，單位為秒(s)。9.4統(tǒng)計(jì)按照GB/T1