專利名稱：酚醛樹脂溶液中酚醛樹脂含量的快速分析方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種酚醛樹脂含量的分析方法。
背景技術(shù)：
先進(jìn)樹脂基復(fù)合材料是由增強(qiáng)材料和樹脂基體組成，在先進(jìn)樹脂基復(fù)合材料復(fù) 合材料的成型過程中，樹脂基體經(jīng)過一系列復(fù)雜的物理和化學(xué)變化過程，與增強(qiáng)材料復(fù)合 成為具有一定形狀的整體，在纖維間傳遞載荷，并使載荷均衡，才能充分發(fā)揮增強(qiáng)材料的作 用。因此，樹脂基體的質(zhì)量直接影響復(fù)合材料的性能。目前對(duì)先進(jìn)樹脂基復(fù)合材料用樹脂基體中樹脂含量的要求比較嚴(yán)格，先進(jìn)樹脂基 復(fù)合材料準(zhǔn)備過程中的主要任務(wù)。樹脂含量的變化直接影響增強(qiáng)材料的浸漬、預(yù)浸料中樹 脂含量和預(yù)固化度以及復(fù)合材料的成型工藝。目前工業(yè)生產(chǎn)中對(duì)樹脂基體中樹脂含量的檢 測(cè)固主要采用烘干法，但是這種方法，都存在操作步驟比較繁瑣，測(cè)量需要消耗大量樣品， 提供的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)往往都滯后于生產(chǎn)過程，而生產(chǎn)工藝必須伴隨著嚴(yán)格的質(zhì)量控制程序，造 成生產(chǎn)過程監(jiān)控不完全和出現(xiàn)問題不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)。為此對(duì)先進(jìn)樹脂基復(fù)合材料用樹脂基體 中樹脂含量的快速檢測(cè)勢(shì)在必行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決烘干法測(cè)量酚醛樹脂溶液樹脂含量，存在操作步驟繁 瑣，檢測(cè)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，測(cè)量需要大量樣品，提供的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)往往都滯后于生產(chǎn)過程，造成生產(chǎn) 過程監(jiān)測(cè)不完全和出現(xiàn)問題不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)的問題，提供了一種酚醛樹脂溶液中樹脂含量的 分析方法。本發(fā)明酚醛樹脂溶液中酚醛樹脂含量的快速分析方法如下一、采用烘干法收集 酚醛樹脂濃度為66% 70%的酚醛樹脂溶液樣品，建立樣品庫(kù)；二、用傅立葉變換近紅外 光譜分析儀在波長(zhǎng)為12000cm-1 4000CHT1范圍內(nèi)采集樣品光譜，建立樣品光譜圖庫(kù)；三、 用平均值和正態(tài)分布結(jié)合的方法挑選具有不同含量和不同反應(yīng)時(shí)間的樣品；四、對(duì)選擇的 樣品光譜采用導(dǎo)數(shù)方法和歸一化方法預(yù)處理，在波長(zhǎng)為12000CHT1 4000CHT1范圍內(nèi)進(jìn)行 圖譜的信息提取、優(yōu)化；五、利用酚醛樹脂中甲基和亞甲基在波長(zhǎng)為5935CHT1 4255CHT1 之間的合頻和倍頻吸收峰，羰基在波長(zhǎng)為4434cm 1的合頻吸收峰，羥基在波長(zhǎng)5140CHT1和 6993cm-1的合頻和倍頻吸收峰這些信息建立標(biāo)準(zhǔn)樣品模型；六、采用偏最小二乘方法建立 定量分析模型，采用交叉驗(yàn)證的方法逐步優(yōu)化分析模型，根據(jù)模型的評(píng)價(jià)指標(biāo)確定最佳的 定量分析模型；七、使用傅立葉變換近紅外光譜分析儀采集待測(cè)樣品的光譜信息，利用所述 最佳校正模型預(yù)測(cè)待測(cè)樣品中酚醛樹脂含量；步驟四中對(duì)選擇的樣品圖譜信息提取、優(yōu)化 的依據(jù)是樣品光譜的積累和樣品光譜的性質(zhì)、標(biāo)準(zhǔn)模型的評(píng)價(jià)指標(biāo)和樣品的近紅外光譜 特征；步驟四中所述的導(dǎo)數(shù)方法是一階導(dǎo)數(shù)法或二階導(dǎo)數(shù)法；步驟四所述的歸一化方法是 矢量歸一化或最大最小歸一化；步驟六中優(yōu)化分析模型的過程中，根據(jù)模型評(píng)價(jià)指標(biāo)決定 系數(shù)和校正均方差確定光譜區(qū)間、和主成份數(shù)。3
上述方法步驟六中采用的偏最小二乘方法。其原理如下首先采用PLS法對(duì)光譜 矩陣X和濃度矩陣Y進(jìn)行分解，其模型為Y = UQ+FX = TP+E式中U——濃度特征因子矩陣；T——吸光度特征因子矩陣；Q——濃度載荷矩陣；P——吸光度載荷矩陣；F——濃度殘差矩陣；E——吸光度殘差矩陣PLS法是根據(jù)特征向量的相關(guān)性分解Y和X，建立回歸模型U = TBB=(TtT)-1TtY式中B——對(duì)角回歸系數(shù)矩陣對(duì)待測(cè)樣品，如果吸光度向量為X，則濃度為y 未知=X (UX)' BQ模型的評(píng)價(jià)指標(biāo)決定系數(shù)和校正均方差通過下列公式計(jì)算
權(quán)利要求
1.酚醛樹脂溶液中酚醛樹脂含量的快速分析方法，其特征在于酚醛樹脂溶液中酚醛 樹脂含量的快速分析方法如下一、采用烘干法收集酚醛樹脂濃度為66% 70%的酚醛 樹脂溶液樣品，建立樣品庫(kù)；二、用傅立葉變換近紅外光譜分析儀在波長(zhǎng)為12000CHT1 4000cm-1范圍內(nèi)采集樣品光譜，建立樣品光譜圖庫(kù)；三、用平均值和正態(tài)分布結(jié)合的方法挑 選具有不同含量和不同反應(yīng)時(shí)間的樣品；四、對(duì)選擇的樣品光譜采用導(dǎo)數(shù)方法和歸一化方 法預(yù)處理，在波長(zhǎng)為12000CHT1 4000CHT1范圍內(nèi)進(jìn)行圖譜的信息提取、優(yōu)化；五、利用酚醛 樹脂中甲基和亞甲基在波長(zhǎng)為5935CHT1 4255CHT1之間的合頻和倍頻吸收峰，羰基在波長(zhǎng) 為4434cm—1的合頻吸收峰，羥基在波長(zhǎng)5140cm—1和6993cm—1的合頻和倍頻吸收峰這些信息 建立標(biāo)準(zhǔn)樣品模型；六、采用偏最小二乘方法建立定量分析模型，采用交叉驗(yàn)證的方法逐步 優(yōu)化分析模型，根據(jù)模型的評(píng)價(jià)指標(biāo)確定最佳的定量分析模型；七、使用傅立葉變換近紅外 光譜分析儀采集待測(cè)樣品的光譜信息，利用所述最佳校正模型預(yù)測(cè)待測(cè)樣品中酚醛樹脂含 量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述酚醛樹脂溶液中酚醛樹脂含量的快速分析方法，其特征在于步 驟四中對(duì)選擇的樣品圖譜信息提取、優(yōu)化的依據(jù)是樣品光譜的積累和樣品光譜的性質(zhì)、標(biāo) 準(zhǔn)模型的評(píng)價(jià)指標(biāo)和樣品的近紅外光譜特征。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述酚醛樹脂溶液中酚醛樹脂含量的快速分析方法，其特征在于步 驟四中所述的導(dǎo)數(shù)方法是一階導(dǎo)數(shù)法或二階導(dǎo)數(shù)法。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述酚醛樹脂溶液中酚醛樹脂含量的快速分析方法，其特征在于步 驟四所述的歸一化方法是矢量歸一化或最大最小歸一化。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述酚醛樹脂溶液中酚醛樹脂含量的快速分析方法，其特征在于步 驟六中優(yōu)化分析模型的過程中，根據(jù)模型評(píng)價(jià)指標(biāo)決定系數(shù)和校正均方差確定光譜區(qū)間、 和主成份數(shù)。
全文摘要
酚醛樹脂溶液中酚醛樹脂含量的快速分析方法，它涉及一種酚醛樹脂含量的分析方法。本發(fā)明解決了烘干法測(cè)量酚醛樹脂溶液樹脂含量，存在操作步驟繁瑣，檢測(cè)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，測(cè)量需要大量樣品，提供的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)往往都滯后于生產(chǎn)過程，造成生產(chǎn)過程監(jiān)測(cè)不完全和出現(xiàn)問題不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)的問題。本方法如下一、建立樣品庫(kù)；二、建立樣品光譜圖庫(kù)；三、挑選具有代表性的樣品；四、進(jìn)行圖譜的信息提取、優(yōu)化；五、建立標(biāo)準(zhǔn)樣品模型；六、建立定量分析模型，獲得最佳校正模型；七、采集待測(cè)樣品的光譜信息，利用所述最佳校正模型預(yù)測(cè)待測(cè)樣品中酚醛樹脂含量。本發(fā)明的方法分析樣品在30s之內(nèi)完成，省時(shí)、省力、節(jié)約成本、操作容易。
文檔編號(hào)G01N21/35GK102053071SQ20101054183
公開日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2010年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月12日
發(fā)明者劉麗, 姜波, 孟令輝, 黃玉東 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)