酚醛樹脂溶液中酚醛樹脂含量的快速分析方法
2023-12-02 08:05:41
專利名稱：酚醛樹脂溶液中酚醛樹脂含量的快速分析方法
技術領域：
本發明涉及一種酚醛樹脂含量的分析方法。
背景技術：
先進樹脂基複合材料是由增強材料和樹脂基體組成，在先進樹脂基複合材料復 合材料的成型過程中，樹脂基體經過一系列複雜的物理和化學變化過程，與增強材料複合 成為具有一定形狀的整體，在纖維間傳遞載荷，並使載荷均衡，才能充分發揮增強材料的作 用。因此，樹脂基體的質量直接影響複合材料的性能。目前對先進樹脂基複合材料用樹脂基體中樹脂含量的要求比較嚴格，先進樹脂基 複合材料準備過程中的主要任務。樹脂含量的變化直接影響增強材料的浸漬、預浸料中樹 脂含量和預固化度以及複合材料的成型工藝。目前工業生產中對樹脂基體中樹脂含量的檢 測固主要採用烘乾法，但是這種方法，都存在操作步驟比較繁瑣，測量需要消耗大量樣品， 提供的實驗數據往往都滯後於生產過程，而生產工藝必須伴隨著嚴格的質量控制程序，造 成生產過程監控不完全和出現問題不能及時發現。為此對先進樹脂基複合材料用樹脂基體 中樹脂含量的快速檢測勢在必行。
發明內容
本發明的目的是為了解決烘乾法測量酚醛樹脂溶液樹脂含量，存在操作步驟繁 瑣，檢測費時費力，測量需要大量樣品，提供的實驗數據往往都滯後於生產過程，造成生產 過程監測不完全和出現問題不能及時發現的問題，提供了一種酚醛樹脂溶液中樹脂含量的 分析方法。本發明酚醛樹脂溶液中酚醛樹脂含量的快速分析方法如下一、採用烘乾法收集 酚醛樹脂濃度為66% 70%的酚醛樹脂溶液樣品，建立樣品庫；二、用傅立葉變換近紅外 光譜分析儀在波長為12000cm-1 4000CHT1範圍內採集樣品光譜，建立樣品光譜圖庫；三、 用平均值和正態分布結合的方法挑選具有不同含量和不同反應時間的樣品；四、對選擇的 樣品光譜採用導數方法和歸一化方法預處理，在波長為12000CHT1 4000CHT1範圍內進行 圖譜的信息提取、優化；五、利用酚醛樹脂中甲基和亞甲基在波長為5935CHT1 4255CHT1 之間的合頻和倍頻吸收峰，羰基在波長為4434cm 1的合頻吸收峰，羥基在波長5140CHT1和 6993cm-1的合頻和倍頻吸收峰這些信息建立標準樣品模型；六、採用偏最小二乘方法建立 定量分析模型，採用交叉驗證的方法逐步優化分析模型，根據模型的評價指標確定最佳的 定量分析模型；七、使用傅立葉變換近紅外光譜分析儀採集待測樣品的光譜信息，利用所述 最佳校正模型預測待測樣品中酚醛樹脂含量；步驟四中對選擇的樣品圖譜信息提取、優化 的依據是樣品光譜的積累和樣品光譜的性質、標準模型的評價指標和樣品的近紅外光譜 特徵；步驟四中所述的導數方法是一階導數法或二階導數法；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；步驟六中優化分析模型的過程中，根據模型評價指標決定 係數和校正均方差確定光譜區間、和主成份數。3
上述方法步驟六中採用的偏最小二乘方法。其原理如下首先採用PLS法對光譜 矩陣X和濃度矩陣Y進行分解，其模型為Y = UQ+FX = TP+E式中U——濃度特徵因子矩陣；T——吸光度特徵因子矩陣；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法是根據特徵向量的相關性分解Y和X，建立回歸模型U = TBB=(TtT)-1TtY式中B——對角回歸係數矩陣對待測樣品，如果吸光度向量為X，則濃度為y 未知=X (UX)' BQ模型的評價指標決定係數和校正均方差通過下列公式計算
權利要求
1.酚醛樹脂溶液中酚醛樹脂含量的快速分析方法，其特徵在於酚醛樹脂溶液中酚醛 樹脂含量的快速分析方法如下一、採用烘乾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；二、用傅立葉變換近紅外光譜分析儀在波長為12000CHT1 4000cm-1範圍內採集樣品光譜，建立樣品光譜圖庫；三、用平均值和正態分布結合的方法挑 選具有不同含量和不同反應時間的樣品；四、對選擇的樣品光譜採用導數方法和歸一化方 法預處理，在波長為12000CHT1 4000CHT1範圍內進行圖譜的信息提取、優化；五、利用酚醛 樹脂中甲基和亞甲基在波長為5935CHT1 4255CHT1之間的合頻和倍頻吸收峰，羰基在波長 為4434cm—1的合頻吸收峰，羥基在波長5140cm—1和6993cm—1的合頻和倍頻吸收峰這些信息 建立標準樣品模型；六、採用偏最小二乘方法建立定量分析模型，採用交叉驗證的方法逐步 優化分析模型，根據模型的評價指標確定最佳的定量分析模型；七、使用傅立葉變換近紅外 光譜分析儀採集待測樣品的光譜信息，利用所述最佳校正模型預測待測樣品中酚醛樹脂含 量。
2.根據權利要求1所述酚醛樹脂溶液中酚醛樹脂含量的快速分析方法，其特徵在於步 驟四中對選擇的樣品圖譜信息提取、優化的依據是樣品光譜的積累和樣品光譜的性質、標 準模型的評價指標和樣品的近紅外光譜特徵。
3.根據權利要求1所述酚醛樹脂溶液中酚醛樹脂含量的快速分析方法，其特徵在於步 驟四中所述的導數方法是一階導數法或二階導數法。
4.根據權利要求1所述酚醛樹脂溶液中酚醛樹脂含量的快速分析方法，其特徵在於步 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.根據權利要求1所述酚醛樹脂溶液中酚醛樹脂含量的快速分析方法，其特徵在於步 驟六中優化分析模型的過程中，根據模型評價指標決定係數和校正均方差確定光譜區間、 和主成份數。
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。本發明解決了烘乾法測量酚醛樹脂溶液樹脂含量，存在操作步驟繁瑣，檢測費時費力，測量需要大量樣品，提供的實驗數據往往都滯後於生產過程，造成生產過程監測不完全和出現問題不能及時發現的問題。本方法如下一、建立樣品庫；二、建立樣品光譜圖庫；三、挑選具有代表性的樣品；四、進行圖譜的信息提取、優化；五、建立標準樣品模型；六、建立定量分析模型，獲得最佳校正模型；七、採集待測樣品的光譜信息，利用所述最佳校正模型預測待測樣品中酚醛樹脂含量。本發明的方法分析樣品在30s之內完成，省時、省力、節約成本、操作容易。
文檔編號G01N21/35GK102053071SQ20101054183
公開日2011年5月11日 申請日期2010年11月12日 優先權日2010年11月12日
發明者劉麗, 姜波, 孟令輝, 黃玉東 申請人:哈爾濱工業大學