专利名称：酚醛树脂溶液中酚醛树脂含量的快速分析方法
技术领域：
本发明涉及一种酚醛树脂含量的分析方法。
背景技术：
先进树脂基复合材料是由增强材料和树脂基体组成，在先进树脂基复合材料复 合材料的成型过程中，树脂基体经过一系列复杂的物理和化学变化过程，与增强材料复合 成为具有一定形状的整体，在纤维间传递载荷，并使载荷均衡，才能充分发挥增强材料的作 用。因此，树脂基体的质量直接影响复合材料的性能。目前对先进树脂基复合材料用树脂基体中树脂含量的要求比较严格，先进树脂基 复合材料准备过程中的主要任务。树脂含量的变化直接影响增强材料的浸渍、预浸料中树 脂含量和预固化度以及复合材料的成型工艺。目前工业生产中对树脂基体中树脂含量的检 测固主要采用烘干法，但是这种方法，都存在操作步骤比较繁琐，测量需要消耗大量样品， 提供的实验数据往往都滞后于生产过程，而生产工艺必须伴随着严格的质量控制程序，造 成生产过程监控不完全和出现问题不能及时发现。为此对先进树脂基复合材料用树脂基体 中树脂含量的快速检测势在必行。

发明内容
本发明的目的是为了解决烘干法测量酚醛树脂溶液树脂含量，存在操作步骤繁 琐，检测费时费力，测量需要大量样品，提供的实验数据往往都滞后于生产过程，造成生产 过程监测不完全和出现问题不能及时发现的问题，提供了一种酚醛树脂溶液中树脂含量的 分析方法。本发明酚醛树脂溶液中酚醛树脂含量的快速分析方法如下一、采用烘干法收集 酚醛树脂浓度为66% 70%的酚醛树脂溶液样品，建立样品库；二、用傅立叶变换近红外 光谱分析仪在波长为12000cm-1 4000CHT1范围内采集样品光谱，建立样品光谱图库；三、 用平均值和正态分布结合的方法挑选具有不同含量和不同反应时间的样品；四、对选择的 样品光谱采用导数方法和归一化方法预处理，在波长为12000CHT1 4000CHT1范围内进行 图谱的信息提取、优化；五、利用酚醛树脂中甲基和亚甲基在波长为5935CHT1 4255CHT1 之间的合频和倍频吸收峰，羰基在波长为4434cm 1的合频吸收峰，羟基在波长5140CHT1和 6993cm-1的合频和倍频吸收峰这些信息建立标准样品模型；六、采用偏最小二乘方法建立 定量分析模型，采用交叉验证的方法逐步优化分析模型，根据模型的评价指标确定最佳的 定量分析模型；七、使用傅立叶变换近红外光谱分析仪采集待测样品的光谱信息，利用所述 最佳校正模型预测待测样品中酚醛树脂含量；步骤四中对选择的样品图谱信息提取、优化 的依据是样品光谱的积累和样品光谱的性质、标准模型的评价指标和样品的近红外光谱 特征；步骤四中所述的导数方法是一阶导数法或二阶导数法；步骤四所述的归一化方法是 矢量归一化或最大最小归一化；步骤六中优化分析模型的过程中，根据模型评价指标决定 系数和校正均方差确定光谱区间、和主成份数。3
上述方法步骤六中采用的偏最小二乘方法。其原理如下首先采用PLS法对光谱 矩阵X和浓度矩阵Y进行分解，其模型为Y = UQ+FX = TP+E式中U——浓度特征因子矩阵；T——吸光度特征因子矩阵；Q——浓度载荷矩阵；P——吸光度载荷矩阵；F——浓度残差矩阵；E——吸光度残差矩阵PLS法是根据特征向量的相关性分解Y和X，建立回归模型U = TBB=(TtT)-1TtY式中B——对角回归系数矩阵对待测样品，如果吸光度向量为X，则浓度为y 未知=X (UX)' BQ模型的评价指标决定系数和校正均方差通过下列公式计算
权利要求
1.酚醛树脂溶液中酚醛树脂含量的快速分析方法，其特征在于酚醛树脂溶液中酚醛 树脂含量的快速分析方法如下一、采用烘干法收集酚醛树脂浓度为66% 70%的酚醛 树脂溶液样品，建立样品库；二、用傅立叶变换近红外光谱分析仪在波长为12000CHT1 4000cm-1范围内采集样品光谱，建立样品光谱图库；三、用平均值和正态分布结合的方法挑 选具有不同含量和不同反应时间的样品；四、对选择的样品光谱采用导数方法和归一化方 法预处理，在波长为12000CHT1 4000CHT1范围内进行图谱的信息提取、优化；五、利用酚醛 树脂中甲基和亚甲基在波长为5935CHT1 4255CHT1之间的合频和倍频吸收峰，羰基在波长 为4434cm—1的合频吸收峰，羟基在波长5140cm—1和6993cm—1的合频和倍频吸收峰这些信息 建立标准样品模型；六、采用偏最小二乘方法建立定量分析模型，采用交叉验证的方法逐步 优化分析模型，根据模型的评价指标确定最佳的定量分析模型；七、使用傅立叶变换近红外 光谱分析仪采集待测样品的光谱信息，利用所述最佳校正模型预测待测样品中酚醛树脂含 量。
2.根据权利要求1所述酚醛树脂溶液中酚醛树脂含量的快速分析方法，其特征在于步 骤四中对选择的样品图谱信息提取、优化的依据是样品光谱的积累和样品光谱的性质、标 准模型的评价指标和样品的近红外光谱特征。
3.根据权利要求1所述酚醛树脂溶液中酚醛树脂含量的快速分析方法，其特征在于步 骤四中所述的导数方法是一阶导数法或二阶导数法。
4.根据权利要求1所述酚醛树脂溶液中酚醛树脂含量的快速分析方法，其特征在于步 骤四所述的归一化方法是矢量归一化或最大最小归一化。
5.根据权利要求1所述酚醛树脂溶液中酚醛树脂含量的快速分析方法，其特征在于步 骤六中优化分析模型的过程中，根据模型评价指标决定系数和校正均方差确定光谱区间、 和主成份数。
全文摘要
酚醛树脂溶液中酚醛树脂含量的快速分析方法，它涉及一种酚醛树脂含量的分析方法。本发明解决了烘干法测量酚醛树脂溶液树脂含量，存在操作步骤繁琐，检测费时费力，测量需要大量样品，提供的实验数据往往都滞后于生产过程，造成生产过程监测不完全和出现问题不能及时发现的问题。本方法如下一、建立样品库；二、建立样品光谱图库；三、挑选具有代表性的样品；四、进行图谱的信息提取、优化；五、建立标准样品模型；六、建立定量分析模型，获得最佳校正模型；七、采集待测样品的光谱信息，利用所述最佳校正模型预测待测样品中酚醛树脂含量。本发明的方法分析样品在30s之内完成，省时、省力、节约成本、操作容易。
文档编号G01N21/35GK102053071SQ20101054183
公开日2011年5月11日 申请日期2010年11月12日 优先权日2010年11月12日
发明者刘丽, 姜波, 孟令辉, 黄玉东 申请人:哈尔滨工业大学