張 娟，劉熠崟，周洪飛

(中航復(fù)合材料有限責(zé)任公司，北京 101300)

0 前言

預(yù)浸料樹脂含量是指預(yù)浸料中樹脂基體的質(zhì)量含量百分?jǐn)?shù)，是影響樹脂基復(fù)合材料成型工藝性及制件性能、質(zhì)量的關(guān)鍵特性參數(shù)[1]。測(cè)試方法[2-5]有溶洗法、萃取法、灼燒法。其中，溶洗法適用于各類碳纖維、玻璃纖維、芳綸及織物預(yù)浸料，操作簡(jiǎn)單，是目前廣泛使用的預(yù)浸料樹脂含量測(cè)試方法。用該方法測(cè)試時(shí)，可用“浸泡溶洗”方式，也可以采用“超聲溶洗”方式。

本文用統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法，對(duì)兩種溶洗方法測(cè)試結(jié)果的差異性進(jìn)行分析，并對(duì)兩種溶洗測(cè)試方法的具體操作、優(yōu)缺點(diǎn)做詳細(xì)比較，以期能夠?qū)こ萄芯炕蛸|(zhì)量控制中預(yù)浸料樹脂含量表征工作提供指導(dǎo)，同時(shí)，也對(duì)用統(tǒng)計(jì)方法對(duì)試驗(yàn)方法的差異性比較提供借鑒。

1 原理

分別用“浸泡溶洗”和“超聲溶洗”兩種方法測(cè)試穩(wěn)定生產(chǎn)的預(yù)浸料產(chǎn)品的樹脂含量，用雙樣本t檢驗(yàn)和等方差檢驗(yàn)方法對(duì)兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，判定兩組數(shù)據(jù)有無差異。若有差異，說明兩種溶洗方法對(duì)測(cè)試結(jié)果有影響；若無差異，說明兩種溶洗方法對(duì)測(cè)試結(jié)果無影響。

雙樣本t檢驗(yàn)[6]用于比較兩組樣本數(shù)據(jù)均值的差異，用Minitab雙樣本t檢驗(yàn)工具對(duì)兩組數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)算得到P值。P值是一個(gè)概率值，用來度量否定零假設(shè)的證據(jù)，概率越低，則否定零假設(shè)的證據(jù)越充分。本文中零假設(shè)既是“兩種試驗(yàn)方法的測(cè)試結(jié)果無差異”，檢驗(yàn)水準(zhǔn)為常用設(shè)置0.05。若P≥0.05，兩組樣本數(shù)據(jù)均值統(tǒng)計(jì)意義上無差異；若P<0.05，兩組樣本數(shù)據(jù)均值統(tǒng)計(jì)意義上有顯著差異。等方差檢驗(yàn)[6]用于比較兩組樣本數(shù)據(jù)方差的差異，用Minitab等方差檢驗(yàn)工具對(duì)兩組數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)算得到P值，若P≥0.05，兩組樣本數(shù)據(jù)方差統(tǒng)計(jì)意義上無差異，若P<0.05，兩組樣本數(shù)據(jù)方差統(tǒng)計(jì)意義上有顯著差異。

雙樣本t檢驗(yàn)、等方差檢驗(yàn)P值的確定，首先要計(jì)算出檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量t值(t檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量)或w值(levene檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量)，再查其對(duì)應(yīng)界值表得出，計(jì)算非常復(fù)雜，一般都用excel、minitab等工具軟件直接計(jì)算求得。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 浸泡溶洗法

儀器設(shè)備：100 mm×100 mm取樣器，分析天平(精確到0.001 g)，鼓風(fēng)干燥箱，燒杯(1 L)，玻璃棒，不銹鋼鑷子。

溶劑：二氯乙烷(分析純)，或能夠?qū)渲芟锤蓛舻钠渌讚]發(fā)試劑。

實(shí)驗(yàn)方法：用取樣器切取100 mm×100 mm的預(yù)浸料試樣，用分析天平稱量試樣重量W1。將試樣放入盛有約500 mL二氯乙烷溶劑的燒杯中，試樣完全浸沒，浸泡30 min，再用玻璃棒輕輕攪拌至少2 min，用鑷子撈出纖維，放入另一個(gè)盛有約500 mL二氯乙烷溶劑的燒杯中，將溶洗液用漏斗過濾倒出，將濾出的纖維也放入燒杯中。重復(fù)以上操作2次，將疊好的鋁盒稱重W0，取出纖維放于鋁盒中。將洗好的纖維和鋁盒放入(120±5)℃的烘箱中，烘干30 min后，取出鋁盒，放入干燥器，冷卻至室溫后，用分析天平稱量鋁盒和纖維的重量W2。

2.2 超聲溶洗法

儀器設(shè)備：100 mm×100 mm取樣器，分析天平(精確到0.001 g)，鼓風(fēng)干燥箱，燒杯(1 L)，超聲清洗儀，不銹鋼鑷子。

實(shí)驗(yàn)方法：用取樣器切取100 mm×100 mm的預(yù)浸料試樣，用分析天平稱量試樣重量W1。將試樣放入盛有約500 mL二氯乙烷溶劑的燒杯中，試樣完全浸沒，用超聲清洗儀震蕩清洗10 min，用鑷子撈出纖維，放入另一個(gè)盛有約500 mL二氯乙烷溶劑的燒杯中，將溶洗液用漏斗過濾倒出，將濾出的纖維也放入燒杯中。重復(fù)以上操作2次，將疊好的鋁盒稱重W0，取出纖維放于鋁盒中。將洗好的纖維和鋁盒放入(120±5)℃的烘箱中，烘干30 min后，取出鋁盒，放入干燥器，冷卻至室溫后，用分析天平稱量鋁盒和纖維的重量W2。

2.3 結(jié)果計(jì)算

預(yù)浸料樹脂含量Rm=(W1-W2+W0)/W1×100%

3 結(jié)果與討論

用兩種不同方法測(cè)試兩組預(yù)浸料樣品的樹脂含量，為增加數(shù)據(jù)分散性，兩組樣品來自穩(wěn)定生產(chǎn)的四批樹脂含量不同的預(yù)浸料B1、B2、B3、B4，每批各取三個(gè)試樣放入兩組，保證兩組樣品無差異。測(cè)試結(jié)果見表1。

表1 兩種溶洗方法預(yù)浸料樹脂含量測(cè)試結(jié)果

3.1 t檢驗(yàn)分析

用“雙樣本t檢驗(yàn)”對(duì)浸泡溶洗和超聲溶洗兩種方法測(cè)得的樹脂含量進(jìn)行分析，結(jié)果見表2。

表2 人工攪拌和超聲清洗兩種方法測(cè)得的樹脂含量雙樣本t檢驗(yàn)結(jié)果

兩組數(shù)據(jù)平均值分別為37.58%、37.70%，標(biāo)準(zhǔn)差分別為2.88%、2.71%，平均值及標(biāo)準(zhǔn)差差異很小。雙樣本t檢驗(yàn)結(jié)果P值為0.92，大于0.05，說明浸泡溶洗和超聲溶洗兩種方法測(cè)量的樹脂含量均值不存在統(tǒng)計(jì)上的差異。

3.2 等方差檢驗(yàn)分析

用統(tǒng)計(jì)方法“等方差檢驗(yàn)”對(duì)浸泡溶洗和超聲溶洗兩種方法測(cè)得的樹脂含量進(jìn)行分析，結(jié)果如圖1所示。本文數(shù)據(jù)為小樣本連續(xù)數(shù)據(jù)，采用等方差levene檢驗(yàn)，P值為0.827，大于0.05，說明浸泡溶洗和超聲溶洗兩種方法測(cè)量的樹脂含量方差不存在統(tǒng)計(jì)上的差異。

圖1 浸泡溶洗和超聲溶洗兩種方法測(cè)得的樹脂含量等方差檢驗(yàn)分析圖

3.3 實(shí)驗(yàn)方法比較

(1)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)：經(jīng)雙樣本t檢驗(yàn)和等方差檢驗(yàn)，浸泡溶洗和超聲溶洗兩種實(shí)驗(yàn)方法測(cè)得的樹脂含量數(shù)據(jù)的均值和方差在統(tǒng)計(jì)上均無差異，說明用兩種實(shí)驗(yàn)方法測(cè)試預(yù)浸料的樹脂含量無差異，具有可比性。

(2)兩種實(shí)驗(yàn)方法優(yōu)缺點(diǎn)：浸泡溶洗方法需要人手動(dòng)攪拌，實(shí)驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng)，但是所需儀器簡(jiǎn)單，僅需要簡(jiǎn)單的燒杯、玻璃棒就可以開展實(shí)驗(yàn)；超聲溶洗方法需要人工操作少，實(shí)驗(yàn)時(shí)間短，但是必須有超聲清洗儀才能夠進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

4 結(jié)論

浸泡溶洗和超聲溶洗兩種實(shí)驗(yàn)方法測(cè)試預(yù)浸料的樹脂含量結(jié)果無差異，測(cè)試數(shù)據(jù)具有可比性。兩種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)：浸泡溶洗儀器簡(jiǎn)單，人工操作多，時(shí)間長(zhǎng)；超聲溶洗需用超聲清洗儀，人工操作少，時(shí)間短。實(shí)驗(yàn)人員可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)室情況，選擇不同的溶洗方法開展預(yù)浸料樹脂含量測(cè)試。