(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211136796.4 (22)申请日 2022.09.19 (71)申请人 航天特种材 料及工艺 技术研究所 地址 100074 北京市丰台区云岗北 里40号 院 (72)发明人 郝杰　胡楠　欧秋仁　张铁夫　 唐中华　赵亮　许彦清　 (74)专利代理 机构 北京君尚知识产权代理有限 公司 11200 专利代理师 李文涛 (51)Int.Cl. G01N 17/00(2006.01) G16C 60/00(2019.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 119/04(2020.01)G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 一种聚芳醚酮树脂基热塑性复合材料的寿 命预测方法 (57)摘要 本发明公开了一种聚芳醚酮树脂基热塑性 复合材料的寿命 预测方法， 通过在设定的热老化 加速试验环境中对聚芳醚酮树脂基热塑性复合 材料试样进行热老化加速试验； 在试验过程中， 每间隔预先设定的时间后， 将聚芳醚酮树脂基热 塑性复合材料试样取出进行测试， 收集试样的力 学性能测试数据； 在热老化加速试验结束后， 根 据力学性能测试数据， 结合阿伦尼乌斯方程， 预 测聚芳醚酮树脂基热塑性复合材料使用寿命。 该 方法的试验 过程易于实施且试验参数控制精准， 测试数据全面， 预测结果可信度高。 权利要求书2页 说明书5页 附图3页 CN 115541480 A 2022.12.30 CN 115541480 A 1.一种聚芳 醚酮树脂基热塑性复合材 料的寿命预测方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 将一批聚芳醚酮树脂基热塑性复合材料试样悬置于不同的老化箱内， 同时进行加热， 在各自不同的热加速 老化温度T 下进行热加速 老化试验， 热加速 老化温度T的最低温度为常 温25℃； 试验过程中达到不同的热加速老化时间τ后将各热加速老化温度T下的试样取出， 该不 同的热加速老化时间τ 之间为固定间隔时长， 然后测量各个试样的力学性能数据； 分别计算高于常温的不同热加速老化温度T下的试样力学性能与常温下的试样力学性 能的比值， 得到试样的力学性能保持率P， 并计算 lnP； 试样的力学性能保持率P与热加速老化时间τ之间服从一级动力学反应关系式P＝Be ‑Kτ， 其中B为 实验常数， K为热加速 老化速率常数； 根据该一级动力学反应关系式绘制各热加 速老化温度T下的lnP与τ之间的关系曲线lnP ‑τ， 并对该关系曲线进行线性回归， 获取函数 曲线斜率的绝对值即K； 对各温度下l nP‑τ 函数曲线的截距求自然指数即B； 热加速老化速率常数K与热加速老化温度T之间服从阿伦尼乌斯方程K＝Ae‑E/RT， 其中A 为频率因子， R为气体常数， E为表观活化能； 根据该阿伦尼乌斯方程绘制K与T之间的关系曲 线lnK‑1/T， 并对 该关系曲线进行线性回归， 得到试样热加速老化反应的具体阿伦尼乌斯函 数； 从该阿伦尼乌斯 函数的曲线上读取常温条件下的试样热加速老化速率常数 预测值K0； 对各热加速老化温度T下的实验常数B求取平均值B0； 将K0、 B0带入上述一级动力学反应关系式中， 计算得到室温条件下聚芳醚酮树脂基热塑 性复合材 料的寿命预测公式 根据所述寿命预测公式， 预测在力学性能保持率P下的聚芳醚酮树脂基热塑性复合材 料使用寿命。 2.如权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述聚芳醚酮树脂基热塑性复合材料由树脂 基体聚芳醚酮与纤维增强体构成， 其中树脂基体聚芳醚酮为聚醚醚酮、 聚醚酮、 聚醚酮酮和 聚醚醚酮酮 中的任意一种； 纤维增强体为短切 碳纤维或短切玻璃纤维中的任意一种， 纤维 增强体的体积含量 为5％‑40％。 3.如权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 将试样呈自由状态悬置 于不同的老化箱内。 4.如权利要求1所述的方法， 其特征在于， 试样悬置于不同的老化箱内后采用层流式空 气加热， 采用层流式空气加热的空气流速为0.5 ‑2m/s。 5.如权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述在各自不同的热加速老化温度T下进行 热加速老化试验， 该热加速 老化温度T除了 常温25℃以外， 还包括40 ‑200℃中的若干个等差 温度值； 所述高于常温的不同热加速老化温度T是指40 ‑200℃中的若干个等差温度值。 6.如权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 所述固定间隔时长为1 ‑3天。 7.如权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述力学性能数据为弯曲强度 数据或缺口冲 击强度数据。 8.如权利要求1所述的方法， 其特征在于， 采用多点取样法测量各个试样的力学性能数 据， 步骤包括： 对于每个热加速老化温度和热加速老化时间， 测量若干个试样的力学性能， 计算平均值作为当前 热加速老化温度和热加速老化时间下的试样的力学性能数据。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115541480 A 29.如权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 对所述寿命预测公式 进行数据变 换， 得到变换公式 根据该变换公式预测 在力学性能保持率P 下的聚芳醚酮树脂 基热塑性复合材 料使用寿命。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115541480 A 3