GCMS
Další informace
WebinářeO násKontaktujte násPodmínky užití
LabRulez s.r.o. Všechna práva vyhrazena. Obsah dostupný pod licencí CC BY-SA 4.0 Uveďte původ-Zachovejte licenci.

Analysis of plasma treated carbon fiber reinforced polymer (CFRP) composites by portable Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR)

Aplikace | 2015 | Agilent TechnologiesInstrumentace
FTIR Spektroskopie
Zaměření
Materiálová analýza
Výrobce
Agilent Technologies

Souhrn

Význam tématu


Carbon fiber reinforced polymer (CFRP) kompozity jsou díky své nízké hmotnosti, vysoké pevnosti a odolnosti vůči nárazům široce využívány v leteckém a kosmickém průmyslu.
CFRP je však organický materiál citlivý na zbytky chemických uvolňovacích látek z peel-ply vrstev, které mohou negativně ovlivnit kvalitu lepených spojů.
Nedestruktivní sledování a kvantifikace účinnosti plazmové aktivace povrchu metodou FTIR umožňuje rychlou, objektivní a opakovatelnou kontrolu přípravy povrchu před lepením.

Cíle a přehled studie / článku


Cílem studie bylo ověřit schopnost přenosných FTIR spektrometrů (Agilent 4100 ExoScan a 4300 Handheld FTIR) detekovat a kvantifikovat chemické změny na povrchu CFRP po plazmové léčbě.
Experimentální protokol zahrnoval měření FTIR spekter na pásu CFRP s postupně se měnícím přiblížením plazmové trysky, které odpovídalo různým úrovním tepelného zatížení a chemické aktivace povrchu.
Výsledky byly porovnány s mechanickými testy adhezivního odtrhu (G1c) a s daty XPS analýzy obsahu křemíku, aby se identifikovaly optimální, pod- a pře-dávkované zóny plazmové léčby.

Použitá metodika a instrumentace


Pro realizaci studie byly postupně ošetřeny CFRP vzorky s reziduy polydimethylsiloxanových (PDMS) a voskových uvolňovacích látek.
Plazmová tryska se pohybovala konstantní rychlostí 6 cm/s podél 270 mm dlouhého pásu s proměnnou výškou od 20,5 mm do 5 mm nad povrchem, což vedlo k teplotám na povrchu v rozsahu pod 100 °C až nad 260 °C.
Spektrální data se sbírala využitím difuzně odrazného rozhraní a 128 součet interferogramů při 8 cm⁻¹ rozlišení (trvání měření ~1 min).
Optimalizace kvality plazmové léčby byla stanovena pomocí adhezního testu odtrhu na univerzální zkušební stolici Instron 5566 a XPS analýzy obsahu Si.

Použitá instrumentace


  • Agilent 4100 ExoScan FTIR se sytým difuzně odrazným rozhraním
  • Agilent 4300 Handheld FTIR (MCT detektor, rychlé skenování)
  • Instron 5566 Universal Testing Machine pro měření G1c
  • Termokamera pro záznam teplotního profilu povrchu
  • Softwarová multivariační analýza PLS pro korelaci spekter a polohy trysky

Hlavní výsledky a diskuse


FTIR spektra odstraněných PDMS a voskových reziduí ukázala snižující se intenzitu pásů CH (2900–3100 cm⁻¹) a OH (3300 cm⁻¹) s rostoucí teplotou, zatímco karbonylová špička ~1720 cm⁻¹ se zvyšovala v důsledku oxidativního poškození.
PLS model založený na spektrálních datech v oborech 780–1850 cm⁻¹ a 2715–3700 cm⁻¹ dokázal předpovědět pozici trysky (tedy i úroveň ošetření a teplotu) s přesností ±1 cm.
Výsledky modelu korelovaly s měřenými hodnotami G1c a s koncentračními poměry Si z XPS, přičemž optimální zóna plazmové léčby vykazovala maximální adhezní pevnost bez poškození CFRP matice.

Přínosy a praktické využití metody


Rapidní a nedeštruktivní stanovení optimální intenzity plazmové léčby pomáhá při on-site kontrole kvality kompozitních dílů.
Možnost okamžitého rozhodování o dalším postupu přímo ve výrobním či montážním provozu zkracuje dobu cyklu a snižuje riziko vadných spojů.

Budoucí trendy a možnosti využití


Rozšíření algoritmů strojového učení a umělé inteligence pro hlubší analýzu spekter a automatizovanou detekci závad.
Integrace FTIR senzorů do kontinuálních výrobních linek pro in-line monitoring povrchové úpravy kompozitů.
Adaptace metody na další typy povrchových úprav (chemické aktivátory, laserové ošetření) a jiné kompozitní materiály.

Závěr


Studie prokázala, že přenosné FTIR přístroje Agilent 4100 ExoScan a 4300 Handheld FTIR spolehlivě detekují chemické změny na povrchu CFRP indukované plazmovou léčbou.
Multivariační PLS model úspěšně kvantifikoval úroveň ošetření a koreloval s mechanickou pevností spoje, což umožňuje přesnou, rychlou a nedeštruktivní kontrolu kvality povrchové aktivace.

Reference


Rein A., Tang P.L. Analysis of plasma treated carbon fiber reinforced polymer (CFRP) composites by portable Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR): Application note. Agilent Technologies, Inc., 2015, Publication 5991-4033EN.

Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.

PDF verze ke stažení a čtení
 

Podobná PDF

Toggle
Molecular Spectroscopy Application eHandbook
Molecular Spectroscopy Application eHandbook
2017|Agilent Technologies|Příručky
Home Previous Next TABLE OF CONTENTS COATING CHALLENGES INSTRUMENT OVERVIEW + MEASUREMENTS OF COATINGS OTHER COATING TECHNOLOGIES GATHER RICH INSIGHTS FROM COATINGS ANALYSIS Molecular Spectroscopy Application eHandbook Home Previous Next TABLE OF CONTENTS COATING CHALLENGES INSTRUMENT OVERVIEW + MEASUREMENTS OF…
Klíčová slova
ftir, ftircoating, coatingcoatings, coatingsmeasurements, measurementsreinforced, reinforcedpet, petanodization, anodizationthickness, thicknessaluminum, aluminumfiber, fibereasuring, easuringreflectance, reflectancehome, homeidentification, identificationautoclave
Quantification of Release Agent on a Carbon-Fiber-Reinforced Polymer using a Hand-Held FTIR
Application Note Materials Research & Testing Quantification of Release Agent on a Carbon-Fiber-Reinforced Polymer using a Hand-Held FTIR Non-destructive, in-situ analysis completed in less than one minute Authors Pik Leung Tang, Alan Rein Agilent Technologies Introduction Release agents are applied…
Klíčová slova
ftir, ftircfrp, cfrptreatment, treatmentbond, bondgic, gicagent, agentseverity, severitystrength, strengthrelease, releasescenarios, scenariosxps, xpsmodel, modelhandheld, handheldlevels, levelsspectroscopy
Non-Destructive Analysis of Substrates and Contaminants by FTIR with Specular Reflectance Interface
Application Note Materials Non-Destructive Analysis of Substrates and Contaminants by FTIR with Specular Reflectance Interface Cleanliness-testing of materials using Agilent 4300 handheld FTIR spectrometer to prevent downstream issues Author Leung Tang Agilent Technologies, Inc. Abstract Verifying that substrates are clean…
Klíčová slova
reflectance, reflectancespecular, specularinterface, interfaceptfe, ptfemicrolab, microlabmodels, modelsrelease, releaseftir, ftiragent, agentsubstrates, substratesmodel, modeldestructive, destructiveclean, cleanpresence, presencecoupon
Measurement of composite surface contamination using the Agilent 4100 ExoScan FTIR with diffuse reflectance sampling interface
Measurement of composite surface contamination using the Agilent 4100 ExoScan FTIR with diffuse reflectance sampling interface Application note Materials testing Author John Seelenbinder Agilent Technologies Danbury, CT, USA Introduction Contamination of composite surfaces is a large problem in the composites…
Klíčová slova
fluid, fluidhydraulic, hydrauliccomposites, compositescomposite, compositecontaminated, contaminatedreflectance, reflectancesilicone, siliconecontamination, contaminationsurface, surfacesignature, signatureinterface, interfaceinfrared, infraredsurfaces, surfacesmeasurement, measurementcoupon
Další projekty
LCMS
ICPMS
Sledujte nás
Další informace
WebinářeO násKontaktujte násPodmínky užití
LabRulez s.r.o. Všechna práva vyhrazena. Obsah dostupný pod licencí CC BY-SA 4.0 Uveďte původ-Zachovejte licenci.