CN117907207A - 一种基于有机材料分子结构变化的光老化试验相关性分析方法 - Google Patents
一种基于有机材料分子结构变化的光老化试验相关性分析方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117907207A CN117907207A CN202410305185.0A CN202410305185A CN117907207A CN 117907207 A CN117907207 A CN 117907207A CN 202410305185 A CN202410305185 A CN 202410305185A CN 117907207 A CN117907207 A CN 117907207A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- test
- aging test
- correlation
- aging
- accelerated aging
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims abstract description 197
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 41
- 230000008859 change Effects 0.000 title claims abstract description 32
- 206010051246 Photodermatosis Diseases 0.000 title claims abstract description 23
- 230000008845 photoaging Effects 0.000 title claims abstract description 23
- 239000011368 organic material Substances 0.000 title claims abstract description 20
- 238000010219 correlation analysis Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 230000032683 aging Effects 0.000 claims abstract description 236
- 238000010998 test method Methods 0.000 claims abstract description 57
- 238000002329 infrared spectrum Methods 0.000 claims abstract description 27
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000010606 normalization Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 43
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 claims description 35
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims description 26
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims description 24
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims description 24
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 14
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 claims description 12
- FGUUSXIOTUKUDN-IBGZPJMESA-N C1(=CC=CC=C1)N1C2=C(NC([C@H](C1)NC=1OC(=NN=1)C1=CC=CC=C1)=O)C=CC=C2 Chemical compound C1(=CC=CC=C1)N1C2=C(NC([C@H](C1)NC=1OC(=NN=1)C1=CC=CC=C1)=O)C=CC=C2 FGUUSXIOTUKUDN-IBGZPJMESA-N 0.000 claims description 6
- GNFTZDOKVXKIBK-UHFFFAOYSA-N 3-(2-methoxyethoxy)benzohydrazide Chemical compound COCCOC1=CC=CC(C(=O)NN)=C1 GNFTZDOKVXKIBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000010220 Pearson correlation analysis Methods 0.000 claims description 3
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 abstract description 12
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 abstract description 5
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 abstract description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 22
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 22
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 22
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 3
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 3
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- PDWBGRKARJFJGI-UHFFFAOYSA-N 2-phenylcyclohexa-2,4-dien-1-one Chemical compound O=C1CC=CC=C1C1=CC=CC=C1 PDWBGRKARJFJGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L barium sulfate Inorganic materials [Ba+2].[O-]S([O-])(=O)=O TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)
Abstract
本发明提供了一种基于有机材料分子结构变化的光老化试验相关性分析方法,主要步骤包括:开展某有机材料光老化试验,在各老化试验周期内开展红外光谱测试,获取红外谱图;对红外谱图进行归一化、线性拟合等数值处理,绘制基于材料分子结构变化的老化试验相关性表征图;利用皮尔逊相关性评价方法,分别计算各老化方法与自然老化方法之间的皮尔逊总相关系数及拟合曲线斜率差值,进行各老化方法相关性评价。本发明实现了不同光老化加速试验与自然暴晒老化试验之间的相关性评价,揭示不同加速老化试验方法对材料老化机理的影响。
Description
技术领域
本发明属于环境试验领域,具体涉及一种基于有机材料分子结构变化的光老化试验相关性分析方法。
背景技术
当今新材料研发速度不断加快,迫切的需求更加高效精准的材料耐候性检测评价方法。目前,户外用有机材料的耐候性测试通常通过自然暴晒和加速光老化试验的方式进行。其中自然暴晒老化的试验结果最为真实可靠,但耗时长,时间成本高。因此,在行业内通常采用各种光老化加速试验方法进行快速耐候性测试,常用光老化加速试验包括UVA紫外光加速老化,UVB紫外光加速老化,氙灯加速老化等人工加速老化试验方法以及太阳跟踪聚光加速老化等自然加速老化试验。然而,加速老化试验若设备选择不当,或者试验流程、条件参数、周期时长等设置不当,就会改变材料的老化机理、影响材料的老化进程,造成加速试验结果的偏差,而目前行业内因缺乏合适的分析方法很难对此偏差即相关性问题进行分析,往往只是通过加速试验结果与自然结果的数值对比来进行简单的评估,无法有效直观的通过试验结果对两种或多种试验方法之间的相关性进行表征。
目前常见的相关性分析方法有皮尔逊和斯皮尔曼法,其中,皮尔逊相关主要讨论两个随机变量之间的线性相关性强度,而斯皮尔曼相关作为皮尔逊相关的非参数版本,通常用于考察两者单调关系的强度,即两个变量在变大或变小确定上多大程度上保持步调一致。这两种相关性分析方法均只适用于讨论两种试验方法测试结果之间的关系,而无法体现加速老化试验对材料老化机理的影响。
发明内容
本发明的旨在提供一种基于有机材料分子结构变化的光老化试验相关性分析方法,帮助人们判断自然暴晒,聚光加速和人工加速等不同老化试验方法之间的相关性。
为实现上述目的,本发明采取的技术方案如下:
本发明的一种基于有机材料分子结构变化的光老化试验相关性分析方法,包括如下步骤:
步骤a:制备某有机材料样品,确定光老化试验方案,包括自然老化试验地点、加速老化试验所用设备、试验流程、试验条件以及试验周期信息,并开展自然老化试验与相应加速老化试验;
步骤b:自然老化试验期间和相应加速老化试验期间均进行N次取样,每次取样时开展红外光谱测试得到该样品的红外谱图,其中N≥6;
步骤c:将收集到的红外谱图以吸光度模式进行表征,并完成基线校准和谱峰差值分析,以确定吸光度有变化的谱峰和特征吸收峰;
步骤d:将红外谱图中所有吸收峰的吸光度除以最强吸收峰的吸光度,并完成归一化处理,得到最强吸收峰吸光度为1的红外光谱;
步骤e:选择两个谱峰,以时间为横坐标,以所选的两个谱峰吸光度为纵作标,作散点图;
步骤f:对每种老化试验方法所采集的红外谱图,通过所述步骤e所得到的两个谱峰的散点图分别进行线性拟合,得到拟合方程;
步骤g:利用所述步骤f所得到的拟合方程分别计算两谱峰各测试时间点的吸光度,并以其中一个谱峰吸光度为横坐标,另一个为纵坐标,作基于材料分子结构变化的老化试验相关性表征图;
步骤h:表征不同加速老化试验方法与自然老化试验方法之间的相关性,以自然老
化试验的结果为基准,利用皮尔逊相关性分析方法,分别计算加速老化试验方法拟合曲线
所有数据点横坐标、纵坐标与自然老化试验方法拟合曲线数据点横坐标、纵坐标的皮尔逊相关系数 和 ,具体如公式(1)和公式(2)。
(1)。
(2)。
式中,x为拟合曲线上采集点的横坐标数值,y为拟合曲线上采集点的纵坐标数值,
n为不同加速老化方法,i为采集点,为n拟合曲线上采集点的横坐标的皮尔逊相关系数,为n拟合曲线上采集点的纵坐标的皮尔逊相关系数。
依次将每种加速老化试验拟合曲线数据点的横坐标、纵坐标和自然老化试
验拟合曲线数据点横坐标、纵坐标数值,分别代入公式(1)、公式(2),计算每种加速老
化试验拟合曲线横纵坐标的皮尔逊相关系数 和 ,进而计算加速老化方法n的总相
关系数,所得到的值越接近自然老化皮尔逊相关系数 =1,表示这种加速老化试验
方法与自然老化相比相关性越高,其中:
(3)。
当出现两种或多种加速老化试验方法与自然老化试验方法之间的皮尔逊相关系
数近似时,计算它们拟合曲线的斜率,结果越接近自然老化试验所拟合曲线的斜率,则
相关性越高,具体方法为利用公式(4)计算老化试验方法n拟合曲线斜率,当与自然老
化试验方法拟合曲线斜率C0正负性一致时,利用公式(5)计算加速老化试验拟合曲线与自
然老化试验拟合曲线斜率差值,越接近零,斜率越相近,相关性越好,其中:
(4)。
- (5)。
本发明的有益效果在于:
1. 本发明采用红外光谱、线性拟合和皮尔逊相关系数的分析方法,应用于两种或多种试验方法之间的相关性研究,能够直观表征不同试验方法之间老化机理的差异,根据材料分子结构的变化规律判断不同老化试验方法之间的相关性。
2. 当出现两种或多种加速老化试验方法与自然老化试验方法之间的皮尔逊相关系数近似时,本发明可通过计算比较它们拟合曲线的斜率分析相关性。
附图说明
图1是实施例一中某普通耐候型聚酯涂层不同取样时间下UVA-0.76红外谱图;
图2是实施例一中归一化处理后某普通耐候型聚酯涂层5处吸收峰吸光度随时间的变化散点图;
图3是实施例一中某普通耐候型聚酯涂层2963cm-1、1713 cm-1两峰吸光度随时间变化散点图;
图4是实施例一中自然老化试验期间某普通耐候型聚酯涂层样品红外光谱中1713cm-1与2893cm-1两处吸收峰强度随老化时间的变化图;
图5是实施例一中聚光加速老化试验期间某普通耐候型聚酯涂层样品红外光谱中1713cm-1与2893cm-1两处吸收峰强度随老化时间的变化图;
图6是实施例一中0.71 W/m2 UVB老化试验期间某普通耐候型聚酯涂层样品红外光谱中1713cm-1与2893cm-1两处吸收峰强度随老化时间的变化图;
图7是实施例一中0.76W/m2 UVA老化试验期间某普通耐候型聚酯涂层样品红外光谱中1713cm-1与2893cm-1两处吸收峰强度随老化时间的变化图;
图8是实施例一中1.35 W/m2 UVA老化试验期间某普通耐候型聚酯涂层样品红外光谱中1713cm-1与2893cm-1两处吸收峰强度随老化时间的变化图;
图9是实施例一中0.51 W/m2氙灯老化试验期间某普通耐候型聚酯涂层样品红外光谱中1713cm-1与2893cm-1两处吸收峰强度随老化时间的变化图;
图10是实施例一中某普通耐候型聚酯涂层自然老化与5种加速老化试验方法之间的相关性表征图;
图11是实施例二中某超耐候型聚酯涂层自然老化试验不同取样时间下的红外光谱图;
图12是实施例二中自然老化试验期间某超耐候型聚酯涂层样品红外光谱1713cm-1与2963cm-1两处吸收峰强度随老化时间的变化图;
图13是实施例二中聚光加速老化试验期间某超耐候型聚酯涂层样品红外光谱1713cm-1与2963cm-1两处吸收峰强度随老化时间的变化图;
图14是实施例二中0.71 W/m2 UVB老化试验期间某超耐候型聚酯涂层样品红外光谱1713cm-1与2963cm-1两处吸收峰强度随老化时间的变化图;
图15是实施例二中0.76W/m2 UVA老化试验期间某超耐候型聚酯涂层样品红外光谱1713cm-1与2963cm-1两处吸收峰强度随老化时间的变化图;
图16是实施例二中某超耐候型聚酯涂层自然老化与3种加速老化试验之间的相关性表征图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例,详细说明本发明的技术方案,以便本领域普通技术人员更好地理解和实施本发明的技术方案。
实施例一:
本实施例将以某普通耐候性聚酯涂层为例对自然老化试验,聚光加速老化试验,UVA加速老化试验,UVB加速老化试验和氙灯老化试验方法之间相关性强弱进行分析。基于有机材料分子结构变化的光老化试验相关性分析方法,包括步骤:
步骤a:制备某普通耐候性聚酯涂层的有机材料样品,确定光老化试验方案,包括自然老化试验地点、加速老化试验所用设备、试验流程、试验条件以及试验周期信息,并开展自然老化试验与相应加速老化试验;
本实施例中,自然老化试验地点选在广州市花都区,自然老化试验将所准备试验样品置于室外样品架上进行自然暴晒,试验共进行两年,样品标记为自然老化;
聚光加速试验是将样品放置在固定的暴晒架上,每天3:00、9:00、15:00和21:00进行为时5min的喷淋,试验共进行12个月,样品记为聚光加速老化;
UVA紫外加速老化试验选择UVA-340紫外荧光灯管进行试验,分为非标准循环和标准循环:非标准循环设定为光照阶段8小时1.35W/m2 @340nm的辐照,温度为60℃,暗阶段为4小时50℃冷凝,样品标记为1.35-UVA;标准循环设定为光照阶段8小时0.76W/m2 @340nm的辐照,温度为60℃,暗阶段为4小时50℃冷凝,样品标记为0.76-UVA;
UVB紫外加速老化试验选择UVB-313紫外荧光灯管进行试验,循环设定为光照阶段4小时0.71 W/m2@340nm的辐照,温度为60 ℃,暗阶段为4小时50 ℃冷凝,样品标记为0.71-UVB;
所述氙灯老化试验选择氙灯进行试验。每2小时一个循环,其中108min辐照,12min喷淋,辐照强度为 0.51W/m2 @340nm,温度为65℃,样品记为0.51-Xenon;
步骤b:自然老化试验期间和相应加速老化试验期间均进行N次取样,每次取样时开展红外光谱测试得到该样品的红外谱图,其中N≥6;
本实施例中,自然老化试验分别在第0,3,7,12,20,24个月取样开展红外光谱测试,试验共进行24个月;聚光加速老化试验分别在第0,1,2,4,8,12个月取样开展红外光谱测试,试验共进行12个月;1.35-UVA试验共进行1500小时;0.76-UVA试验共进行1600小时;0.71-UVB试验共进行1500小时;0.51-Xenon试验共进行1500小时;1.35-UVA试验、0.76-UVA试验、0.71-UVB试验、0.51-Xenon试验从第0个小时开始至试验结束尽量以均匀时间间隔取样6次。每种老化试验方法在同一试样上按取样时间依次采集6张红外谱图;为获取更多的分析数据,每种老化试验方法可以取样6次以上,开展红外光谱测试;
对所取得的红外谱图进行数值处理与分析,获得有机材料分子结构在光老化试验过程中的变化信息,具体步骤如下:
步骤c:将收集到的红外谱图以吸光度模式进行表征,并完成基线校准和谱峰差值分析,以确定吸光度有变化的谱峰和特征吸收峰;
以0.76-UVA红外光谱为示例,校准后的红外谱图对比图如图1所示,其中1713cm-1为-C=O吸收峰,2963cm-1为-CH2-伸缩振动吸收峰,604cm-1为硫酸根的吸收峰,723cm-1为苯环C-H吸收峰,1259.3cm-1为C-O-C的不对称伸缩振动吸收峰;
步骤d:将红外谱图中所有吸收峰的吸光度除以最强吸收峰的吸光度,并完成归一化处理,得到最强吸收峰吸光度为1的红外光谱;
以0.76-UVA光谱为示例,选取谱图中的最强吸收峰723 cm-1做归一化,结果如图2所示;
步骤e:选择两个谱峰,以时间为横坐标,以所选的两个谱峰吸光度为纵作标,作散点图;
以0.76-UVA红外光谱为示例,分析对比图2所示5处吸收峰强度随老化时间变化可知,2963cm-1为脂肪族主链上的-CH2-,较为稳定,1713 cm-1为聚酯涂层C=O特征峰,具有代表性,以这两处吸收峰作为分析对象可以较好的反映各类试验方法之间的差异,因此,本实施例选取2963cm-1和1713cm-1两处峰强作如图3所示的散点图进行下一步分析;
步骤f:对每种老化试验方法所采集的红外谱图,通过所述步骤e所得到的两个谱峰的散点图分别进行线性拟合,得到拟合方程;
图4至图9所示为本实施例中各老化试验方法所采集的红外谱图中,1713cm-1与2963cm-1两处吸收峰吸光度随老化时间变化散点图线性拟合的示意图;
步骤g:利用所述步骤f所得到的拟合方程分别计算两谱峰各测试时间点的吸光度,并以其中一个谱峰吸光度为横坐标,另一个为纵坐标,作基于材料分子结构变化的老化试验相关性表征图;
本实施例以1713cm-1处的羰基C=O的拟合吸收峰强度为横坐标,以2963cm-1处的亚甲基-CH2的拟合峰强为纵坐标, 作各老化试验相关性表征图,结果如图10所示。
步骤h:表征不同加速老化试验方法与自然老化试验方法之间的相关性,以自然老
化试验的结果为基准,利用皮尔逊相关性分析方法,分别计算加速老化试验方法拟合曲线
所有数据点横坐标、纵坐标与自然老化试验方法拟合曲线数据点横坐标、纵坐标的皮尔逊相关系数 和 ,具体如公式(1)和公式(2)。
(1)。
(2)。
式中,x为拟合曲线上采集点的横坐标数值,y为拟合曲线上采集点的纵坐标数值,
n为不同加速老化方法,i为采集点,为n拟合曲线上采集点的横坐标的皮尔逊相关系数,为n拟合曲线上采集点的纵坐标的皮尔逊相关系数。
依次将每种加速老化试验拟合曲线数据点的横坐标、纵坐标和自然老化试
验拟合曲线数据点横坐标、纵坐标数值,分别代入公式(1)、公式(2),计算每种加速老
化试验拟合曲线横纵坐标的皮尔逊相关系数 和 ,进而计算加速老化方法n的总相
关系数,所得到的值越接近自然老化皮尔逊相关系数 =1,表示这种加速老化试验
方法与自然老化相比相关性越高,其中:
(3)。
本实施例中:聚光加速老化(n=1),0.71-UVB加速老化(n=2),0.76-UVA加速老化(n=3),1.35-UVA加速老化(n=4),氙灯加速老化(n=5)拟合曲线的横坐标(1713cm-1)和自然老化(n=0)拟合曲线的横坐标(1713cm-1)之间的皮尔逊相关系数分别为:
,,-0.984,,0.984;
聚光加速老化(n=1),0.71-UVB加速老化(n=2),0.76-UVA加速老化(n=3),1.35-UVA加速老化(n=4),氙灯加速老化(n=5)拟合曲线的纵坐标(2965cm-1)和自然老化(n=0)拟合曲线纵坐标(2965cm-1)的皮尔逊相关系数分别为:
=0.986,,,,0.984;
将各 和 依次代入公式(3),可得聚光加速老化(n=1),0.71-UVB加速老化(n
=2),0.76-UVA加速老化(n=3),1.35-UVA加速老化(n=4),氙灯加速老化(n=5)拟合曲线和自
然老化(n=0)拟合曲线之间的皮尔逊总相关系数分别为:
=0.986;.984;
需说明的是此处的为0表示该拟合曲线与自然老化试验曲线无相关性。
根据对比可知,对于本实施例一中的某普通耐候型聚酯涂层样样品,聚光老化试验、氙灯老化试验与自然老化的实验结果相关性最高且相似,其余人工加速老化试验方法均与自然老化试验结果无明显相关性。
本实施例一中,聚光老化试验、氙灯老化试验与自然老化试验方法之间的皮尔逊
相关系数近似。当出现两种或多种加速老化试验方法与自然老化试验方法之间的皮尔
逊相关系数近似时,计算它们拟合曲线的斜率,结果越接近自然老化试验所拟合曲线
的斜率,则相关性越高,具体方法为利用公式(4)计算老化试验方法n拟合曲线斜率,当与自然老化试验方法拟合曲线斜率C0正负性一致时,利用公式(5)计算加速老化试验拟
合曲线与自然老化试验拟合曲线斜率差值,越接近零,斜率越相近,相关性越好,其
中:
(4)。
- (5)。
利用公式(4)计算老化试验方法n拟合曲线斜率,利用公式(5)计算斜率差值,可
得本实施例中聚光加速老化(n=1),0.71-UVB加速老化(n=2),0.76-UVA加速老化(n=3),
1.35-UVA加速老化(n=4),氙灯加速老化(n=5)拟合曲线的斜率和斜率差值分别为:
=-1.212;=0.0719;=0.404;=0.126;=-0.174。
。
依据以上斜率计算结果可知,聚光老化试验与自然老化的实验结果相关性最高,模拟性最好;其次为氙灯老化试验;其余人工加速老化试验方法与自然老化斜率方向不一致,无明显相关性。
实施例二:
本实施案例将以某超耐候型聚酯涂层为载体开展多种加速老化试验与自然暴晒试验,目的是分析各种加速老化试验方法与真实自然暴晒老化试验之间相关性。
本实施例二中,自然老化试验地点为广州市花都区,自然老化试验,聚光加速老化试验,UVA加速老化试验,UVB加速老化试验,具体试验方案以及具体取样时间均与实施例1相同,分别为自然老化试验(n=0),聚光加速老化(n=1),0.71-UVB加速老化(n=2),0.76-UVA加速老化(n=3),每种老化试验得到6张红外谱图。
图11所示为该超耐候型聚酯涂层自然老化试验的红外光谱图,其中 1713cm-1为C=O的吸收峰,2963cm-1为-CH2的伸缩振动吸收峰, 605cm-1为硫酸钡硫酸根的吸收峰,723cm-1为苯环C-H吸收峰,1259 cm-1为C-O-C的不对称伸缩振动吸收峰。
将红外谱图所有吸收峰的吸光度除以最强吸收峰的吸光度,并完成归一化处理,得到最强吸收峰吸光度为1的红外光谱,本实施例中依然选取谱图中最强峰723cm-1做归一化。
选择两个谱峰,以时间为横坐标,以所选的两个特征谱峰吸光度为纵坐标,作散点图。本实施例中依旧选取2963cm-1和1713cm-1处峰强作散点图进行下一步分析。
对所得到的两个谱峰的散点图分别进行线性拟合,得到拟合方程。如图12至15所示为本实施例中所有老化试验过程中采集红外光谱,1713cm-1与2963cm-1两处吸收峰吸光度随老化时间变化散点图线性拟合的示意图。
以1713cm-1处的羰基C=O的拟合吸收峰强度为横坐标,以2963cm-1处的亚甲基-CH2的拟合峰强为纵坐标, 作老化试验相关性表征图,结果如图16所示。
本实施例中聚光加速老化(n=1),0.71-UVB加速老化(n=2),0.76-UVA加速老化(n=3)拟合曲线的横坐标(1713 cm-1)和自然老化(n=0)拟合曲线的横坐标(1713 cm-1)之间的皮尔逊相关系数分别为:
;
聚光加速老化(n=1),0.71-UVB加速老化(n=2),0.76-UVA加速老化(n=3),拟合曲线的纵坐标(2965cm-1)和自然老化(n=0)拟合曲线纵坐标(2965cm-1)的皮尔逊相关系数分别为:
;。
利用公式(3)计算老化方法n的总相关系数,所得到的值越接近自然老化皮尔
逊相关系数 (=1),表示这种加速老化试验方法与自然老化相比相关性越高。
可得本实施例中聚光加速老化(n=1),0.71-UVB加速老化(n=2),0.76-UVA加速老化(n=3)拟合曲线和自然老化(n=0)拟合曲线之间的皮尔逊相关系数分别为:
=0.984;0。
此处和均为0,表示该试验方法拟合曲线与自然老化拟合曲线不相关。
根据对比可知,本实施例中聚光老化试验与自然老化的实验结果相关性最高,模拟效果最好;UVA老化试验、UVB老化试验与自然老化无明显相关。
本发明的所述加速老化试验包括太阳跟踪聚光加速老化试验、UVA加速老化试验、UVB加速老化试验和氙灯老化试验,试验地点可以根据试验需要选择,加速老化试验所用设备、试验流程、试验条件以及试验周期可以根据试验需要调整,取样间隔周期根据具体试验方法确定。
基于以上分析,可以说明本发明提出的基于有机材料分析结构变化的老化试验相关性分析方法,可应用于自然加速老化,人工加速老化与自然加速老化试验之间的相关性分析,虽然试验数据量大,但结果较为可靠,本发明所提出的相关性分析方法具有一定的普适性,并不是仅针对光老化试验。
上述实施示例仅是本发明较优实施示例,但并不能作为对发明的限制,任何基于本发明构思基础上做出的变型和改进,均应落入到本发明保护范围之内,具体保护范围以权利要求书记载为准。
Claims (6)
1.一种基于有机材料分子结构变化的光老化试验相关性分析方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤a:制备某有机材料样品,确定光老化试验方案,包括自然老化试验地点、加速老化试验所用设备、试验流程、试验条件以及试验周期信息,并开展自然老化试验与相应加速老化试验;
步骤b:自然老化试验期间和相应加速老化试验期间均进行N次取样,每次取样时开展红外光谱测试得到该样品的红外谱图,其中N≥6;
步骤c:将收集到的红外谱图以吸光度模式进行表征,并完成基线校准和谱峰差值分析,以确定吸光度有变化的谱峰和特征吸收峰;
步骤d:将红外谱图中所有吸收峰的吸光度除以最强吸收峰的吸光度,并完成归一化处理,得到最强吸收峰吸光度为1的红外光谱;
步骤e:选择两个谱峰,以时间为横坐标,以所选的两个谱峰吸光度为纵作标,作散点图;
步骤f:对每种老化试验方法所采集的红外谱图,通过所述步骤e所得到的两个谱峰的散点图分别进行线性拟合,得到拟合方程;
步骤g:利用所述步骤f所得到的拟合方程分别计算两谱峰各测试时间点的吸光度,并以其中一个谱峰吸光度为横坐标,另一个为纵坐标,作基于材料分子结构变化的老化试验相关性表征图;
步骤h:表征不同加速老化试验方法与自然老化试验方法之间的相关性,以自然老化试验的结果为基准,利用皮尔逊相关性分析方法,分别计算加速老化试验方法拟合曲线所有数据点横坐标、纵坐标/>与自然老化试验方法拟合曲线数据点横坐标/>、纵坐标/>的皮尔逊相关系数 /> 和 />,具体如公式(1)和公式(2)
(1)
(2)
式中,x为拟合曲线上采集点的横坐标数值,y为拟合曲线上采集点的纵坐标数值,n为不同加速老化方法,i为采集点,为n拟合曲线上采集点的横坐标的皮尔逊相关系数,/>为n拟合曲线上采集点的纵坐标的皮尔逊相关系数,
依次将每种加速老化试验拟合曲线数据点的横坐标、纵坐标/>和自然老化试验拟合曲线数据点横坐标/>、纵坐标/>数值,分别代入公式(1)、公式(2),计算每种加速老化试验拟合曲线横纵坐标的皮尔逊相关系数 /> 和 />,进而计算加速老化方法n与自然老化方法的总相关系数/>,所得到的值越接近自然老化皮尔逊相关系数/> =1,表示这种加速老化试验方法与自然老化相比相关性越高,其中:
(3)。
2.根据权利要求1所述的基于有机材料分子结构变化的光老化试验相关性分析方法,其特征在于:当出现两种或多种加速老化试验方法与自然老化试验方法之间的皮尔逊相关系数近似时,计算它们拟合曲线的斜率,结果越接近自然老化试验所拟合曲线的斜率,则相关性越高,具体方法为利用公式(4)计算老化试验方法n拟合曲线斜率/>,当/>与自然老化试验方法拟合曲线斜率C 0正负性一致时,利用公式(5)计算加速老化试验拟合曲线与自然老化试验拟合曲线斜率差值/>,/>越接近零,斜率越相近,相关性越好,其中:
(4)
-/> (5)。
3.根据权利要求2所述的基于有机材料分子结构变化的光老化试验相关性分析方法,其特征在于:所述加速老化试验包括太阳跟踪聚光加速老化试验、UVA加速老化试验、UVB加速老化试验和氙灯老化试验。
4.根据权利要求3所述的基于有机材料分子结构变化的光老化试验相关性分析方法,其特征在于:所述步骤a的试验地点可以根据试验需要选择。
5.根据权利要求4所述的基于有机材料分子结构变化的光老化试验相关性分析方法,其特征在于:所述步骤a的加速老化试验所用设备、试验流程、试验条件以及试验周期可以根据试验需要调整。
6.根据权利要求5所述的基于有机材料分子结构变化的光老化试验相关性分析方法,其特征在于:所述步骤b的取样间隔周期根据具体试验方法确定。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202410305185.0A CN117907207A (zh) | 2024-03-18 | 2024-03-18 | 一种基于有机材料分子结构变化的光老化试验相关性分析方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202410305185.0A CN117907207A (zh) | 2024-03-18 | 2024-03-18 | 一种基于有机材料分子结构变化的光老化试验相关性分析方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN117907207A true CN117907207A (zh) | 2024-04-19 |
Family
ID=90684205
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202410305185.0A Pending CN117907207A (zh) | 2024-03-18 | 2024-03-18 | 一种基于有机材料分子结构变化的光老化试验相关性分析方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN117907207A (zh) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20190019632A (ko) * | 2017-08-18 | 2019-02-27 | 대우조선해양 주식회사 | Ft-ir 스펙트럼 데이터간 공분산과 상관계수를 이용한 도료 제품 판별 방법 및 장치 |
CN110174372A (zh) * | 2019-06-13 | 2019-08-27 | 太原理工大学 | 一种沥青老化性能的预测方法及其应用 |
CN110441230A (zh) * | 2019-08-13 | 2019-11-12 | 吉林大学 | 一种基于化学特性分析的粘结结构老化预测方法 |
CN110455740A (zh) * | 2019-07-17 | 2019-11-15 | 武汉科技大学 | 一种沥青老化时程预测方法 |
CN111678863A (zh) * | 2020-06-10 | 2020-09-18 | 吉林大学 | 一种对接、剪切粘结接头失效强度预测函数优化方法 |
US20220002597A1 (en) * | 2020-07-01 | 2022-01-06 | The United States Of America, As Represented By The Secretary Of Agriculture | Adhesives generated from soybean meal and distiller's dried grains with solubles |
CN113960298A (zh) * | 2021-10-22 | 2022-01-21 | 山东大学 | 一种硅橡胶湿热老化性能预测的方法 |
-
2024
- 2024-03-18 CN CN202410305185.0A patent/CN117907207A/zh active Pending
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20190019632A (ko) * | 2017-08-18 | 2019-02-27 | 대우조선해양 주식회사 | Ft-ir 스펙트럼 데이터간 공분산과 상관계수를 이용한 도료 제품 판별 방법 및 장치 |
CN110174372A (zh) * | 2019-06-13 | 2019-08-27 | 太原理工大学 | 一种沥青老化性能的预测方法及其应用 |
CN110455740A (zh) * | 2019-07-17 | 2019-11-15 | 武汉科技大学 | 一种沥青老化时程预测方法 |
CN110441230A (zh) * | 2019-08-13 | 2019-11-12 | 吉林大学 | 一种基于化学特性分析的粘结结构老化预测方法 |
CN111678863A (zh) * | 2020-06-10 | 2020-09-18 | 吉林大学 | 一种对接、剪切粘结接头失效强度预测函数优化方法 |
US20220002597A1 (en) * | 2020-07-01 | 2022-01-06 | The United States Of America, As Represented By The Secretary Of Agriculture | Adhesives generated from soybean meal and distiller's dried grains with solubles |
CN113960298A (zh) * | 2021-10-22 | 2022-01-21 | 山东大学 | 一种硅橡胶湿热老化性能预测的方法 |
Non-Patent Citations (7)
Title |
---|
YADONG LV: "Outdoor and accelerated laboratory weathering of polypropylene:A comparison and correlation study", POLYMER DEGRADATION AND STABILITY, vol. 112, 28 February 2015 (2015-02-28) * |
严园: "基于红外光谱的道路沥青老化性能表征及疲劳寿命预估", 中国优秀博硕士学位论文全文数据库(博士)信息科技专辑, 20 November 2021 (2021-11-20) * |
冯建俊等: "汽车涂层耐老化性能研究", 2020年未来汽车技术大会暨重庆汽车行业第33届年会论文集, 7 December 2020 (2020-12-07), pages 171 - 175 * |
张晓东;王俊;江鲁;揭敢新;胡利芬;李婵;刘强;李莉;王文涛;: "耐候聚丙烯老化行为的研究", 汽车工艺与材料, no. 12, 20 December 2012 (2012-12-20) * |
揭敢新;张晓东;王俊;陶友季;郭燕芬;: "聚碳酸酯在自然暴露下的红外特征指数研究", 中国塑料, no. 09, 26 September 2013 (2013-09-26) * |
林化强;赵民;段文超;韦涛;史洪微;刘常升;刘福春;韩恩厚;: "高温高湿环境轨道交通用铝合金涂层室外与室内腐蚀老化的相关性研究", 腐蚀科学与防护技术, no. 04, 15 July 2018 (2018-07-15) * |
王玉海;石光;杨丽庭;: "ABS材料人工加速老化与户外自然老化的相关性", 工程塑料应用, no. 11, 10 November 2016 (2016-11-10), pages 85 - 90 * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Jacques | Accelerated and outdoor/natural exposure testing of coatings | |
CN110057983B (zh) | 一种基于观测数据和化学机制的臭氧来源解析方法 | |
Perez et al. | Modeling daylight availability and irradiance components from direct and global irradiance | |
Littlefair | A comparison of sky luminance models with measured data from Garston, United Kingdom | |
CN110672805A (zh) | 一种基于航空高光谱数据的水库水质参数定量反演方法 | |
CN103175805B (zh) | 一种近红外光谱测定污水中cod和bod5指标的方法 | |
WO2018076430A1 (zh) | 一种复合绝缘材料表面硬度测试方法 | |
CN111189868B (zh) | 一种应用低场核磁共振快速筛查食用油中掺假地沟油的方法 | |
CN105136686B (zh) | 紫叶李叶片花青素含量的测定方法 | |
CN117349611B (zh) | 一种基于大数据分析的水质波动仪监测方法 | |
CN117907207A (zh) | 一种基于有机材料分子结构变化的光老化试验相关性分析方法 | |
KR20170048028A (ko) | 세계 지역별 기후인자를 현실적으로 모사하는 내후성 시험 방법 | |
CN108896507B (zh) | 估算河流腐殖化指数的方法 | |
CN110823829A (zh) | 一种基于sg校准片的光谱数据补偿方法 | |
CN113283072A (zh) | 一种适用于多场景条件的水体cod检测方法 | |
CN113340943A (zh) | 一种基于指纹图谱的水体中嗅味类型和嗅味强度的分析方法 | |
CN108267422B (zh) | 基于近红外光谱分析的异常样本剔除法 | |
CN111896497A (zh) | 一种基于预测值的光谱数据修正方法 | |
JP6223268B2 (ja) | 塗膜劣化予測方法 | |
CN108693155B (zh) | 基于dmd的原子荧光多通道检测光源杂质干扰校正方法 | |
CN108009569B (zh) | 一种近红外光谱设备的稳定性判别方法 | |
CN101813518A (zh) | 一种中间视觉光度值的测量方法及其装置 | |
CN106708781B (zh) | 一种光伏电站闪变水平量测方法及装置 | |
CN111650179A (zh) | 一种薰衣草精油中三种特征组份的拉曼光谱定量分析方法 | |
CN216847431U (zh) | 一种自动实现白菜多项指标的综合快速预测装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |