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Quantification of a thermal pre‐load on polymer matrix composites by the degradation and colour change of polyurethane top coats

This work provides techniques to separately determine temperature (90–340 °C) and duration (1 minute to 240 days) of a thermal pre‐load as well as residual strength of polymer matrix composites on basis of the degradation of the top‐coat. Infrared spectroscopy and colorimetry characterizing binder degradation and colour changes of polyurethane top‐coats were used to provide a non‐destructive in‐service method to quantify incipient heat damage. A multivariate (chemometric) analysis of infrared and colorimetric data was performed. The precision of the calculated values for duration and temperature of the thermal pre‐load as well as residual strength for specimen with unknown thermal history is slightly better for the infraredspectroscopic analysis. Deviation of the calculated temperature is less than 10 °C. However, the sole analysis of colorimetric data allows a separate evaluation of these parameters. Limitations of the techniques are identified.

In dieser Arbeit werden Verfahren vorgestellt, die es erlauben, separat die Temperatur (90–340 °C) und die Zeitdauer (1 Minute bis 240 Tage) einer thermischen Vorbelastung sowie die Restfestigkeit von Kohlenstofffaser verstärkten Kunststoffen anhand der Zersetzung des Decklackes zu ermitteln. Infrarotspektroskopie und farbmetrische Analysen werden genutzt, um anhand der Zersetzung des Bindemittels und der Farbveränderung von Polyurethandecklacken, zerstörungsfrei eine moderate thermische Schädigung zu quantifizieren. Dazu werden multivariate Datenanalysen (Chemometrie) infrarotspektroskopischer und farbmetrischer Daten durchgeführt. Die Genauigkeit der errechneten Werte für die Temperatur und die Zeitdauer einer thermischen Vorbelastung sowie die Restfestigkeit von Proben mit unbekannter thermischer Historie ist etwas höher bei der infrarotspektroskopischen Untersuchung. Abweichungen bei der Temperatur sind kleiner als 10 °C. Jedoch erlaubt auch die alleinige Auswertung farbmetrischer Daten die separate Bestimmung dieser Kennwerte. Die Grenzen der Verfahren werden aufgezeigt.

Autoren:   S. Eibl
Journal:   Materialwissenschaft und Werkstofftechnik
Jahrgang:   2016
Seiten:   n/a
DOI:   10.1002/mawe.201500514
Erscheinungsdatum:   17.05.2016
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