利用碳納米管涂層玻璃纖維監(jiān)測復(fù)合材料固化過程的方法
【專利說明】
[0001]技術(shù)領(lǐng)域:本發(fā)明涉及一種利用碳納米管涂層玻璃纖維監(jiān)測復(fù)合材料固化過程的方法，屬于復(fù)合材料制造領(lǐng)域。
[0002]【背景技術(shù)】:復(fù)合材料性能受固化過程工藝參數(shù)的影響顯著，由于在固化過程中，隨樹脂交聯(lián)反應(yīng)進行，樹脂黏度會隨著溫度和時間而不斷發(fā)生變化，為了保證復(fù)合材料產(chǎn)品質(zhì)量，合理控制樹脂含量并減少缺陷發(fā)生，需要嚴格控制施加壓力的溫度與時機。因此，對復(fù)合材料固化過程的進行有效監(jiān)控，并對固化工藝制度進行有效調(diào)控，對復(fù)合材料制品的質(zhì)量控制具有重大的意義。目前普遍應(yīng)用的復(fù)合材料固化實時監(jiān)測方法有光纖光柵傳感器、動態(tài)介電性能測試法等，但上述測試方法的檢測儀器普遍比較昂貴，限制了生產(chǎn)企業(yè)的大規(guī)模應(yīng)用。因此，開發(fā)一種成本低且精確可靠的復(fù)合材料固化監(jiān)測方法十分必要。
[0003]
【發(fā)明內(nèi)容】
:針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種利用碳納米管涂層玻璃纖維監(jiān)測復(fù)合材料固化過程的方法。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:利用碳納米管涂層玻璃纖維監(jiān)測復(fù)合材料固化過程的方法，具體步驟是:
[0005](I)取玻璃纖維放入容器內(nèi)，倒入碳納米管的單分散水溶液浸沒玻璃纖維，水溶液干燥后，碳納米管包覆在玻璃纖維表面，在玻璃纖維兩端連接2根導(dǎo)線，形成碳納米管涂層玻璃纖維傳感器。
[0006](2)將碳納米管涂層玻璃纖維傳感器埋入復(fù)合材料內(nèi)部，按復(fù)合材料固化工藝制度進行固化成型，利用萬用表測量復(fù)合材料固化過程中碳納米管涂層玻璃纖維傳感器電阻變化，作出復(fù)合材料固化過程的碳納米管涂層玻璃纖維傳感器的電阻-溫度-時間關(guān)系曲線，從曲線突變點獲得關(guān)于凝膠點溫度/時間、復(fù)合材料固化過程信息，用于指導(dǎo)對復(fù)合材料固化工藝參數(shù)的調(diào)控。
[0007]優(yōu)選的，所述的導(dǎo)線為0.2mm直徑的銅導(dǎo)線。
[0008]優(yōu)選的，所述的玻璃纖維通過導(dǎo)電銀漿或?qū)щ娔z與導(dǎo)線連接。
[0009]碳納米管涂層玻璃纖維是將玻璃纖維浸入碳納米管單分散水溶液內(nèi)，干燥后形成碳納米管涂層玻璃纖維，可以然后與復(fù)合材料一體成型。玻璃纖維表面的碳納米管三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)具有導(dǎo)電性，同時其電阻對復(fù)合材料固化過程中樹脂基體的黏度變化有非常靈敏的響應(yīng)特性，基于此可對復(fù)合材料固化過程進行監(jiān)測。
[0010]本發(fā)明專利的有益效果及特點:
[0011]碳納米管涂層玻璃纖維傳感器與復(fù)合材料具有很好的界面結(jié)合性能，可與復(fù)合材料一體成型，不會影響復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能。同時傳感器制作工藝簡單，成本低。
【附圖說明】
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[0012]圖1是碳納米管涂層玻璃纖維傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
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[0013]本發(fā)明采用的碳納米管的單分散水溶液可用專利申請CN2012104391772(基于碳納米管三維網(wǎng)絡(luò)薄膜的溫度傳感器制備方法)的工藝方法來制備。
[0014] 如圖1所示，碳納米管包覆在玻璃纖維表面I的表面，在玻璃纖維I的表面形成了碳納米管涂層2，萬用表4通過銅導(dǎo)線3和導(dǎo)電銀漿5連接在玻璃纖維I的兩端，形成碳納米管涂層玻璃纖維傳感器。將此傳感器埋入16層玻璃纖維/環(huán)氧預(yù)浸料中間層，利用真空袋成型工藝固化成型。利用萬用表測量復(fù)合材料固化過程中碳納米管涂層玻璃纖維傳感器電阻變化，利用熱電偶同步測量固化爐溫度變化，作出復(fù)合材料固化過程的碳納米管涂層玻璃纖維傳感器電阻-溫度-時間關(guān)系曲線，從電阻曲線突變點獲得凝膠點溫度/時間信息。
【主權(quán)項】
1.利用碳納米管涂層玻璃纖維監(jiān)測復(fù)合材料固化過程的方法，具體步驟是: (1)取玻璃纖維放入容器內(nèi)，倒入碳納米管的單分散水溶液浸沒玻璃纖維，水溶液干燥后，碳納米管包覆在玻璃纖維表面，在玻璃纖維兩端連接2根導(dǎo)線，形成碳納米管涂層玻璃纖維傳感器； (2)將碳納米管涂層玻璃纖維傳感器埋入復(fù)合材料內(nèi)部，按復(fù)合材料固化工藝制度進行固化成型，利用萬用表測量復(fù)合材料固化過程中碳納米管涂層玻璃纖維傳感器電阻變化，作出復(fù)合材料固化過程的碳納米管涂層玻璃纖維傳感器的電阻-溫度-時間關(guān)系曲線，從曲線突變點獲得關(guān)于凝膠點溫度/時間、復(fù)合材料固化過程信息，用于指導(dǎo)對復(fù)合材料固化工藝參數(shù)的調(diào)控。2.如權(quán)利要求1所述的利用碳納米管涂層玻璃纖維監(jiān)測復(fù)合材料固化過程的方法，其特征在于:優(yōu)選的，所述的導(dǎo)線為0.2_直徑的銅導(dǎo)線。3.如權(quán)利要求1所述的利用碳納米管涂層玻璃纖維監(jiān)測復(fù)合材料固化過程的方法，其特征在于:所述的玻璃纖維通過導(dǎo)電銀漿或?qū)щ娔z與導(dǎo)線連接。
【專利摘要】利用碳納米管涂層玻璃纖維監(jiān)測復(fù)合材料固化過程的方法，具體步驟是：將玻璃纖維浸入碳納米管單分散水溶液內(nèi)，干燥后形成碳納米管涂層玻璃纖維，可以然后與復(fù)合材料一體成型。玻璃纖維表面的碳納米管三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)具有導(dǎo)電性，同時其電阻對復(fù)合材料固化過程中樹脂基體的黏度變化有非常靈敏的響應(yīng)特性，基于此可對復(fù)合材料固化過程進行監(jiān)測。
【IPC分類】G01N27/04
【公開號】CN104931542
【申請?zhí)枴緾N201510340726
【發(fā)明人】盧少微, 馬克明, 王曉強, 吳振, 張海軍, 賈彩霞, 李偉
【申請人】沈陽航空航天大學(xué)
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年6月18日