含电加热除冰层的复合材料及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种含电加热除冰层的复合材料及制备方法，该含电加热除冰层的复合材料包括：碳纤维复合材料层，金属面板；石墨烯纸层，该石墨烯纸层位于所述碳纤维复合材料层与所述金属面板之间，其上连接有接线端子；以及玻璃纤维复合材料层；该玻璃纤维复合材料层分别粘结于所述碳纤维复合材料层和所述石墨烯纸层之间，以及所述石墨烯纸层和所述金属面板之间，从而将采用石墨烯纸作为加热单元，使得复合材料结构降低重量，并具备电加热除冰功能。

Composite material containing electric heating and ice removing and its preparation method

The invention discloses a composite material and a preparation method of electric heating and removing ice layer. The composite material containing electric heating and removing ice layer includes carbon fiber composite material layer, metal panel, and graphene paper layer, and the graphene paper layer is located between the carbon fiber composite material layer and the metal panel, which is connected with the terminal terminal. The glass fiber composite layer, which is bonded between the carbon fiber composite layer and the graphene paper layer, and between the graphene paper layer and the metal panel, will use graphene paper as a heating unit to reduce the weight of the composite structure. The function of deicing by electric heating.

【技术实现步骤摘要】
含电加热除冰层的复合材料及制备方法
本专利技术涉及复合材料应用领域，具体涉及一种含电加热除冰层的复合材料及制备方法。
技术介绍
目前，在工程应用层面，广泛应用于飞机复合材料结构的电加热除冰层的主体材料是金属加热片，金属加热片与复合材料融为一体，利用其通电加热的特性，从而实现复合材料结构的除冰功能，采用金属加热片是复合材料电加热除冰有效可靠的方案，但是金属加热片面密度大，从而对民机结构设计的减重指标带来不利影响。具有高导电、导热性能的石墨烯材料有望成为复合材料电加热除冰层的金属加热片的替代材料，目前商品化的石墨烯膜结构极易损坏，为保证其结构完整性通常附着在基材上，而基材与复合材料兼容差，导致两者粘接质量差；另外，采用大面积整体化石墨烯纸与复合材料进行胶接，表面上看两者已粘接成一个整体，然而实际上石墨烯纸片层之间的范德华力较弱，容易导致两者从石墨烯纸片层间分离，整个结构的稳定性很差，为长期安全使用埋下隐患。公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种含电加热除冰层的复合材料及制备方法，从而将采用石墨烯纸作为加热单元，使得复合材料结构降低重量，并具备电加热除冰功能。为实现上述目的，本专利技术提供了一种含电加热除冰层的复合材料，包括：碳纤维复合材料层；金属面板；石墨烯纸层，该石墨烯纸层位于所述碳纤维复合材料层与所述金属面板之间，其上连接有接线端子；以及玻璃纤维复合材料层，该玻璃纤维复合材料层分别粘结于所述碳纤维复合材料层和所述石墨烯纸层之间，以及所述石墨烯纸层和所述金属面板之间，该石墨烯纸层是整体的一层，其可以制成不同的厚度。优选地，所述石墨烯纸层上分布有通孔，所述通孔直径越小越好，从而可以有效保证石墨烯纸的导电性能。优选地，所述通孔在所述石墨烯纸层上均匀分布。优选地，所述含电加热除冰层的复合材料还包括胶层。优选地，所述胶层分布于所述通孔中及所述石墨烯纸层表面。优选地，所述胶层所使用的材料包括环氧树脂、不饱和聚酯树脂、乙烯基酯树脂以及双马来酰亚胺树脂，胶层的选择与树脂基复合材料的树脂兼容匹配。优选地，所述金属面板为铝合金面板。优选地，所述接线端子连接于所述石墨烯纸层的端部，该端部伸出所述玻璃纤维复合材料层与所述石墨烯纸层的粘结面之外，所述端部未粘结所述玻璃纤维复合材料层。本专利技术还提供了一种含电加热除冰层的复合材料的制备方法，包括以下步骤：(1)铺贴：将金属面板铺贴在模具表面，然后将玻璃纤维复合材料预浸料铺贴在金属面板上，然后依次将石墨烯纸层、玻璃纤维复合材料预浸料及碳纤维复合材料预浸料进行铺贴；以及(2)固化成型：在外加压力的作用下，各部分形成一体结构，完成固化，在石墨烯纸层的端部连接接线端子，以制备出上述含电加热除冰层的复合材料。优选地，在步骤(1)中，在将玻璃纤维复合材料预浸料铺贴在金属面板上后，接着铺贴胶膜，然后将石墨烯纸层铺贴在胶膜上，利用胶膜的粘性固定石墨烯纸层，然后依次再铺贴胶膜、玻璃纤维复合材料预浸料及碳纤维复合材料预浸料，直至完成铺贴。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：(1)本专利技术所涉及的含电加热除冰层的复合材料采用石墨烯纸作为加热单元，使得复合材料结构具备电加热除冰功能，相对于传统金属加热片的方案，该方案能有效降低结构重量；(2)由于石墨烯纸层由很多石墨烯本体片层组成，本体片层间结合力小，相对于采用大面积整体化石墨烯纸与复合材料进行胶接的方案，本专利技术所涉及的含电加热除冰层的复合材料含有大量通孔的石墨烯纸层能有效保证导电性能的前提下，实现石墨烯纸与复合材料有效胶接，有利于胶层粘接石墨烯纸，避免分层导致的结构不稳定等问题，提高其结构与功能的稳定性；(3)本专利技术所涉及的含电加热除冰层的复合材料采用玻璃纤维复合材料层作为绝缘层，将石墨烯纸分别与铝合金面板及碳纤维复合材料本体两个具有导电性的材质隔离，确保使用安全性及结构整体性；(4)本专利技术所涉及的含电加热除冰层的复合材料将铝合金面板置于整个结构的最外层，保护石墨烯纸加热单元；(5)本专利技术所涉及的含电加热除冰层的复合材料的制备方法采用整体一步固化成型，减少后续工序。附图说明图1是根据本专利技术的固化前含电加热除冰层的复合材料示意图；图2是根据本专利技术的含通孔石墨烯纸层示意图；图3是根据本专利技术的固化后的含电加热除冰层的复合材料示意图。主要附图标记说明：1：石墨烯纸层，11：通孔，12：接线端子，2：胶膜，21：胶层，3：碳纤维复合材料预浸料，31：碳纤维复合材料层，4：玻璃纤维复合材料预浸料，41：玻璃纤维复合材料层，5：金属面板，6：模具。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本专利技术的保护范围并不受具体实施方式的限制。除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。如图2和图3所示，根据本专利技术具体实施方式的一种含电加热除冰层的复合材料，包括：碳纤维复合材料层31；金属面板5；石墨烯纸层1，以及玻璃纤维复合材料层41；该石墨烯纸层1位于所述碳纤维复合材料层31与所述金属面板5之间，所述石墨烯纸1是通电后的加热单元，其上连接有接线端子12，用于连接电源；该玻璃纤维复合材料层41分别粘结于所述碳纤维复合材料层31和所述石墨烯纸层1之间，以及所述石墨烯纸层1和所述金属面板5之间，所述玻璃纤维复合材料层41分别将金属面板5及碳纤维复合材料层31两个具有导电性的材质与石墨烯纸层1隔离，起到绝缘层的作用，确保整个结构使用安全性，金属面板5保护石墨烯纸层1的加热单元。作为一种优选实施例，所述石墨烯纸层1上分布有通孔11。作为一种优选实施例，所述通孔11在所述石墨烯纸层1上均匀分布。作为一种优选实施例，所述含电加热除冰层的复合材料还包括胶层21。作为一种优选实施例，所述胶层21分布于所述通孔11中及所述石墨烯纸层表面，将石墨烯纸层1“铆接”在玻璃纤维复合材料层41上。作为一种优选实施例，所述胶层21所使用的材料包括环氧树脂、不饱和聚酯树脂、乙烯基酯树脂以及双马来酰亚胺树脂，胶层的选择与树脂基复合材料的树脂兼容匹配。作为一种优选实施例，所述金属面板5为铝合金面板。作为一种优选实施例，所述接线端子12连接于所述石墨烯纸层1的端部，该端部伸出所述玻璃纤维复合材料层41与所述石墨烯纸层1的粘结面之外，所述端部未粘结所述玻璃纤维复合材料层41。如图1、图2和图3所示，根据本专利技术具体实施方式的一种含电加热除冰层的复合材料的制备方法，包括以下步骤：(1)铺贴：将金属面板5铺贴在模具6表面，然后将玻璃纤维复合材料预浸料4铺贴在金属面板5上，然后依次将石墨烯纸层1、玻璃纤维复合材料预浸料4及碳纤维复合材料预浸料3进行铺贴；(2)固化成型：在外加压力的作用下，各部分形成一体结构，完成固化，在石墨烯纸层1的端部连接接线端子12，以制备出上述含电加热除冰层的复合材料。作为一种优选实施例，在步骤(1)中，在将玻璃纤维复合材料预浸料4铺贴在金属面板5上后，接着铺贴胶膜2，然后将石墨烯纸层1铺贴在胶膜本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含电加热除冰层的复合材料，其特征在于，包括：碳纤维复合材料层，金属面板，石墨烯纸层，该石墨烯纸层位于所述碳纤维复合材料层与所述金属面板之间，其上连接有接线端子；以及玻璃纤维复合材料层，该玻璃纤维复合材料层分别粘结于所述碳纤维复合材料层和所述石墨烯纸层之间，以及所述石墨烯纸层和所述金属面板之间。

【技术特征摘要】
1.一种含电加热除冰层的复合材料，其特征在于，包括：碳纤维复合材料层，金属面板，石墨烯纸层，该石墨烯纸层位于所述碳纤维复合材料层与所述金属面板之间，其上连接有接线端子；以及玻璃纤维复合材料层，该玻璃纤维复合材料层分别粘结于所述碳纤维复合材料层和所述石墨烯纸层之间，以及所述石墨烯纸层和所述金属面板之间。2.根据权利要求1所述的含电加热除冰层的复合材料，其特征在于，所述石墨烯纸层上分布有通孔。3.根据权利要求2所述的含电加热除冰层的复合材料，其特征在于，所述通孔在所述石墨烯纸层上均匀分布。4.根据权利要求2所述的含电加热除冰层的复合材料，其特征在于，所述含电加热除冰层的复合材料还包括胶层。5.根据权利要求4所述的含电加热除冰层的复合材料，其特征在于，所述胶层分布于所述通孔中及所述石墨烯纸层表面。6.根据权利要求4所述的含电加热除冰层的复合材料，其特征在于，所述胶层所使用的材料包括环氧树脂、不饱和聚酯树脂、乙烯基酯树脂以及双马来酰亚胺树脂。7.根据权利要求1所述的含电加热除冰层的复合材料，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：辛朝波，何鹏，王大伟，高岩，
申请(专利权)人：康得复合材料有限责任公司，
类型：发明
国别省市：河北,13