一种玻璃纤维增强树脂基复合材料的固化方法及固化系统技术方案

本发明专利技术涉及复合材料固化领域，具体而言，提供了一种玻璃纤维增强树脂基复合材料的固化方法及固化系统。一种纤维增强树脂基复合材料的固化方法，包括：将待固化的纤维增强树脂基复合材料设置于石墨烯类材料的至少一侧，然后对石墨烯类材料进行电加热。上述固化方法中对石墨烯类材料进行电加热后，石墨烯类材料开始发热，热量传递到石墨烯类材料至少一侧的待固化的纤维增强树脂基复合材料，复合材料利用该热量实现固化。该方法能够有效提高纤维增强树脂基复合材料的固化效率，无需使用烘箱等大型设备对其进行固化，经济成本较低，并且石墨烯类材料的化学性能稳定，可反复循环使用，进一步降低固化成本，对环境更加友好。

【技术实现步骤摘要】
一种玻璃纤维增强树脂基复合材料的固化方法及固化系统
本专利技术涉及复合材料固化领域，具体而言，涉及一种玻璃纤维增强树脂基复合材料的固化方法及固化系统。
技术介绍
玻璃纤维增强树脂基复合材料具有比强度高、抗疲劳性能好、设计优异等优点，因此，玻璃纤维增强树脂基复合材料已越来越多地应用于许多领域，特别是对重量和环境敏感的结构或组件，如陆地车辆、飞机等。玻璃纤维增强树脂基复合材料优异的结构性能与玻璃纤维树脂预浸料的固化效果有关，目前，玻璃纤维树脂预浸料均在烘箱中进行固化，固化时的压力和温度影响最终的固化效果，在固化过程中，首先需要相当多的能量来提高烘箱温度，然后通过空气将热量传递给复合材料。由于烘箱比复合材料自身大得多，所以该固化过程的效率低，浪费了大量的时间和能量；并且专门为大型复合材料部件所制造的特制烘箱，其造价也很高。因此，这些不利因素极大地阻碍了复合材料的大规模应用，尤其是不利于飞机外场维修等。有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种纤维增强树脂基复合材料的固化方法，该方法能够有效提高纤维增强树脂基复合材料的固化效率，造价较低，对环境友好。本专利技术的第二目的在于提供一种纤维增强树脂基复合材料的固化系统，该系统固化效率较高，结构简单，造价较低，适合大规模应用。本专利技术的第三目的在于提供一种采用上述固化方法和/或固化系统固化得到的纤维增强树脂基复合材料。本专利技术的第四目的在于提供一种上述固化方法和/或固化系统在飞机维修中的应用。本专利技术的第五目的在于提供一种飞机部件或飞机。为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：第一方面，本专利技术提供了一种纤维增强树脂基复合材料的固化方法，包括：将待固化的纤维增强树脂基复合材料设置于石墨烯类材料的至少一侧，然后对石墨烯类材料进行电加热。作为进一步优选的技术方案，所述电加热包括：首先将石墨烯类材料加热到90-98℃，保温0.1-1h，然后继续加热到115-125℃，保温1-2h。作为进一步优选的技术方案，在待固化的纤维增强树脂基复合材料与石墨烯类材料之间插入导热隔离材料后，再对石墨烯类材料进行电加热；优选地，所述导热隔离材料包括聚四氟乙烯、导热硅胶、导热双面胶或铝合金；优选地，所述导热隔离材料的厚度为5-10mm。作为进一步优选的技术方案，所述石墨烯类材料包括石墨烯；优选地，石墨烯类材料的面密度为4.5-5.5g/m2；优选地，石墨烯类材料的厚度为15-25μm；优选地，石墨烯类材料的电导率为4.0×104～4.5×104S/m。作为进一步优选的技术方案，待固化的纤维增强树脂基复合材料包括以下组分：纤维、树脂和固化剂；优选地，所述树脂包括环氧树脂，进一步优选为Cycom970环氧树脂或EH103环氧树脂；优选地，所述纤维包括玻璃纤维；优选地，纤维、树脂与固化剂的重量比为(65-70):(22-28):(3-8)；优选地，纤维的面密度为200-250g/m2。第二方面，本专利技术提供了一种纤维增强树脂基复合材料的固化系统，包括：待固化的纤维增强树脂基复合材料层；石墨烯类材料层，所述石墨烯类材料层设置于所述复合材料层的至少一侧，且所述石墨烯类材料层与电源相连。作为进一步优选的技术方案，所述复合材料层和所述石墨烯类材料层之间还包括导热隔离层；优选地，所述石墨烯类材料层的材质包括石墨烯；优选地，所述石墨烯类材料层的厚度为15-25μm；优选地，所述导热隔离层的厚度为5-10mm；优选地，所述导热隔离层的材质包括聚四氟乙烯、导热硅胶、导热双面胶或铝合金；优选地，所述石墨烯类材料层两端分别连接有正电极和负电极，所述石墨烯类材料层通过所述正电极和所述负电极与所述电源相连；优选地，所述正电极和/或所述负电极包括铜管电极；优选地，所述正电极和所述负电极与所述石墨烯类材料层之间均设置有导电银浆。第三方面，本专利技术提供了一种采用上述纤维增强树脂基复合材料的固化方法和/或采用上述纤维增强树脂基复合材料的固化系统固化得到的纤维增强树脂基复合材料。第四方面，本专利技术提供了一种上述纤维增强树脂基复合材料的固化方法和/或上述纤维增强树脂基复合材料的固化系统在飞机维修中的应用。第五方面，本专利技术提供了一种飞机部件，包括上述纤维增强树脂基复合材料；或，一种飞机，包括上述纤维增强树脂基复合材料。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术提供的纤维增强树脂基复合材料的固化方法采用石墨烯类材料对纤维增强树脂基复合材料进行固化，对石墨烯类材料进行电加热后，石墨烯类材料开始发热，热量传递到石墨烯类材料至少一侧的待固化的纤维增强树脂基复合材料，复合材料利用该热量实现固化。该方法能够有效提高纤维增强树脂基复合材料的固化效率，无需使用烘箱等大型设备对其进行固化，造价较低，并且石墨烯类材料的化学性能稳定，在加热后不会降解，可反复循环使用，进一步降低固化成本，对环境更加友好。本专利技术提供的固化系统采用石墨烯类材料层对待固化的纤维增强树脂基复合材料层进行固化，电源的电量输送到石墨烯类材料层后，将石墨烯类材料层加热，石墨烯类材料层的热量扩散和辐射到所述复合材料层，从而实现复合材料层的固化。该固化系统中，石墨烯类材料层的热量直接传递到待固化的复合材料层处，避免了传统烘箱需要将空气加热然后固化所造成的时间和能量的浪费，因而固化效率较高；此外，该固化系统结构简单，造价较低，适合大规模应用。附图说明图1为石墨烯薄膜温度随固化时间的变化示意图；图2为不同加热电压下石墨烯薄膜表面温度随时间的变化示意图；图3为一种实施方式的纤维增强树脂基复合材料的固化系统结构示意图。图标：1-待固化的纤维增强树脂基复合材料层；2-石墨烯类材料层；3-电源；4-导热隔离层；5-正电极；6-负电极。具体实施方式下面将结合实施例对本专利技术的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本专利技术，而不应视为限制本专利技术的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。根据本专利技术的一个方面，提供了一种纤维增强树脂基复合材料的固化方法，包括：将待固化的纤维增强树脂基复合材料设置于石墨烯类材料的至少一侧，然后对石墨烯类材料进行电加热。石墨烯类材料具有优异的机械性能、物理化学稳定性、热稳定性以及良好的导电导热等性能，当电流通过石墨烯类材料时，石墨烯类材料能够快速升温，热量通过辐射作用，扩散到周围环境中。上述方法采用石墨烯类材料对纤维增强树脂基复合材料进行固化，对石墨烯类材料进行电加热后，石墨烯类材料开始发热，热量传递到石墨烯类材料至少一侧的待固化的纤维增强树脂基复合材料，复合材料利用该热量实现固化。该方法能够有效提高纤维增强树脂基复合材料的固化效率，无需使用烘箱等大型本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纤维增强树脂基复合材料的固化方法，其特征在于，包括：将待固化的纤维增强树脂基复合材料设置于石墨烯类材料的至少一侧，然后对石墨烯类材料进行电加热。/n

【技术特征摘要】
1.一种纤维增强树脂基复合材料的固化方法，其特征在于，包括：将待固化的纤维增强树脂基复合材料设置于石墨烯类材料的至少一侧，然后对石墨烯类材料进行电加热。


2.根据权利要求1所述的纤维增强树脂基复合材料的固化方法，其特征在于，所述电加热包括：首先将石墨烯类材料加热到90-98℃，保温0.1-1h，然后继续加热到115-125℃，保温1-2h。


3.根据权利要求1所述的纤维增强树脂基复合材料的固化方法，其特征在于，在待固化的纤维增强树脂基复合材料与石墨烯类材料之间插入导热隔离材料后，再对石墨烯类材料进行电加热；
优选地，所述导热隔离材料包括聚四氟乙烯、导热硅胶、导热双面胶或铝合金；
优选地，所述导热隔离材料的厚度为5-10mm。


4.根据权利要求1所述的纤维增强树脂基复合材料的固化方法，其特征在于，所述石墨烯类材料包括石墨烯；
优选地，石墨烯类材料的面密度为4.5-5.5g/m2；
优选地，石墨烯类材料的厚度为15-25μm；
优选地，石墨烯类材料的电导率为4.0×104～4.5×104S/m。


5.根据权利要求1-4任一项所述的纤维增强树脂基复合材料的固化方法，其特征在于，待固化的纤维增强树脂基复合材料包括以下组分：纤维、树脂和固化剂；
优选地，所述树脂包括环氧树脂，进一步优选为Cycom970环氧树脂或EH103环氧树脂；
优选地，所述纤维包括玻璃纤维；
优选地，纤维、树脂与固化剂的重量比为(65-70):(22-28):(3-8)；
优选地，纤维的面密度为2...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟勉，李军辉，张华忠，胡焱，秦文峰，徐亚军，
申请(专利权)人：中国民用航空飞行学院，
类型：发明
国别省市：四川;51