CN105136861A - 聚合物基复合材料固化过程的碳纳米纸监测方法 - Google Patents

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马克明
王晓强
吴振
张海军
贾彩霞
李伟
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    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/54—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations, e.g. feeding or storage of prepregs or SMC after impregnation or during ageing

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Abstract

聚合物基复合材料固化过程的碳纳米纸监测方法,从碳纳米纸上切下一长方形结构，将四探针电阻测量仪固定于碳纳米纸表面，形成一个传感器，将此传感器埋入复合材料内部，按复合材料固化工艺制度固化成型，利用四探针电阻测量仪测量复合材料固化过程中碳纳米纸电阻变化，做出复合材料固化过程的碳纳米纸电阻-温度-时间关系曲线，从曲线突变点即可获得关于凝胶点/时间和树脂固化过程等相关信息，从而用于指导复合材料固化工艺参数的调控。碳纳米纸的三维网络结构与复合材料具有很好的界面结合性能，可与复合材料一体成型，不会影响复合材料结构的力学性能；同时克服了光纤传感器等尺度大，埋入会影响结构性能的问题。

Description

聚合物基复合材料固化过程的碳纳米纸监测方法
技术领域：本发明涉及一种聚合物基复合材料固化过程的碳纳米纸监测方法，属于复合材料制造领域。
背景技术：聚合物基复合材料在固化过程中会随固化温度、固化压力等外界环境工艺参数的变化产生明显的物理和化学变化，其中树脂体系黏度、温度以及内应变是最重要的工艺参数，对复合材料结构和性能有着重要的影响。因此，对树脂基复合材料固化过程进行有效监控，对固化工艺制度进行有效调控，对复合材料制品的生产质量控制具有重大的意义。
复合材料固化过程监测方法主要有静态固化监测和实时动态监测。静态监测主要通过示差扫描量热法、红外光谱技术分析其固化参数，由于获得的结果不是直接在复合材料固化过程中实时获得采集，因此不能反映固化成型过程中的实际变化。动态监测则是利用动态介电分析技术或将应变片、热电偶等各种传感器埋入复合材料结构中对固化过程的温度和应变参数进行实时监测，但上述传感器体积较大，与复合材料相容性差，会对监测结果产生影响。
发明内容：针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种聚合物基复合材料固化过程的碳纳米纸监测方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：聚合物基复合材料固化过程的碳纳米纸监测方法,从碳纳米纸上切下一长方形结构，将四探针电阻测量仪固定于碳纳米纸表面，形成一个传感器，将此传感器埋入复合材料内部，按复合材料固化工艺制度固化成型，利用四探针电阻测量仪测量复合材料固化过程中碳纳米纸电阻变化，利用光纤光栅传感器测量复合材料固化过程温度变化，做出复合材料固化过程的碳纳米纸电阻-温度-时间关系曲线，从曲线突变点即可获得关于凝胶点/时间和树脂固化过程等相关信息，从而用于指导复合材料固化工艺参数的调控。
优选的，所述的四探针电阻测量仪的四根铜导线通过导电胶固定在碳纳米纸表面。
本发明专利的有益效果及特点：
碳纳米纸的三维网络结构与复合材料具有很好的界面结合性能，可与复合材料一体成型，不会影响复合材料结构的力学性能；同时克服了光纤传感器等尺度大，埋入会影响结构性能的问题。
附图说明：
图1是本发明传感器的结构示意图。
图2碳纳米纸传感器测量复合材料的电阻-温度-时间曲线。
具体实施方式：
本发明采用的碳纳米纸可用专利申请CN2012104391772(基于碳纳米管三维网络薄膜的温度传感器制备方法)制备的碳纳米管三维网络薄膜。碳纳米纸是由碳纳米管与其间空隙靠分子间范德华力相互作用而形成的三维网络结构,碳纳米管之间的空隙位于20-100nm间，属于典型的介孔材料。树脂与碳纳米纸具有优异的浸润特性，在复合材料固化过程中，碳纳米纸的纳米级三维网络结构对树脂体系黏度和固化程度的变化响应明显，这是普通的宏观传感器所不具备的，同时也无法反映关于树脂固化过程的信息。
如图1所示，聚合物基复合材料固化过程的碳纳米纸监测方法,从碳纳米纸3上切下一长方形结构，将四探针电阻测量仪1的四根铜导线4通过导电胶2固定于碳纳米纸3表面，形成一个传感器，将此传感器埋入复合材料内部，按复合材料固化工艺制度固化成型，利用四探针电阻测量仪测量复合材料固化过程中碳纳米纸电阻变化，利用光纤光栅传感器测量复合材料固化过程温度变化，做出复合材料固化过程的碳纳米纸电阻-温度-时间关系曲线(见图2)，图中的横坐标为时间/分钟，左侧纵坐标为温度/℃，右侧纵坐标为电阻/Ω，实线为温度变化曲线，点画线为电阻变化曲线，从曲线突变点即可获得关于凝胶点/时间和树脂固化过程等相关信息，从而用于指导复合材料固化工艺参数的调控。

Claims (2)

1.聚合物基复合材料固化过程的碳纳米纸监测方法,其特征在于：从碳纳米纸上切下一长方形结构，将四探针电阻测量仪固定于碳纳米纸表面，形成一个传感器，将此传感器埋入复合材料内部，按复合材料固化工艺制度固化成型，利用四探针电阻测量仪测量复合材料固化过程中碳纳米纸电阻变化，利用光纤光栅传感器测量复合材料固化过程温度变化，做出复合材料固化过程的碳纳米纸电阻-温度-时间关系曲线，从曲线突变点即可获得关于凝胶点/时间和树脂固化过程等相关信息，从而用于指导复合材料固化工艺参数的调控。
2.如权利要求所述的聚合物基复合材料固化过程的碳纳米纸监测方法,其特征在于：所述的四探针电阻测量仪的四根铜导线通过导电胶固定在碳纳米纸表面。
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