[发明专利]复合材料光纤固化监测方法及专用光纤

说明书

本发明涉及的是一种监测方法，具体地说是一种采用光纤技术对复合材料固化过程进行监测的方法。本发明还涉及这种监测方法的专用光纤。

以纤维树脂为原料制成的复合材料的应用领域越来越广泛。为了提高复合材料的质量，要对复合材料的固化过程进行监测。传统的固化监测方法有以下几种。一种是通过使用微介电仪测定树脂的固化状态，具体是5MHZ到10MHZ的频带内使用电子频介电仪测量与交联度相关的介电特性；第二种是通过测量树脂与包有金属涂层的纤维发出的表面等离子体波的反应达到监测固化的目的。如果将单膜光纤的包层去除，使传输基膜发散，然后用金属薄膜将剥去的表面包起来，有些传输基膜态会耦合到沿金属薄膜和剥皮光纤方向激化的可传导等离子体波中，这和耦合成立的条件取决于光波长和金属薄膜外介质的折射率，所以这种方法就可以用来测量加在金属薄膜外环氧树脂的折射率；另外一种是通过测量树脂折射率反映复合材料固化进程。它是基于固化中树脂与已固化树脂折射率的差别，首先使用准备监测其固化进程的树脂做成一小段传感光纤维，然后将传感光纤维固化，完成后将其两端分别熔接普通多膜光纤，再埋入被监测复合材料中。以上三种方法的介电方法成本很高，对材料的力学性能影响较大，只能抽几个样品进行试验，按其规律指导其它样品的固化控制，不能在线监测。第二种方法虽然看到了光纤传感器的优点，并将其使用到固化监测中来，但没有简化工艺，将光纤外部包上金属膜的过程十分复杂，只能停留在实验阶段。最后一种方法将通信光纤和传感光纤的连接部分埋入被复合材料，连接部分的连接质量直接会影响固化数据的收集。

本发明的目的在于提供一种可以消除接头的稳定性对固化数据的影响，监测准确、安全可靠的复合材料光纤固化监测方法及专用光纤。

本发明的目的是这样实现的：一种复合材料光纤固化监测方法，将带包层的传感光纤的中间一段及两端进行腐蚀处理，脱去或部分脱去其包层，将传感光纤预埋在复合材料之中，并使传感光纤的两端伸出复合材料，传感光纤的两端通过高温光纤接头与通信光纤连接，通信光纤连接到固化监测仪上。

上述方法中还可以包括：所述的传感光纤的腐蚀处理是在浓硫酸中进行的，中间段的腐蚀长度为0.8-1.2cm，两端的腐蚀长度各为1.5-2cm。

本发明的复合材料光纤固化监测方法的专用光纤是由折射率为1.62的F2火石玻璃纤芯，外层包覆包层组成的。

本发明的复合材料光纤固化监测方法的专用光纤还可以包括：

1、所述的包层是硅橡胶包层。

2、所述的的包层是聚丙烯酸包层。

本发明在复合材料光纤固化监测系统中采用带包层的传感光纤，接头部位设在复合材料以外，消除了接头稳定性对固化数据的影响，光纤其它部分包层保留，中间腐蚀一段包层进行增敏，两端腐蚀一段用于连接，从而保证传感光纤固化过程中不易折断，具有良好的传感功能。本发明的工艺方法简单，容易实现，成本低廉。不仅可以对整个固化过程进行跟踪监测，而且还可以对成品复合材料进行监测。本发明的专用光纤其包层不仅与复合材料的基体有较好的相容性，而且易于用化学方法剥除。

下面举例对本发明做更详细的描述：采用折射率为1.62的F2火石玻璃纤芯，外层包覆包层组成光纤。对未事先脱胶的预浸料，包层采用硅橡胶包层。对事先脱胶的预浸料采用聚丙烯酸包层。将带包层的传感光纤的中间一段及两端进行腐蚀处理，脱去或部分脱去其包层，腐蚀处理是在浓硫酸中进行的，中间段的腐蚀长度为0.8-1.2cm，两端的腐蚀长度各为1.5-2cm。将传感光纤预埋在复合材料之中，并使传感光纤的两端伸出复合材料，传感光纤的两端通过高温光纤接头与通信光纤连接，通信光纤连接到固化监测仪上。