[发明专利]一种改性胶黏剂胶接修补Glare层板的方法

说明书

一种改性胶黏剂胶接修补Glare层板的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)根据Glare层母板损伤区域的大小，制备与母板相同材料的修补补片；(2)将含有改性剂的悬浮液，加入到环氧树脂胶黏剂中超声搅拌，制备改性胶黏剂；(3)对待修补母板损伤部位和补片表面进行处理；(4)将处理好的母板和补片表面涂抹改性胶黏剂，进行预设温度固化。本发明方法制备的改性胶黏剂修补试件的抗冲击性能要好于传统胶黏剂修补结果，更接近不含损伤的标准试件，另外修补后裂纹扩展速率也小于传统胶黏剂修补结果。

技术领域

本发明属于纤维金属层合板(Glare层板)的修补领域，具体涉及一种通过纳米级材料改性胶黏剂以增强胶接修补效果的方法。

背景技术

Glare层板是第二代纤维金属层板，其结构为玻璃纤维和铝合金交替铺层而成，既结合了金属比强度和比刚度高的特点，又延续了纤维复材优良的疲劳性能、高损伤容限等特点。通常作为轻量化结构件被广泛的应用于航天飞机的制造当中。所以修补损伤后的Glare层板是航空工业必不可少的技术之一。针对Glare层板的修补问题，航空领域的学者已经开发了多种修补技术。机械修补和胶接修补是修补Glare层板的常规方法。机械修补有其缺点，如钻孔引起的应力集中大，铆钉强度会限制修补的性能等。而胶接修补无应力集中，抗疲劳性良好，磨损少；结构增重少，修补中所增加的重量仅仅是胶黏剂和补片；能够有效防止新的腐蚀损伤的产生。由于胶层的存在，有效隔绝了被修复母板与腐蚀介质的接触，阻止腐蚀损伤的发展。所以胶接修补技术能够相对较好的提供Glare层板的修补需求。

胶接修补指的是借助胶黏剂的粘附作用将高强度的载荷补片粘贴在缺陷处，以加强受损的Glare层板，最大程度地恢复载荷传递特性，实现延长材料使用寿命的目的。胶黏剂的粘附强度是影响修补后结构强度的关键因素。传统在飞机修理过程中使用的胶黏剂如环氧树脂(EP)的粘附强度有限，所以新型胶黏剂的研究在飞机维修中有非常广阔的应用前景。使用纳米级材料改性传统胶黏剂，可以提高胶黏剂的粘附作用，但不会增加多余重量，从而更好地修补以损伤的Glare层板。

纳米级材料，如碳纳米管，氮化硼，纳米橡胶，石墨烯，已被证实具有超高的纵横比、良好的超疏水性和亲脂性等独特性能。例如石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化方式组成的六角型呈蜂巢晶格的二维纳米材料。石墨烯具有高导电性、高强度、超轻薄的特性，已被用于树脂材料的改性，以调整材料的机械性能和导电性能。石墨烯的制备方法有多种，一般来说，热膨胀法制备是一种低成本、低消耗的方法，不需要昂贵的设备也不需要复杂的操作。热膨胀法是将石墨层化合物经过高温膨胀和超声波震荡，快速连续的生产石墨烯的有效方法。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种改性胶黏剂胶接修补Glare层板的方法，能够实现Glare层板和其胶接修补补片的高强度粘接，增加Glare层板的修补效果，具有广泛的适用性。

一种改性胶黏剂胶接修补Glare层板的方法，具体包括以下步骤：

步骤1、制备补片：

根据Glare层母板损伤区域的大小，设计补片的尺寸和厚度，制备与待修补Glare层母板相同材料的补片；

步骤2、制备改性胶黏剂：

(1)将备好的改性剂加入到一定量的丙酮中超声震荡一定时间，得到均匀的悬浮液；

(2)将得到的悬浮液加入到一定量的环氧树脂胶黏剂中，超声搅拌1～2h，使改性剂与胶黏剂混合均匀，然后将丙酮挥发得到改性胶黏剂；

步骤3、对待修补Glare层母板损伤部位和补片表面进行机械处理和电化学处理，形成利于粘接的粗糙表面，便于与改性胶黏剂结合；

步骤4、将处理好的待修补Glare层母板和补片表面涂抹改性胶黏剂，然后放入热压罐中进行预设温度固化，具体放置方式如图2所示。