[发明专利]一种大面积深色纤维布环氧复合材料的光固化方法

说明书

本发明公开了一种大面积深色纤维布环氧复合材料的光固化方法，所述方法如下：一、将热引发剂加入活性溶剂中，搅拌溶解后加入环氧树脂、增韧剂和导热粒子；二、将纤维布进行裁剪，然后预留出热量积蓄区；三、将纤维布放入模具，模具放置在隔热板水平面上；将光引发剂加入树脂体系后搅匀除泡，加热；将2/3树脂体系迅速注入模具，待表面树脂全部浸入纤维布后，再将剩余树脂注入模具，静止，树脂表面流平；四、在热量积蓄区进行光照，待热量积蓄区全部固化，停止光照，直至整个体系完全固化。这种方法可以预先配制大量的树脂体系，在需要固化时按需取用适量，混合光引发剂加热便可浸入纤维布进行固化，步骤简单易操作，成本低。

技术领域

本发明属于环氧复合材料固化领域，涉及一种纤维布环氧复合材料的光固化方法，具体涉及一种大面积深色纤维布环氧复合材料的光固化方法。

背景技术

纤维在环氧树脂中起重要的支撑作用，所以纤维复合的环氧复合材料具有优异的力学性能。纤维布的种类有很多种，对于一些常见的深色纤维布，比如碳纤维布在浸涂了环氧树脂时，整体也是深色的，故通过光固化很难实现深层固化。大面积的树脂体系通过热固化也是困难的，因为很难控制整个体系的温度保持均匀。

现有文献（赵培仲,余周辉,苏洪波,戴京涛.自蔓延光固化树脂及其碳纤维复合材料光固化行为[J].工程塑料应用,2017,45(09):28-32.）研究了一种碳纤维环氧复合材料的自蔓延的固化方法，通过光引发剂和热引发剂的配合可以实现反应体系的自蔓延固化。其原理是：光照条件下，紫外光可以引发环氧开环聚合放出大量热量。反应一旦开始，就可以在没有外部热或者光的作用下一直持续到树脂全部固化完成。该方法将阳离子光引发剂820（二甲苯基碘鎓六氟磷酸盐）和热引发剂TI加入反应体系中，增强相选用碳纤维3K正交平纹布，用氙灯进行光引发，固化前线不仅向下蔓延，而且还向左右蔓延，最终可以实现整个体系的固化。

上述光固化碳纤维环氧复合材料的方法，固化速度快，固化深度大。但是，在实际工程应用中也会面临很多问题。首先，常见的热引发剂在纯树脂体系中很难溶解，特别是粘度大的环氧E44和环氧E51中，这就需要预先溶剂溶解在后续步骤再除溶剂。其次，大面积的敞开反应体系热损失很大，会导致固化提前终止，增加昂贵的光引发剂含量来增大放热也会使成本增加。再次，因为光引发剂活性大，该体系储存稳定性不好。最后，固化过程中高热下环氧树脂和纤维布的应力差异会导致树脂开裂产生裂纹。因此，开发一种易操作、低成本、可无缺陷固化大面积深色纤维布环氧复合材料的技术是很重要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种大面积深色纤维布环氧复合材料的光固化方法，该方法解决了如下四个问题：一是树脂体系配制步骤繁琐的问题，二是在不增大成本的前提下解决大面积散热带来的固化提前终止问题，三是解决储存稳定性的问题，四是高热下的树脂开裂问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种大面积深色纤维布环氧复合材料的光固化方法，包括如下步骤：

步骤一、树脂体系配制：将0.1~0.5重量份热引发剂加入1-3重量份活性溶剂中，搅拌溶解后，再加入5~7重量份环氧树脂、1.2~3重量份增韧剂和0.02~0.1重量份导热粒子搅拌均匀；

步骤二、纤维布预处理：将纤维布先按模具形状和面积大小（即：纤维布跟模具的面积和形状都相同）进行裁剪，然后再裁掉0.1~2%面积，预留出热量积蓄区；

步骤三、固化前准备：（1）将1~10层纤维布放入模具，模具放置在隔热板水平面上；（2）将0.1~0.5重量份光引发剂加入树脂体系后搅匀除泡，加热至60~100℃；（3）将2/3体积的树脂体系迅速注入模具，用铲刀刮压树脂；（4）待表面树脂全部浸入纤维布后，再将剩余树脂注入模具，静止0.5~1 min，树脂表面流平；