本发明专利技术公开了一种具有阻燃和耐腐蚀性能的壳体材料，主要由内、外层复合材料组成，内层是以低压钡酚醛树脂为基体，外层是以双酚A型环氧乙烯基酯树脂和过氧化二苯甲酰体系为基体，内、外层中间通过一聚砜膜层实现过渡；该壳体材料是通过RTM工艺进行同时注射、同步固化后制备得到，先准备注射成型系统，然后制备叠加型纤维预成型体；再在两套注射系统中对树脂进行预热并进行同时注射，同步固化，最后脱模、修整得到壳体材料。本发明专利技术的注射成型系统包括模具、第一、二注射系统、第一、二抽真空系统，模腔中设有一聚砜膜分隔成内层模腔和外层模腔。本发明专利技术具有工艺步骤少、设备投入小、成本低、效率高、有利于一次整体成型等优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种纤维增强复合材料及其成型制备工艺，尤其涉及一种具有多功能层的复合材料及其RTM成型工艺。
技术介绍
低压液体模塑技术(Liquid Composite Molding,简称LCM)是广泛应用于大尺寸复合材料构件制备的成型工艺，其是指将液态聚合物注入铺有纤维预成型体的闭合模腔中，或加热熔化预先放入模腔内的树脂膜，液态聚合物在流动充模的同时完成树脂/纤维的浸润并经固化成型成为制品的一类制备发工艺技术。树脂传递模塑(Resin TransferMolding,以下简称RTM)、树脂膜熔渗(Resin Film Infusion,以下简称RFI)是最常见的先进LCM工艺技术。LCM工艺技术可一步浸溃成型带有夹芯、加筋、预埋件的大型构件，可按结·构要求铺放纤维，具有高性能、低成本的制造优势，是现今复合材料低成本制造技术的主要发展方向。RTM工艺是一种采用刚性闭合模具制造复合材料的技术，工艺原理如图I所示。RTM工艺是在阳模12和阴模11组成的模具型腔中预先放置增强材料预成型体13，合模夹紧后，在一定的温度和压力下将经静态混合器混合均匀的树脂体系经注射系统15的注胶口 14注入到模具型腔中，通过抽真空系统17进行抽真空，使树脂体系浸溃增强材料预成型体13 (多余的树脂从出胶口 16抽出)，最后经固化、脱模得到制品。RTM工艺因其具有制品尺寸精度高、厚度均匀、孔隙率低、挥发份少等优点，已成为先进复合材料低成本制造技术的主要发展方向之一。对于某些复合材料构件而言，比如玻璃钢船体壳体材料,船体壳体一般由内外两部分组成，壳体内层要求具有阻燃防火功能以保证船舱内乘客的安全，壳体外层要求能耐海水侵蚀以保证船体耐久性。然而，传统的RTM工艺只能注射单一树脂，对于上述具有内外双重功能层的玻璃钢船体壳体复合材料构件来说，通常的制备方法是采用RTM工艺分别制备各功能层，再将其粘接在一起，这样不但增加了工艺的难度和复杂性，而且也降低了整体结构的可靠性。如若采用同时注射的方式一次性整体制备该类复合材料构件，首先由于不同类型树脂的注射工艺特性和固化工艺特性相差很大，两种不同类型的树脂很难实现同时注射和同步固化；其次由于两种树脂同时进入模腔，不同功能层的增强体之间没有隔离层，两种不同类型的树脂胶液会产生混流。可见，对于具有多功能层的复合材料构件的成型，现有的RTM成型技术中一直无法有效地解决。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种成本低、整体性好、力学性能好且阻燃性好、耐腐蚀性好的壳体材料，还提供一种工艺步骤少、工艺设备投入小、成本低、效率高、有利于一次整体成型的前述壳体材料的RTM成型工艺，还提供一种结构简单、组装方便、成本低、可用于RTM —次性整体成型多功能层复合材料的RTM成型工艺用的注射成型系统。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为一种具有阻燃和耐腐蚀性能的壳体材料，主要由内层复合材料和外层复合材料组成，所述内层复合材料是以低压钡酚醛树脂为内层基体，所述外层复合材料是以双酚A型环氧乙烯基酯树脂和固化剂过氧化二苯甲酰体系为外层基体，所述内层复合材料和外层复合材料中间通过一聚砜膜层(厚度优选为O.02mm O. 03mm,例如O. 025mm左右)实现过渡和融合，所述壳体材料是通过RTM工艺进行同时注射、同步固化且一次整体成型后制备得到。事实上，本专利技术的壳体材料特别适用于玻璃钢船体，对于玻璃钢船体以外要求具有阻燃和耐腐蚀内外两种功能层的各种功能材料，本专利技术均可等同适用。上述的具有阻燃和耐腐蚀性能的壳体材料中，优选的，所述低压钡酚醛树脂在55°C 80°C的温度范围内粘度低于800mPa · s，且粘度在800mPa · s以下的保持时间大于 20mino上述的具有阻燃和耐腐蚀性能的壳体材料中，优选的，所述双酚A型环氧乙烯基酯树脂在30°C 75°C的温度范围内粘度低于800mPa · s，且粘度在800mPa · s以下的保持时间大于20min。上述的具有阻燃和耐腐蚀性能的壳体材料，所述外层基体采用的树脂体系中，所述过氧化二苯甲酰的用量优选为双酚A型环氧乙烯基酯树脂质量的1% 5%。作为一个总的技术构思，本专利技术还提供一种上述的具有阻燃和耐腐蚀性能的壳体材料的RTM成型工艺，包括以下步骤 (1)准备注射成型系统根据预先设计的壳体材料的结构尺寸，准备好RTM成型工艺用的注射成型系统，所述注射成型系统包括模具、第一注射系统、第二注射系统和抽真空系统； (2)制备预成型体在所述模具的内表面铺覆增强材料和聚砜膜，使其最终形成内层纤维预成型体-聚砜膜-外层纤维预成型体的叠加型纤维预成型体；模具合模后形成由聚砜膜隔离开的包含内层纤维预成型体的内层模腔和包含外层纤维预成型体的外层模腔； (3)准备树脂体系在所述第一注射系统中置备低压钡酚醛树脂，在所述第二注射系统中置备双酚A型环氧乙烯基酯树脂和固化剂过氧化二苯甲酰体系，并对第一、二注射系统中树脂进行预热； (4)注射使所述第一、二注射系统分别与所述内层模腔和外层模腔相连通，开启所述的抽真空系统，使所述第一注射系统中的低压钡酚醛树脂注射到内层模腔中并充分浸溃其中的内层纤维预成型体，与此同时，使所述第二注射系统中的双酚A型环氧乙烯基酯树脂和固化剂过氧化二苯甲酰体系注射到外层模腔中并充分浸溃其中的外层纤维预成型体； (5)固化将注射完成后的模具进行同步固化处理，固化完成后经过脱模、修整，得到具有阻燃和耐腐蚀性能的壳体材料。上述的RTM成型工艺，所述固化时的固化制度优选为先在70°C 80°C温度下保温2h 4h，然后在110°C 120°C温度下保温2h 4h，最后在150°C 160°C温度下保温2h 4h。上 述的RTM成型工艺，所述注射时的注射温度优选控制在55°C 70°C。通过调整两种树脂胶液的注射压力，可以实现两种树脂胶液对各自纤维预成型体的同步浸溃。上述的RTM成型工艺，优选的，所述注射成型系统中的模具包括阴模和阳模，所述阳模与模腔中的聚砜膜合围成所述的内层模腔，所述阴模与模腔中的聚砜膜合围成所述的外层模腔，所述第一注射系统通过第一注胶口连通至内层模腔，所述第二注射系统通过第二注胶口连通至外层模腔；所述抽真空系统包括第一抽真空系统和第二抽真空系统，所述第一抽真空系统通过第一出胶口连通至内层模腔，所述第二抽真空系统通过第二出胶口连通至外层模腔。作为一个总的技术构思，本专利技术还提供一种具有阻燃和耐腐蚀性能的壳体材料RTM成型工艺用的注射成型系统，包括模具、第一注射系统、第二注射系统、第一抽真空系统和第二抽真空系统，所述模具包括阴模和阳模，所述阴模和阳模组成的模腔中设有一聚砜膜，所述聚砜膜层将所述模腔分隔成内层模腔和外层模腔，所述第一注射系统通过第一注胶口连通至内层模腔，所述第二注射系统通过第二注胶口连通至外层模腔；所述第一抽真空系统通过第一出胶口连通至内层模腔，所述第二抽真空系统通过第二出胶口连通至外层模腔。上述技术方案是基于以下技术思路，首先是基于现实中对具有内、外不同功能层的壳体材料的需求，这类壳体材料一般要求其内侧部分具有防火阻燃功能以保证舱体内人员的安全，外侧部分由于长时间浸泡在水中，壳体外表面会容易受到侵蚀，因此壳体本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有阻燃和耐腐蚀性能的壳体材料，主要由内层复合材料和外层复合材料组成，其特征在于：所述内层复合材料是以低压钡酚醛树脂为内层基体，所述外层复合材料是以双酚A型环氧乙烯基酯树脂和固化剂过氧化二苯甲酰体系为外层基体，所述内层复合材料和外层复合材料中间通过一聚砜膜层实现过渡和融合，所述壳体材料是通过RTM工艺进行同时注射、同步固化且一次整体成型后制备得到。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：尹昌平，曾竟成，肖加余，邢素丽，彭超义，杨金水，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科学技术大学，
类型：发明
国别省市：
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