[发明专利]一种制造玄武岩纤维增强复合材料的方法及在制造船体上的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种真空辅助树脂传递模塑制造玄武岩纤维增强复合材料的方 法，特别是一种真空辅助树脂传递模塑制造玄武岩纤维增强复合材料的方法在 制造船体特别是军辅船和高速船船体上的应用。

背景技术

连续玄武岩纤维(Continuous Basalt Fibre简称CBF)是目前为止唯一的无 环境污染的玻璃质纤维制品，它是用火山爆发冷凝形成的一种火山喷出岩(包 括玄武岩、安山岩)为原料，经高温熔融后快速拉制而成的连续纤维。它取自 天然矿石而无任何添加剂，主要成分由SiO₂与金属离子化合物构成。采用玄武 岩纤维作为增强材料制作的复合材料具有耐温性能突出、拉伸强度高、耐海水 及化学介质性能优异及一定的雷达隐身性能等。真空辅助树脂传递模塑 (Vacuum-Assisted Resin transfer molding，以下简称VARTM)工艺是一种制造高 性能纤维增强聚合物基复合材料的先进技术。具有成本低、成型速度快、产品 质量好、对环境污染小以及能够制造大型复杂结构构件的优点。

目前，国内外军辅船、高速船的船体均采用钢、铝或玻璃纤维复合材料制 造，钢质材料存在重量大，影响速度的问题；铝质材料存在耐海水及海洋环境 性能差的问题；而玻璃纤维增强复合材料船体存在耐温性能差的缺点，这些都 限制了真空辅助树脂传递模塑在军辅船、高速船船体上的应用。

因此，有必要研究一种性能优异的复合材料的制造方法，然后用这种方法 制造军辅船、高速船的船体，使得船体的重量轻，具有优异的力学性能、耐海 洋环境性能和耐高温性能，耐老化性能、蠕变性能以及抗爆炸冲击性能优良， 满足使用的需要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种真空辅助树脂传递模塑制造玄武岩 纤维增强复合材料的方法。

本发明所进一步要解决的技术问题是提供一种真空辅助树脂传递模塑制造 玄武岩纤维增强复合材料的方法在制造船体特别是军辅船和高速船船体上的应 用。

本发明采用武岩纤维为增强材料，用真空辅助树脂传递模塑工艺制造增强 复合材料，并用这种方法制造军辅船和高速船船体。原料中含有30～70％质量 玄武岩纤维作为增强材料，通过以玄武岩纤维无捻粗纱或织物作为增强材料， 树脂采用乙烯基酯树脂或不饱和聚酯树脂，引发剂采用过氧化物做为引发剂， 例如过氧化苯甲酰、过氧化氢等，特别优选液态过氧化环己酮或过氧化甲乙酮； 促进剂采用钴的有机酸盐，特别优选环烷酸钴或辛酸钴溶液；根据需要可以选 用脱模剂，包括采用薄膜型、溶液型或油膏类脱模剂，例如常用的用于塑料制 品的脱模剂和聚氨酯制品的脱模剂，这类脱模剂在市场上有大量出售，可以很 方便的得到。并且可以根据需要选用触变剂、填料、颜料等辅助材料的任意一 种或者数种以及它们的结合。根据需要，复合材料可以和模具分离，得到产品， 也可以和成型模具结合在一起直接使用。树脂凝胶固化后根据需要，可以直接 使用，也可以经过后固化阶段后使用，常温固化1～2个月，加热固化后固化温 度在50～80℃之间固化。

可以根据需要，用这种工艺制造船体，特别是军辅船和高速船船体，对于 大中型船体，可采取分步成型的方式来实施。成型脱模后，经过后固化阶段后 使用，常温固化1～2个月，加热固化温度选择在100℃以下，特别优选在50～ 80℃之间固化。固化完成后，根据需要可以对船体或船体组件进行装配、修补， 完成船体制作。

具体的技术方案如下所述：

(1)原材料

用玄武岩纤维无捻粗纱或织物作增强材料，原料中含有30～70％质量玄武 岩纤维作为增强材料；树脂采用但是不限于乙烯基酯树脂或不饱和聚酯树脂， 引发剂采用但是不限于液态过氧化环己酮或过氧化甲乙酮，促进剂采用但是不 限于环烷酸钴或辛酸钴溶液，脱模剂采用薄膜型、溶液型或油膏类脱模剂。辅 助材料包括但是不限于固化剂、促进剂、触变剂、填料、颜料等。

(2)设备

本发明采用的设备为树脂传递模塑成型设备和真空辅助成型设备。

(3)成型工艺

本发明的成型工艺过程为：

脱模处理：可以根据需要采用脱模剂对船体整体模具进行表面处理，脱模 剂可采用固体或液体石蜡，聚乙烯醇等。也可以在不需要脱模的情况下，不使 用脱模剂，而将真空辅助树脂传递模塑制造的复合材料和模具做为一个整体使 用。