[发明专利]具有阻燃和耐腐蚀性能的壳体材料及其RTM成型工艺和注射成型系统

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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 Transfer Molding，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工艺技术可一步浸渍成型带有夹芯、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1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，使树脂体系浸渍增强材料预成型体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。

发明内容

本发明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一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，本发明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0.02mm～0.03mm，例如0.025mm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，本发明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，本发明均可等同适用。

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℃～80℃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中，优选的，所述双酚A型环氧乙烯基酯树脂在30℃～75℃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，本发明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；