专利名称：超混杂复合材料制造方法
超混杂复合材料制造方法
技术领域：
本发明涉及ー种材料的制造方法，特别是涉及ー种超混杂复合材料制造方法。背景技木船艇的船体一般采用钢材、木材、有色金属、水泥、玻璃纤维、塑料等材料制成。用玻璃纤维制作船体，船体材料的比重大。由于复合材料比重较小，随着交通运输行业轻量、高速、节能、降低污染的发展趋势，复合材料逐渐被视为船体结构的理想材料。然而，当普通复合材料耐撞、耐磨性较弱，船体搁浅或碰到礁石吋，其底部容易撞裂磨坏。特别是复合材料制成的船舰用于海上执法吋，因为执法需求不能绝对限定执法船舰活动的水深区域，当执法船舰搁浅或碰到礁石，执法船舰有可能因碰撞破裂，难以实现安全执法。同样使用普通复合材料的飞机、动车或其他装置也存在该耐撞、耐磨性较弱的问题。
发明内容·鉴于上述状况，有必要提供一种耐撞、耐磨性较好的超混杂复合材料制造方法。一种超混杂复合材料制造方法，包括如下步骤提供ー模具；在所述模具的模腔内壁形成超混杂复合材料，所述超混杂复合材料包括纤维增强复合塑料层及夹于所述纤维增强复合塑料层内的金属纤维。在其他实施方式中，所述在所述模具的模腔内壁形成超混杂复合材料的步骤，包括对界面处理后的所述金属纤维、纤维增强复合塑料层所用的纤维进行浸胶或制成预浸料后铺放；进行保压固化处理；高温后固化成型处理；及对高温后固化成型后的超混杂复合材料进行脱摸。在其他实施方式中，所述对界面处理后的所述金属纤维、纤维增强复合塑料层所用的纤维进行浸胶处理的步骤包括将所述金属纤维、纤维增强复合塑料所用的纤维进行铺层叠合形成增强材料；采用真空树脂导入エ艺导入树脂，以形成纤维增强复合塑料层及夹于纤维增强复合塑料层内的金属纤维层。在其他实施方式中，所述对界面处理后的所述金属纤维、纤维增强复合塑料层所用的纤维进行制成预浸料后铺放的步骤包括将所述金属纤维、纤维增强复合塑料所用的纤维进行铺层叠合形成增强材料；将其浸入胶槽进行浸胶；挤压出多余的树脂，制成含胶量较低的预浸料；收卷低温冷藏存放待用。
在其他实施方式中，所述将所述金属纤维、纤维增强复合塑料所用的纤维进行铺层叠合形成增强材料的步骤中，所述金属纤维与所述纤维增强复合塑料层的纤维以层内混杂或/及层间混杂的方式进行铺设。在其他实施方式中，所述进行保压固化处理的步骤为采用柔性固化结构进行固化，采用常温或高温固化。在其他实施方式中，所述柔性固化结构包括柔性热水袋，所述柔性热水袋的中部形成凹部，以使所述柔性热水袋的热水可形成循环回路。在其他实施方式中，所述柔性固化结构还包括加压件，所述加压件设于所述柔性热水袋的凹部及四周上，以增大所述柔性固化结构的质量。在其他实施方式中，在所述高温后固化成型处理的步骤中，高温为8(T95度，后固化时间大于8小时。
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在其他实施方式中，还包括步骤对金属纤维进行界面处理。在上述超混杂复合材料制造方法中，金属纤维夹杂在纤维增强复合塑料层中，金属纤维的刚性和可拉伸性，能够较好的得到体现。将根据上述超混杂复合材料制造方法制造得到的超混杂复合材料具有较好的耐撞、耐磨性。因此，将上述超混杂复合材料设置于船身、飞机、动车或是其他装置上，可以提高船体、飞机、动车或是其他装置的耐撞性及耐磨性。
图I为本发明实施方式的超混杂复合材料制造方法的流程图；图2为根据图I所示的超混杂复合材料制造方法制造的超混杂复合材料的结构示意图；图3为图I所示超混杂复合材料制造方法的步骤120的具体流程图；图4为图I所示超混杂复合材料制造方法的步骤122的具体流程图；图5为图3所示的超混杂复合材料制造方法的复合材料成型时的温度与压カ的曲线图；图6为图3所示的超混杂复合材料制造方法采用柔性热水袋成型时的结构示意图。
具体实施方式为了便于理解本发明，下面将參照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。需要说明的是，当元件被称为“固定子”另ー个元件，它可以直接在另ー个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另ー个元件，它可以是直接连接到另ー个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是g在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括ー个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。请參阅图1，本发明实施方式超混杂复合材料制造方法100，包括如下步骤步骤S110，提供ー模具。模具开设有模腔。步骤S120，在模具的模腔内壁形成超混杂复合材料10，请參阅图2，超混杂复合材料10包括纤维增强复合塑料层11及夹于纤维增强复合塑料层内的金属纤维层12。请參阅图3，具体在本实施方式中，采用“模内层压成型エ艺”将超混杂复合材料10成型，步骤S120具体包括如下步骤步骤S121，对金属纤维进行界面处理。具体地，用酸试剂擦拭金属纤维表面或浸泡·金属纤维，例如，盐酸或こ酸。所述“界面处理”即采用用酸(盐酸或こ酸)处理金属纤维表面的杂质。对金属纤维进行界面处理的目的是为了将金属纤维表面能活化，在纤维表面引入极性基团，改善金属纤维与基体树脂的粘附性，从而可以提高材料刚度。金属纤维为不锈钢，或是其他耐水耐腐蚀的合金。功能填料为加纳米增强的耐磨填料。若金属纤维已经被事先界面处理过，或者该金属纤维的表面存在极性基团，金属纤维与基体树脂的粘附性较好，则步骤S121可省略。步骤S122，对界面处理后的金属纤维、纤维增强复合塑料所用的纤维进行浸胶或制成预浸料后铺放。具体在本实施方式中，请參阅图3，步骤S122为界面处理后的对金属纤维、纤维增强复合塑料所用的纤维进行浸胶，包括步骤S122a，将金属纤维、纤维增强复合塑料所用的纤维进行铺层叠合。金属纤维与纤维增强复合塑料层11的纤维以层内混杂或/及层间混杂的方式进行铺设。金属纤维与纤维增强复合塑料层11所用的纤维可以进行层内混杂或层间混杂，层内混杂即将多种纤维混杂在同一层，层间混杂即将多种纤维分成多层铺设。超混杂复合材料就看起来是ー个整的层板结构。合理使用混杂纤维及其配比，再通过正确合理的铺层设计制成的产品。超混杂复合材料10可以耐撞、耐磨、耐腐蚀。纤维增强复合塑料层11可以为玻璃纤维增强环氧树脂复合材料，在玻璃纤维增强环氧树脂复合材料中加入用酸试剂(盐酸或こ酸)处理过的金属纤维进行铺层叠合形成增强材料，可以增加复合材料的弹性模量，提高刚度和拉伸强度。纤维增强复合塑料层所采用的纤维还可以为芳纶或玻璃纤维与芳纶的混合物。金属纤维形成层状结构，即形成金属纤维层12。金属纤维层12由金属纤维形成。金属纤维夹于纤维增强复合塑料层11内。金属纤维为不锈钢材料的纤维，或是其他耐水耐腐蚀的合金。功能填料为加纳米增强的耐磨填料。根据不同的刚度需要，金属纤维层12可以为单层或多层。上述设计可以有效发挥增强纤维的功能特性，实现材料整体的功能分布，保证超混杂复合材料10同时兼具强度、模量、耐磨耐撞,且成本低廉等优点。并且超混杂复合材料10适用于冲击、磨损、腐蚀等复杂环境。其中，铺层叠合エ序是在刷涂脱模剂的模具内，按特定的基体配方分别对各层进行浸胶，再按照上述“铺层结构设计”的方式铺层叠合，达到预定层数的エ艺过程。
步骤S122b，采用真空树脂导入エ艺导入树脂，以形成纤维增强复合塑料层及夹于纤维增强复合塑料层内的金属纤维层。“真空树脂导入エ艺”(VRIP)，又称为“真空辅助树脂扩散模塑エ艺(VAR頂)”，或“真空辅助树脂转移模塑エ艺(VARTM) ”。该エ艺原理为借助真空的驱动，把树脂注入预制成形的增强材料中，模具由柔性模和刚性半模组成。由于增强材料为真空所压紧，树脂的滲透速度一般较慢，则需要使用导流介质将树脂注入到预设成形的增强材料中。导流介质延伸到增强材料中，树脂沿导流介质注入到增强材料中。导流介质可以为导流布或是导流管。在其他实施方式中，步骤122为对界面处理后的金属纤维、纤维增强复合塑料层所用的纤维进行制成预浸料后铺放的步骤，步骤122包括首先，将金属纤维、纤维增强复合塑料所用的纤维进行铺层叠合形成增强材料。然后将增强材料浸入胶槽进行浸胶。挤压出多余的树脂，制成含胶量较低的预浸料。最后，收卷低温冷藏存放待用。请參阅图5，步骤S123，进行保压固化处理。采用柔性固化结构20进行固化，柔性固化结构20为可根据外界的限定改变形状的元件。柔性固化结构20包括柔性热水袋21及加压件22。柔性热水袋21的中部形成凹部23，以使柔性热水袋21的热水可形成循环回·路。从而加快加热的效率，当然，柔性热水袋21的热水可与外界加热系统连通，以不断对循环的水进行加热。另外，若成型压カ不够，将加压件22设于柔性热水袋21的凹部23及四周上，以增大柔性固化结构20的质量，増大固化压力。加压件22可以为沙袋或其他重物，以提高柔性热水袋21对增强材料的压力。柔性热水袋21 (也可以为热水袋)还可以为柔性沙袋进行模内压力成型。采用柔性热水袋或柔性沙袋的优势在于，可以克服使用压カ罐太大以及机械压机体积太大的弊端、并且要与模具30形状吻合的弊端。保压固化可以采用常温或高温固化。要保证步骤123中的固化温度比步骤122中的温度高。可以理解，当步骤122采用的是低温技木，则步骤123对应采用常温固化。当步骤122采用常温技木，则步骤123采用高温固化。具体在本实施方式中，采用柔性热水袋21，并装有热水，可以提供温度条件，热水温度为80-90度，则固化温度为80-90度，固化时间2-4小吋。经保压固化处理后的超混杂复合材料10，叠合的各铺层之间平整、无皱折，层与层之间无直径大于0. 5mm的气泡，増加超混杂复合材料10的刚度。请參阅图6，复合材料成型时与温度及时间均有关系。一般的复合材料成型时，采用高压成型机成型，并需要额外的加热工具对高压成型机上的模具进行加热，从而对复合材料进行加热。然而，本发明采用柔性热水袋进行低压成型即可，并且无需额外的加热工具，即加压及加热于一体，既满足了温度要求，又可以有效增加压力，可提高成型效率，节省成型成本。与传统的在模具上铺设铜管加热的办法相比，具有加热方式经济，受热均匀，加热效率倍増，能够达到理想的加热效果。请再次參阅图4，超混杂复合材料10设于模具30的模腔内。柔性热水袋21放置于模具30内，并抵接在超混杂复合材料10上。模具30内刷涂有脱模剂，方便以后脱摸。步骤S124，进行高温后固化成型处理。具体在本实施方式中，高温为8(T95度，后固化时间大于8小吋。通过后固化处理能使复合材料的強度、刚度得到显著提高，从而减轻重量。这是目前国内复合材料制作エ艺的ー项技术创新，エ艺优点效果显著。步骤S125，对高温后固化成型后的超混杂复合材料进行模脱摸。剥离模具30，将固化成型后的超混杂复合材料10裸露出来。上述超混杂复合材料制作方法100，金属纤维夹杂在纤维增强复合塑料层11中，金属纤维的刚性和可拉伸性，能够较好的得到体现。并且上述超混杂复合材料制作方法100中，原材料廉价且方便获取，完全实现模内再加压。并且，真空和再加压双保险，增强エ艺压力，可以保证富树脂层均匀连续、纤维织物浸胶均匀，保证叠合的各铺层平整、无皱折，层与层之间无直径大于0. 5mm的气泡，増加材料刚度。经测试，超混杂复合材料在相对于普通玻纤复合材料，抗冲击性能提高至2-3倍，耐磨损性能提高5-8倍。根据上述超混杂复合材料制造方法100制造得到的超混杂复合材料10的原料易得，成本低，重量小，耐撞、耐磨等性能显著提高。将超混杂复合材料10设于船体(图未示)外表面的吃水线以下区域上，金属纤维层12位于纤维增强复合塑料层11内远离船体ー侧。由于超混杂复合材料10具有较好的刚度和拉伸强度，从而提高船体的吃水线下的耐撞性、耐磨性及耐腐蚀性。可以理解，上述超混杂符合材料10不仅仅可以应用与船艇上，还可以应用于飞·机、动车等装置上，同样可以提高飞机、动车等装置的耐撞性、耐磨性及耐腐蚀性。以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
权利要求
1.一种超混杂复合材料制造方法，其特征在于，包括如下步骤 提供一模具； 在所述模具的模腔内壁形成超混杂复合材料，所述超混杂复合材料包括纤维增强复合塑料层及夹于所述纤维增强复合塑料层内的金属纤维。
2.如权利要求I所述的超混杂复合材料制造方法，其特征在于，所述在所述模具的模腔内壁形成超混杂复合材料的步骤，包括 对界面处理后的所述金属纤维、纤维增强复合塑料层所用的纤维进行浸胶或制成预浸料后铺放； 进行保压固化处理； 高温后固化成型处理 '及 对高温后固化成型后的超混杂复合材料进行脱模。
3.如权利要求2所述的超混杂复合材料制造方法，其特征在于，所述对界面处理后的所述金属纤维、纤维增强复合塑料层所用的纤维进行浸胶处理的步骤包括 将所述金属纤维、纤维增强复合塑料所用的纤维进行铺层叠合形成增强材料； 采用真空树脂导入工艺导入树脂，以形成纤维增强复合塑料层及夹于纤维增强复合塑料层内的金属纤维层。
4.如权利要求2所述的超混杂复合材料制造方法，其特征在于，所述对界面处理后的所述金属纤维、纤维增强复合塑料层所用的纤维进行制成预浸料后铺放的步骤包括 将所述金属纤维、纤维增强复合塑料所用的纤维进行铺层叠合形成增强材料； 将其浸入胶槽进行浸胶； 挤压出多余的树脂，制成含胶量较低的预浸料； 收卷低温冷藏存放待用。
5.如权利要求3所述的超混杂复合材料，其特征在于，所述将所述金属纤维、纤维增强复合塑料所用的纤维进行铺层叠合形成增强材料的步骤中，所述金属纤维与所述纤维增强复合塑料层的纤维以层内混杂或/及层间混杂的方式进行铺设。
6.如权利要求2所述的超混杂复合材料制造方法，其特征在于，所述进行保压固化处理的步骤为采用柔性固化结构进行固化，采用常温或高温固化。
7.如权利要求6所述的超混杂复合材料制造方法，其特征在于，所述柔性固化结构包括柔性热水袋，所述柔性热水袋的中部形成凹部，以使所述柔性热水袋的热水可形成循环回路。
8.如权利要求7所述的超混杂复合材料制造方法，其特征在于，所述柔性固化结构还包括加压件，所述加压件设于所述柔性热水袋的凹部及四周上，以增大所述柔性固化结构的质量。
9.如权利要求2所述的超混杂复合材料制造方法，其特征在于，在所述高温后固化成型处理的步骤中，高温为8(Γ95度，后固化时间大于8小时。
10.如权利要求2所述的超混杂复合材料制造方法，其特征在于，还包括步骤对金属纤维进行界面处理。
全文摘要
一种超混杂复合材料制造方法包括如下步骤提供一模具；在所述模具的模腔内壁形成超混杂复合材料，所述超混杂复合材料包括纤维增强复合塑料层及夹于所述纤维增强复合塑料层内的金属纤维。在上述超混杂复合材料制造方法中，金属纤维夹杂在纤维增强复合塑料层中，金属纤维的刚性和可拉伸性能够较好的得到体现。根据上述超混杂复合材料制造方法制造得到的超混杂复合材料具有较好的耐撞、耐磨性。因此，将上述超混杂复合材料设置于船身或是其他装置上，可以提高船体或是其他装置的耐撞性及耐磨性。
文档编号B29C70/34GK102785368SQ20121028895
公开日2012年11月21日 申请日期2012年8月14日 优先权日2012年8月14日
发明者施军, 黄卓 申请人:深圳市海斯比船艇科技股份有限公司