本發(fā)明屬于復合材料技術領域，涉及一種防火玻璃纖維-鋁合金混雜層板的制備方法。

背景技術：

復合材料在航空航天與民用汽車中的應用越來越廣泛，大量的金屬材料正在逐步的被復合材料所代替，但單一的樹脂基復合材料因各向異性及較差的抗沖擊性也阻擾的其在某些領域的應用。復合材料與金屬疊層結構綜合兩者的優(yōu)勢，具備了樹脂基復合材料的耐疲勞、低密度、高比強度以及金屬的良好韌性等特點，這種材料可廣泛替代傳統(tǒng)的金屬材料。

同時，材料在應用過程中，其安全性能是工程師考慮的重點，火災是造成復合材料失效及人員傷亡的一個重要因素，傳統(tǒng)的纖維-金屬混雜層板僅含有金屬層及纖維預浸料層，無防火特性，當其在遇到火焰沖擊時，鋁合金板迅速熔化使預浸料層裸露到火焰中，高溫使樹脂分解并放出大量的有毒氣體，對人的生命造成威脅。為使纖維-金屬混雜層板能夠防御火焰沖擊，傳統(tǒng)的做法是在零件外表面刷涂防火涂料，這種刷涂工藝效率低、均勻性較差，且刷涂后零件表面防火涂料層增厚不易控制，使用過程中可能因碰撞脫落而減弱防火效果。本發(fā)明為解決這一問題，將防火涂料本體樹脂制備成連續(xù)的、具有穩(wěn)定厚度的防火膠膜，并將該防火膠膜鋪貼到玻璃纖維-鋁合金混雜層板中，使制備的玻璃纖維-鋁合金混雜層板零件具有防火特性，該方法無外表面刷涂防火涂料工序，簡化了零件制造工序，同時，因外表面無涂料層，可避免在運輸、使用過程中的涂料脫落等問題。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種能夠抵抗高溫火焰沖擊及抗熱傳導的玻璃纖維-鋁合金層板制備方法，以解決傳統(tǒng)材料在應用過程面臨的火災風險，該方法可用于飛行器或汽車油箱與其他關鍵部位的玻璃纖維-鋁合金層板隔板制造，以抵抗油箱意外起火造成的火焰沖擊，保護人員安全。

本發(fā)明解決上述技術問題所采用的技術方案如下，

防火玻璃纖維-鋁合金混雜層板由鋁合金板、玻璃纖維預浸料層、防火膠膜組成，在模具上鋪貼后給予壓力及溫度固化成型，鋪疊順序依次為：鋁合金板-防火膠膜-玻璃纖維預浸料層-鋁合金板-玻璃纖維預浸料層-防火膠膜-鋁合金板，鋁合金板厚度為0.2～0.5mm，該方法包括以下步驟：

a)將防火涂料本體樹脂放置于涂膜設備的膠槽中，在離型紙上涂成連續(xù)的防火膠膜，防火涂料本體樹脂的性能參數(shù)應滿足：發(fā)泡溫度為180℃～300℃；

b)在模具上依次鋪貼鋁合金板、防火膠膜、玻璃纖維預浸料層、鋁合金板、玻璃纖維預浸料層、防火膠膜、鋁合金板，形成零件預成型坯體，玻璃纖維預浸料的性能參數(shù)應滿足：固化溫度范圍為115℃～125℃；

c)給予坯體壓力及溫度，使坯體在模具上固化成型，壓力范圍：0.3MPa～0.4MPa，溫度范圍：115℃～125℃。

玻璃纖維預浸料層由多層玻璃纖維預浸料鋪貼而成，玻璃纖維預浸料中的玻璃纖維體積分數(shù)為60％～70％，玻璃纖維預浸料單層名義厚度為0.125mm～0.200mm。

防火膠膜厚度為0.2mm～0.3mm。

防火膠膜為連續(xù)性薄膜卷材，表面襯塑料膜。

鋁合金板、玻璃纖維預浸料層及防火膠膜組合為坯體后，在坯體上施加壓力及溫度固化的壓力范圍：0.3MPa～0.4MPa，溫度范圍：120℃～125℃。

本發(fā)明具有的優(yōu)點和有益效果：本發(fā)明將連續(xù)防火膠膜引入到玻璃纖維-鋁合金混雜層板中，使材料具有防火特性，在受到火焰沖擊時，防火膠膜層的熱分解發(fā)泡能夠在一定時間內抵御高溫沖擊，達到防火目的。

本發(fā)明的防火玻璃纖維-鋁合金混雜層板的制備方法，使材料在具有傳統(tǒng)特性的前提下，增加防火性能，在實現(xiàn)防火性的同時可單獨作為飛機或汽車等的零件使用；同時，在結構設計中，該防火玻璃纖維-鋁合金混雜層板不僅能夠作為單獨的零件使用，而且該材料具備的隔熱沖擊性能，可使其單獨作為防火材料使用，發(fā)揮防火玻璃纖維-鋁合金混雜層板的防火、隔熱等特性。本發(fā)明的防火玻璃纖維-鋁合金層板的制備方法，無需再在零件表面涂覆其他防火材料，不僅降低了零件后期處理成本，并且在同一結構中實現(xiàn)了結構與防火的多功能特性。

本發(fā)明結合了防火涂料、預浸料和鋁合金板的特點，將三種材料一體化成型為具有防火功能的玻璃纖維-鋁合金混雜層板，該方法簡化了制造工序，連續(xù)性防火膠膜使零件制造更加高效、穩(wěn)定，同時避免了涂料在外表面可能引起的脫落問題，零件外表面無需再設置防火層，實現(xiàn)了承力、防火的一體化。

附圖說明

圖1是防火玻璃纖維-鋁合金混雜層板結構示意圖；

圖2是防火膠膜的涂膜示意圖；

圖3是防火玻璃纖維-鋁合金混雜層板半圓結構零件外形及鋪貼示意圖；

圖4是防火玻璃纖維-鋁合金混雜層板半圓結構零件成型示意圖；

圖5是防火玻璃纖維-鋁合金混雜層板半圓結構零件受火焰沖擊后的結構示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明方法包括以下步驟：

a)將防火涂料本體樹脂放置于涂膜設備的膠槽中，在離型紙上涂成連續(xù)的防火膠膜；

b)在模具上鋪貼材料，鋪貼順序為：鋁合金板、防火膠膜、玻璃纖維預浸料層、鋁合金板、玻璃纖維預浸料層、防火膠膜、鋁合金板，形成零件預成型坯體；

c)給予坯體壓力及溫度，使坯體在模具上固化成型。

鋁合金板厚度為0.2～0.5mm，玻璃纖維預浸料層由多層玻璃纖維預浸料單層組成，玻璃纖維預浸料單層名義厚度為0.125mm～0.200mm，玻璃纖維預浸料可在115℃～125℃固化，玻璃纖維體積分數(shù)為60％～70％。

防火膠膜厚度為0.2mm～0.3mm，鋪貼在防火玻璃纖維-鋁合金混雜層板表層鋁合金板的內側，發(fā)泡溫度為180℃～300℃，發(fā)泡遇火炭化后厚度為原發(fā)泡層厚度的35倍～40倍。

鋁合金板、玻璃纖維預浸料層及防火膠膜依次鋪貼完成后，外加壓力及溫度固化，壓力范圍：0.3MPa～0.4MPa，溫度范圍：115℃～125℃。

當防火玻璃纖維-鋁合金混雜層板受到火焰沖擊時，防火膠膜升溫到180℃時開始逐步發(fā)泡，并將外表面鋁合金板向外頂出鼓包，強的火焰沖擊在瞬時間內擊穿鋁合金板，使防火膠膜層發(fā)泡溢出，發(fā)泡厚度為原防火膠膜厚度的35倍～40倍，并在火焰灼燒下分解形成多孔炭化結構，防火膠膜的化學分解可吸收熱量，且形成的多孔結構可有效隔絕高溫，達到防火目的。

如圖1所示，防火玻璃纖維-鋁合金混雜層板由鋁合金板1、玻璃纖維預浸料層2及防火膠膜3組成。

如圖2所示，防火膠膜的涂膜過程是，調整上涂膠輥22和下涂膠輥19的輥間距至0.3mm，將離型紙17放置于離型紙退卷輥18上，PE膜26放置于PE膜退卷輥24上，使離型紙17通過上涂膠輥22和下涂膠輥19的之間的間隙，中間經(jīng)過冷卻臺20降溫，PE膜26從PE膜退卷輥24上退出，經(jīng)過調整輥27調整張力，PE膜26與離型紙17經(jīng)過上壓輥25及下壓輥28的間隙后，共同收入收卷輥21。

將滿足參數(shù)為發(fā)泡溫度為180℃～300℃的防火涂料本體樹脂放置于膠槽16中，攪拌膠槽16中的樹脂，使樹脂混合均勻，通過上涂膠輥22的旋轉和下涂膠輥19對合旋轉，使樹脂通過預定輥間隙的縫隙，并粘連在離型紙17上，在離型紙17上形成0.3mm厚度的防火膠膜，防火膠膜隨離型紙17送至冷卻臺20降低溫度及粘度，并經(jīng)過上壓輥25及下壓輥28，使PE膜26覆蓋在形成的防火膠膜上，最終送入收卷輥21收卷，形成連續(xù)的防火膠膜。

參見圖3，防火玻璃纖維-鋁合金混雜層板半圓結構零件外形及成型示意圖，依次在下模12上鋪貼鋁合金板1、防火膠膜2、玻璃纖維預浸料層3、鋁合金板1、玻璃纖維預浸料層3、防火膠膜2、鋁合金板1，在壓機上將上模13與下模12對合，并通過壓機給予模具加0.35MPa壓力，同時給模具升溫，模具溫度控制在115℃～125℃之間，下模12的限位塊23可限制零件成型厚度，零件固化完成后，打開上模13，并從下模12取出零件。

參見圖4，防火玻璃纖維-鋁合金混雜層板半圓結構零件受火焰沖擊后的結構示意圖，火焰15從外部沖擊到半圓結構零件頂部，零件頂部上表面的鋁合金1板迅速升溫到180℃以上，貼近上表面鋁合金板1的防火膠膜2開始逐步發(fā)泡，上表面的鋁合金板1隨火焰沖擊而迅速熔化，使貼近上表面鋁合金板1的防火膠膜2裸漏于火焰中加速發(fā)泡，并隨溫度升高分解碳化為多孔防火層14，防火膠膜2發(fā)泡過程中能夠依靠分解能吸收熱量，并且多孔防火層14能夠有效的隔絕火焰及高溫向零件另外一側擴展。

本發(fā)明不僅限于以上的實施例，對本領域普通專業(yè)技術人員，所做的各種變化和修改，都應在本發(fā)明的構思及保護范圍之內。