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RTM工艺制备抗静电阻燃FRP包装箱研究

孙宝岗  
【摘要】: RTM工艺制备的FRP包装箱具有重量轻、机动性好、密封性能优良和外型美观等优点,是一种极有推广价值的新型包装箱。但其也具有易燃烧、抗静电性能差等缺点,应用受到限制。本文采用在树脂中添加抗静电剂及阻燃剂的方法,应用RTM工艺制备具有抗静电阻燃性能的FRP包装箱。 通过向RTM专用树脂中添加磷酸酯(含氯)、氢氧化铝、氧化锑三种阻燃剂,采用优化的处理工艺,得到阻燃剂分散均匀、阻燃效果好的RTM专用树脂体系。以氧指数为考察参数,通过建模和优化,确定了三种阻燃剂在RTM专用树脂中的最佳配比。通过DSC-TG实验,考察了不同阻燃剂配方下树脂的阻燃效果,得到阻燃剂的最佳比例,理论与实验结果分析一致。 研究了不同阻燃剂含量FRP的阻燃性能和力学性能,结果表明,阻燃剂加入量为15wt%时,FRP氧指数达到了28以上,使该材料达到自熄级水平,但其弯曲强度下降较大。在FRP达到自熄级水平的基础上,通过向上述树脂中添加JH型和JHF型抗静电剂来改善FRP的抗静电性。结果表明,两种抗静电剂混配可以起到较好的抗静电效果。当JH型和JHF型抗静电剂添加量分别为1wt%和3wt%时,FRP的抗静电、阻燃性能能够同时达到相关标准。但是,抗静电剂的加入进一步降低了该材料的弯曲性能。采用偶联剂KH-570对玻璃纤维布进行表面处理,可使FRP的弯曲强度恢复到改性前的水平,并使其冲击强度提高。 采用一维径向流动实验对RTM专用树脂及改性树脂的充模过程进行模拟,研究结果表明,增大注射压力,充模时间缩短,则增强体渗透率不变;降低树脂粘度,充模时间缩短,则增强体渗透率增大。同时,改性树脂体系能顺利充模,但不能满足达西定律。根据抗静电阻燃树脂体系的粘度、凝胶时间,确定了RTM工艺参数,并以该工艺成功制备出FRP包装箱,其抗静电性能、阻燃性能及力学性能能够满足作为武器装备包装箱的特殊贮运要求。


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