[发明专利]由复合材料制备物体的方法及由该方法形成的物体

说明书

一种由纤维和/或织物增强复合材料(12)制造物体(4)的方法，所述物体(12)包括至少第一层防护涂层(10)、第一基质和一种或多种纤维和/或织物增强材料，其特征在于所述制造步骤包括：a)形成第一层防护涂层(10)，b)铺设纤维和/或织物增强材料和复合基质的混合物，形成复合元件(12)，其中(i)首先进行步骤(a)，将第一层防护涂层(10)涂覆到模具(2)或载体上，然后进行步骤(b)，在步骤(a)的第一层防护涂层(10)的表面上进行铺层；或者(ii)首先进行步骤(b)，在模具(2)或载体上进行铺层，然后进行步骤(a)，将第一层防护涂层(10)涂覆到步骤(b)的复合元件(12)的至少一个表面上，其中防护涂层(10)包括其中分散有二维纳米材料片的第二基质。

本发明涉及复合材料。特别地，本申请涉及相对于已知的纤维/织物增强复合材料具有改善的使用寿命的纤维/织物增强复合材料。

纤维/织物增强复合材料是众所周知的，并且由粘结在基质内的纤维和/或织物组成。用于复合材料的最熟知的纤维和织物是玻璃纤维和由玻璃纤维和碳纤维制成的织物或布以及由碳纤维制成的织物或布。然而，已知其他类型的纤维和由其制成的织物或布，无论是人造的还是有机的，都可用于纤维和/或织物增强复合材料中。复合材料中可以使用一种以上的纤维和/或织物。用于复合材料的纤维和/或织物的选择通常由机械要求或经济性决定。

纤维和/或织物增强复合材料中的基质通常是聚酯树脂、乙烯基酯树脂或环氧树脂。所使用的树脂类型的选择将至少部分取决于由复合材料制成的物体的建议用途、复合材料所需的机械性能以及各种树脂的不同成本。通过已知技术将基质与纤维和/或织物增强物结合，使得一旦基质固化，纤维和/或织物增强物粘结在基质内。

通常由纤维和/或织物增强复合材料制成的物体还包括覆盖物体的至少一个表面的凝胶涂层。通常，凝胶涂层覆盖了预计会暴露在最具破坏性的环境条件的物体的表面或每个表面。这样的破坏性环境条件包括但不限于暴露于诸如水的液体中，该暴露可以是恒定的(例如船体)或间歇的(例如浴池或储液罐)。

凝胶涂层通常是基于环氧树脂或不饱和聚酯树脂化学性质的热固性聚合物，并且出于美学原因可以包括颜料。凝胶涂层被设计成耐用的并且具有抗紫外线降解和水解的能力，但是它们不会以任何明显的方式对复合材料的结构特性做出贡献。

纤维和/或织物增强复合材料是许多应用中所选择的材料，因为与传统建筑材料(如金属)相比，用这种材料制备的物体和结构能够被制备的重量更轻和组件更少。这种复合材料的机械性能取决于纤维和/或织物增强体的强度和刚度、基质的强度和刚度、纤维和/或织物与基质之间的界面强度以及环境条件，例如温度。

由纤维和/或织物增强复合材料制成的物体或结构在使用或安装时通常暴露于一种或多种环境条件下，这可能会立即或随时间降低材料的机械完整性。当设计物体或结构以及用来制备物体或结构的复合材料时，需要考虑这种环境条件。通常，这将导致设计采用比其他要求更高性能的材料或较厚的截面，以便允许由于环境条件而降低复合材料的机械性能。

对纤维和/或织物增强复合材料的机械性能有影响的典型环境条件是暴露于水和/或其他液体，尤其是当此类暴露频繁或长时间时。这是因为包含基质和凝胶涂层的材料是可渗透的，因此水和/或其他液体会随时间迁移通过该材料。

通常，在纤维和/或织物增强复合材料中存在自由体积或空隙。这些空隙可能是由于基质和/或凝胶涂层分子之间和内部的缝隙、制备缺陷(例如夹带的气泡、裂缝和/或干燥的纤维和/或织物(即未被基质材料浸透的纤维和/或织物))的结果。一旦水和/或其他液体渗透通过基质和/或凝胶涂层，它将在这些空隙中积聚。

水和/或其他液体在纤维和/或织物增强复合材料的结构中的存在和积累会导致对下述物质产生可逆和不可逆的变化和/或损坏：纤维和/或织物；基质；以及/或者，纤维和/或织物与基质之间的界面。

对于基质，可能发生的可逆变化是：

-基质材料的膨胀；

以及可能发生的不可逆的变化/损坏是：