[發明專利]用于復合材料的樹脂可溶的熱塑性遮蓋物

有效

• 申請號: 200680015498.2
• 申請日: 2006-05-08
• 公開（公告）號: CN101238169A
• 公開（公告）日: 2008-08-06
• 發明（設計）人: C·洛法魯;A·阿布薩費;W·E·韋布;M·多伊爾
• 申請（專利權）人: CYTEC技術有限公司
• 主分類號: C08J5/04
• 分類號: C08J5/04;C08J5/24
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司
• 代理人: 顧敏

發明領域

本發明涉及適用于復雜多變的高性能復合物應用的非織造的熱塑性遮蓋物(veil)的制造和用途。在優選的實施方式中，本發明涉及由樹脂可溶的熱塑性聚合物形成的非織造遮蓋織物或無規墊，這種非織造遮蓋織物或無規墊可摻入制造高性能復合物的應用，有助于部件制造和改進所需性能。

背景技術

纖維增強的樹脂基體的復合物已被廣泛接受用作高強低重量的工程材料，替代在飛行器結構等應用中的金屬。這些可固化的組合物可以采用包括以環氧樹脂基體浸漬的高強纖維如玻璃、石英、石墨(碳)、硼、芳族聚酰胺等的層壓預浸漬體制備。這種復合物的重要性質有高強度和硬度，并減輕了重量。

包含聚合物樹脂和增強纖維的摻混物的可固化組合物可以用其組分聚合物樹脂和纖維各自的物理和化學性質來表征，因而可以選擇特定用途的組合物。因此，通常包含熱固性樹脂組分來提供高耐溶劑性、耐熱循環性等。此外，可包含熱塑性樹脂組分來提供較高的韌性、阻燃性等，以及包含增強纖維來提供高剛性、強度等。

復合物通常是使用被稱作預浸漬體的可固化組合物制造，所述預浸漬體由浸漬以樹脂基體的纖維增強物或花式織物構成。可以將預浸漬體的片材切割成一定尺寸，用于平鋪、模制和層壓在指定復合物的結構中。通過控制預浸漬體的性質以及制成的部件的質量來調整制成部件的性質，如韌性、強度、撓性等。

預浸漬體通常含有浸漬在纖維增強物上的環氧樹脂。若制成的部件要求具有提高的性質，如附加韌性，可以在環氧樹脂中加入添加劑，如熱塑性材料。但是，使用預浸漬體產生了一些缺陷，包括勞動力成本、形成復雜形狀部件時的困難、控制增韌的部位，以及因為使用了自動化的帶鋪展或纖維放置設備和固化用的高壓釜而導致制造成本增加。

近來已提出另一種制造復合物部件的技術，這種技術通常指樹脂浸漬。這種方法不同于常規預浸漬體技術，因為干的結構增強纖維作為預制件排列在模具內，所述預制件包括一個或多個層或板層的組合成堆的干定向結構增強纖維材料。然后，將所述預制件在原位直接注入或浸漬樹脂基體。

樹脂浸漬是一個通用術語，涵蓋了諸如以下的加工技術：樹脂傳遞成型(RTM)、液態樹脂浸漬(LRI)、借助真空的樹脂傳遞成型(VARTM)、樹脂浸漬柔性加工(RIFT)、借助真空的樹脂浸漬(VARI)、樹脂膜浸漬(RFI)、可控大氣壓力樹脂浸漬(CAPRI)、VAP(借助真空的過程)和單線注入(SLI)。

樹脂浸漬較常規預浸漬體工藝可能的益處是減少了廢料、鋪設時間、投資成本、對粘性和懸垂性的非依賴性以及延長了儲存壽命的性質。實際上，采用樹脂浸漬技術其最大的應用是在要求復雜復合物結構、局部增韌和大型結構如飛行器的機翼和機身、海運或風力應用的專門操作中。

將預制件放在模具中時，所述層或板層通常保持在適當的位置，通過縫合、訂合或使用粘合劑和增粘劑進行結合使其穩定和壓實/降低蓬松性(debulked)。這些操作保持纖維的取向，并使預制件穩定，以保持預制件的幾何形狀和尺寸，并防止干預制件在儲存、運輸和加工期間發生磨損或撕開。

然后，在縫合或訂合部位的外面，可以將預制件小心地切割成所要求的形狀。然后，將該預制件放在模具中，并注入樹脂以浸漬該織物。然后，浸漬后的預制件通過可接受的常規方法進行固化，以提供最后的復合物結構。

然而，對預制件進行縫合和訂合的穩定化操作通常受到限制，因為在不影響縫合或訂合條件下所成形的預制件與復雜結構的輪廓不一致。

解決縫合問題的一種方式是采用將熱塑性材料編織成花式增強纖維，所述熱塑性材料在輕微加熱時熔化，以穩定預制件，然后在固化期間熔化為環氧樹脂基體。例如，參見美國專利第4,741,073號。然而，這種實踐受到可添加的熱塑性材料的量的限制，需要高處理溫度來保證將熱塑性材料完全熔化成環氧樹脂基體。

雖然樹脂浸漬技術能夠允許，但是具有高沖擊要求的復合物通常含有熱塑性增韌劑，并且很難將熱塑性增韌劑加入到可注射樹脂中，因為熱塑性增韌劑具有高分子量以致于它們大大提高了樹脂的粘度。因此，在這些樹脂浸漬系統的樹脂中只能加入少量的熱塑性增韌劑。

一種能有效提供用于樹脂浸漬系統的熱塑性增韌劑的方式是不在樹脂中加入熱塑性增韌劑，而是以其它方式將熱塑性增韌劑引入預制件。在樹脂浸漬技術的情況下，解決這種限制問題的一種方式是通過將熱塑性聚合物直接編織到碳纖維中來引入熱塑性聚合物。