[發明專利]復合材料

無效

• 申請號: 200980106761.2
• 申請日: 2009-02-11
• 公開（公告）號: CN101965259A
• 公開（公告）日: 2011-02-02
• 發明（設計）人: 艾倫·伍德
• 申請（專利權）人: 英國威克斯制造有限公司
• 主分類號: B29C70/44
• 分類號: B29C70/44;B29C70/08;B29C43/36;B29C43/20
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 武晶晶;鄭霞

本發明涉及復合材料，并且特別地，然而并不唯一地涉及基于與塑性基體材料相關的連續纖維增強體(continuous?fibre?reinforcement)或半連續纖維增強體的復合材料，所述復合材料可包括熱塑性樹脂或熱固性樹脂。優選的實施方案利用包括諸如聚醚醚酮的聚芳醚酮聚合物的基體材料。

在航空航天工業中使用，例如，包括諸如Victrex?PEEK(從Victrex?Plc，UK獲得的聚醚醚酮聚合物)的高性能聚合物的復合材料被視為減少航空器的重量、提高效率并由此減少該工業的環境影響的一個主要途徑。

增加復合材料的使用的關鍵之一是通過改善制造技術，所述制造技術旨在降低制造成本、加工(tooling)成本、使復雜的組件能夠更容易地制造并且在有限的資本投資下促進制造規模的快速擴張。

通常，復合材料的處理包括第一階段，在該第一階段中，纖維增強體與基體材料混合以形成預浸料或用基體材料浸漬織物以形成預浸料。在第二階段中，通常通過施加熱和壓力來固結一層或多層預浸料以定義復合材料。

一種固結方法使用袋系統(bag?system)來對預浸料施加壓力，如附圖的圖1所說明，圖1是具有置于其中的預浸料的模具的橫截面。參考該圖，示出了模具2，在該模具2上設置了復合材料4的包括一層或多層預浸料的前體。泄放層(bleeder?layer)6設置在前體4上并且釋放板層(release?ply)8設置在所述層6上。壓板10與泄放層6接觸并將透氣層12設置在壓板10上。裝袋膜或片14被設置在透氣層12上以定義真空袋，所述真空袋通過密封件16被密封至模具2，例如使用硅氧烷密封劑，以便在真空袋與預浸料之間定義封閉的空間。

在模制過程的開始，經真空端口18從密封的空間抽出氣體，從而對其內的預浸料施加約1巴的均勻壓力。所述模具例如通過被置于烘箱中或高壓釜中而被加熱至包括在預浸料的層中的基體材料的模制溫度，因此，預浸料通過施加經真空袋施加的熱和壓力一段時間而被固結。

固結后，允許模具冷卻并隨后從模具中移除所述袋，且然后移除固結的復合材料4。在某些情況下，所述袋可再利用；或在其他情況下被棄去。

通常，袋由硅橡膠制成。當預浸料包括熱固性樹脂時，考慮到固結過程中涉及相對低的溫度，這樣的袋通常可被再利用。然而，如果硅橡膠袋在包括諸如Victrex?PEEK的高性能熱塑性塑料的預浸料的固結中使用，當可能使用400℃數量級的操作溫度時，該袋的壽命將相對較短并可能限制為單次使用。這可能使所述的裝袋技術在經濟上不可接受多次應用。

一種目前的進展是制造使用針織工藝生產的復合結構。為了改善機械性能并降低原料成本，制造中空的制品通常是有益的。例如，使用浸漬了針織樹脂(knitted?resin)的預浸料可制成復合材料管。沿復合鋪層(composite?lay-up)的中心向下對囊狀物充氣以推動鋪層向外緊貼柱面以定義復合材料管的形狀。不利地，必須設置進入開口以便放入和取出囊狀物。在沒有進入途徑的情況下，必須在隨后連接在一起的至少兩個段中完成制造。然而，接合點處代表結構中可能的弱點。

本發明的一個目的是解決前述問題中的至少一些問題。

根據本發明的一個方面，提供了固結預浸料的方法，所述方法包括：

(i)將膜設置成鄰近待固結的預浸料；和

(ii)施加力以固結所述預浸料，其中所述膜成為連接至所述預浸料。

因此，可制造固結的預浸料，其包括至少部分由所述膜的材料定義的外(或內)表面。所述方法因此可提供這樣的方式，在下文描述的其他優勢以外，由此通過固結預浸料的一層或多層而制成的復合材料的外(或內)表面可制得更光滑和/或流線型；具有改善的抗破壞性(damage?resistance)；和/或具有改善的耐化學性。

所述方法適當地包括選擇相容的膜和預浸料以便所述膜能夠在所述方法中成為連接(和保持連接)至所述預浸料。更具體地，優選地，膜和預浸料是使得當所述膜和/或預浸料被加熱時和/或被施加力以促使所述膜與所述預浸料在一起時，所述膜能夠成為連接至所述預浸料。

膜連接至預浸料的強度可通過其剝離強度定義，例如基于90°剝離，使用ASTM?D3330。如前述合適測量的，來自固結的預浸料的膜的剝離強度可以是至少1N/cm，優選至少1.5N/cm，更優選至少2N/cm，特別是至少2.5N/cm。