[發明專利]在復合材料夾層中的結構化熱塑性材料

在審

• 申請號: 201710424930.3
• 申請日: 2011-04-04
• 公開（公告）號: CN107266694A
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: S·莫蒂默
• 申請（專利權）人: 赫克塞爾合成有限公司
• 主分類號: C08J5/24
• 分類號: C08J5/24;C08L63/00;C08L81/06;C08K7/06;B29C70/08;B32B27/34;B32B27/02;B32B27/12;B32B27/06;B32B27/04;B32B27/38;B32B27/18;B32B7/08
• 代理公司: 北京市嘉元知識產權代理事務所(特殊普通合伙)11484
• 代理人: 劉彬

本發明申請是基于申請日為2011年04月04日，申請號為201180035823.2(國際申請號為PCT/IB2011/000728)，發明名稱為“在復合材料夾層中的結構化熱塑性材料”的專利申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及包含纖維和熱固性樹脂的預浸漬體，將所述預浸漬體堆疊以形成層合體并隨后固化，以形成復合材料。更具體地，本發明涉及在層合體夾層中使用熱塑性氈布(veil)或其它輕質結構化熱塑性材料材料。

背景技術

與傳統構造材料相比，復合材料具有充分記錄的優點，特別是以非常低的材料密度提供優異的機械性質。結果，這種材料的使用變得日益廣泛，它們的應用領域從"工業"和"體育和休閑"至高性能航空航天組件。

包含浸漬有樹脂如環氧樹脂的纖維層的預浸漬體在這種復合材料的制造中廣泛使用。通常，將這種預浸漬體的一些層片按需要"鋪疊"，并通常通過暴露于升高的溫度來固化所得層合體，以生產固化的復合層合體。

然而，盡管這種固化材料具有一些明顯益處，但是很久之前就發現，它們可具有差的耐沖擊性并易于離層。當使用環氧樹脂系統(其已知傾向于產生具有低韌性的固化體系)時，這種情況尤其嚴重。

改善這種布置的韌性的廣泛使用的方法是使具有多個預浸漬體纖維層的層合體夾有樹脂層。通常，這種樹脂夾層也包含分布的熱塑性增韌劑粒子。這種布置已經證實提高層合體韌性而對層合體的其它方面沒有有害影響。

具有用熱塑性粒子增韌的夾層的層合體通常在熱壓罐條件下固化，其中一般需要高溫和更重要的高壓，以提供滿足結構應用所需要的特別嚴格的機械規格的固化層合體。

熱壓罐固化的廣泛使用的替代方案是所謂的真空袋或熱壓罐外固化。它在固化期間使用真空和依賴于壓在層合體上的大氣壓力。盡管比熱壓罐固化經濟得多，但是在熱壓罐外固化中可施用的最大壓力是大氣壓力。用熱塑性粒子增韌的具有夾層的層合體通常在熱壓罐外沒有被固化，因為在大氣壓力或低于大氣壓力的固化傾向于產生對于許多結構應用(包括航空航天結構應用)而言具有不可接受的機械性質的固化層合體。

因此，希望發展預浸漬體，其可用于生產可在熱壓罐內部或外部固化的層合體，以提供足夠堅韌以適于結構應用(包括航空航天結構應用)的復合材料部件。

發明內容

根據本發明，提供未固化的層合體，其中組合未固化的熱固性樹脂和多個纖維層，使得纖維層被位于相鄰纖維層之間的夾層區分隔。作為本發明的特征，一個或多個結構化熱塑性聚合物層如熱塑性纖維的氈布或其它相似的開放式結構片材位于一個或多個夾層區中。結構化熱塑性聚合物層為0.5–50微米厚并且每單位面積重量為1-20克/平方米。

在夾層區中使用一個或多個結構化熱塑性聚合物層不僅增韌固化的層合體，而且與常規地使用熱塑性粒子作為夾層增韌劑相比，提供一些優點。例如，已經發現，使用一個或多個結構化熱塑性聚合物層作為夾層增韌劑使得可選擇在相對低的壓力固化層合體，而不像顆粒夾層增韌劑那樣降低韌性。另外，兩個不同結構化熱塑性聚合物的層可位于單一夾層區中，以提供不同熱塑性聚合物的結構化取向，這對于無規取向的不相似粒子的混合物而言是不可能的。而且，在夾層區中使用結構化熱塑性聚合物消除與顆粒增韌劑相關的問題，所述顆粒增韌劑的一些粒子在固化期間可遷移至位于夾層區內部和外部的位置，在這些位置它們的效力可降低。

本發明涵蓋用于制造未固化層合體的預浸漬體，在所述未固化層合體中一個或多個結構化熱塑性材料層位于層合體夾層區中。這種預浸漬體包括纖維層夾心并保持在結構化熱塑性材料層之間的預浸漬體，和一個或多個結構化熱塑性聚合物層位于纖維層的一個側面上的預浸漬體。

本發明涵蓋制造預浸漬體的方法和使用預浸漬體制造層合體的方法。另外，本發明還涵蓋由預浸漬體和層合體制造固化部件的方法，以及最終固化部件。

在一個方面，本發明涉及包含纖維結構層和開放式結構片材的預浸漬體，所述預浸漬體浸有包含熱固性樹脂的可固化樹脂。

這種預浸漬體在單獨使用或與多個相似預浸漬體鋪疊在一起并固化后形成具有優異韌性的復合層合體，甚至當使用常規熱壓罐外固化循環時，以及也可實現在結構應用中需要的高纖維體積。

本發明的改進的預浸漬體可在很多種應用中使用，其中需要輕質但是結構堅韌的層合體。然而，它們在技術要求特別嚴格的航空航天應用中特別有用。

本申請包括以下實施方式：