[發(fā)明專利]柔性復(fù)合材料體系和方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811627769.0
• 申請(qǐng)日: 2014-03-13
• 公開（公告）號(hào): CN109940959A
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 克里斯托弗·邁克爾·艾達(dá)姆斯;韋斯利·愛德華·哈特徹爾;基思·喬爾·麥克代尼爾斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 帝斯曼知識(shí)產(chǎn)權(quán)資產(chǎn)管理有限公司
• 主分類號(hào): B32B27/36
• 分類號(hào): B32B27/36;B32B5/12;B32B27/34;B32B5/02;B32B27/32;B32B5/10;B32B5/26;B32B27/40;B32B27/12;B32B37/12
• 代理公司: 北京東方億思知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11258
• 代理人: 肖善強(qiáng)

本申請(qǐng)涉及柔性復(fù)合材料體系和方法。在各種實(shí)施方式中，描述了一種改進(jìn)的柔性復(fù)合材料，其包含至少一個(gè)網(wǎng)布和與所述網(wǎng)布結(jié)合的至少一個(gè)紡織織物、無紡織物或隔膜，所述網(wǎng)布由結(jié)合在一起的至少兩個(gè)單方向的帶層構(gòu)成。在各種實(shí)施方式中，所述單方向的帶層包含多個(gè)平行的纖維束，所述纖維束包含在粘合樹脂內(nèi)的單絲。在各種實(shí)施方式中，所述纖維束是由間隙分隔的，所述間隙能夠被粘合劑或非粘合樹脂填充。

本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2014年3月13日的中國專利申請(qǐng)201480014608.8(PCT/US2014/026796)的分案申請(qǐng)。

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求2013年3月13日提交的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)No.61/780,821的優(yōu)先權(quán)，該專利申請(qǐng)通過引用以其整體并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明廣泛涉及改善的柔性復(fù)合材料，并且更具體地涉及包含單方向的纖維增強(qiáng)的層和網(wǎng)布增強(qiáng)材料的改善的柔性復(fù)合材料；以及涉及制造其的方法。

發(fā)明背景

柔性復(fù)合材料廣泛用于要求機(jī)械柔韌性和高的強(qiáng)度與重量比的應(yīng)用中。盡管柔性復(fù)合材料可以被看作是較大的主體復(fù)合材料的一個(gè)專門的子集，但它們?cè)谠S多特定技術(shù)領(lǐng)域的重要性是非常顯著的。

顧名思義，復(fù)合材料組合了兩個(gè)或多個(gè)構(gòu)成材料，以形成聯(lián)合的材料組合物。柔性復(fù)合材料的一個(gè)實(shí)例將是嵌入一排柔性纖維中的聚合物基質(zhì)。

可設(shè)想運(yùn)用柔性復(fù)合材料于許多技術(shù)領(lǐng)域，從簡單的消費(fèi)產(chǎn)品到先進(jìn)的航空航天應(yīng)用。因此，用于快速且經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)高質(zhì)量柔性復(fù)合材料的體系將是非常有利的。

發(fā)明概述

本公開的各種實(shí)施方式通常包含柔性復(fù)合材料，該柔性復(fù)合材料包含網(wǎng)布增強(qiáng)材料。復(fù)合材料包含一個(gè)或多個(gè)單方向的纖維增強(qiáng)的層，每個(gè)層均具有涂布有粘合劑的薄薄地展開的平行纖維(這些層被稱為“單向帶”(unitape))。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，可以使用纖維束制造薄單向帶層，該纖維束由多個(gè)單絲組成，所述單絲與聚合物樹脂組合并通過旋轉(zhuǎn)模頭來被拉擠，使得單絲被展開并彼此平行地取向。根據(jù)另一個(gè)方面，復(fù)合材料包含紡織或無紡的增強(qiáng)輔置網(wǎng)布(laid scrim)。輔置網(wǎng)布是由連續(xù)的長絲紗線以開放的網(wǎng)孔構(gòu)造制成的成本更低的增強(qiáng)織物。輔置網(wǎng)布的制造方法使無紡紗線化學(xué)地結(jié)合在一起，采用獨(dú)特的特性使網(wǎng)布增強(qiáng)。輔置網(wǎng)布是向復(fù)合材料添加纖維增強(qiáng)材料的一種有成本效益的方式，尤其是在偏斜的取向上(例如約+/-30°,+/-45°,+/-60°)，因?yàn)樘砑訂蜗驇苯粚拥奶砑犹幚聿襟E被略過并且用插入預(yù)制的網(wǎng)布替代。輔置網(wǎng)布可以被預(yù)先涂布粘合劑、預(yù)先層壓成支撐薄膜，或者必要時(shí)可以將其夾在單向帶層之間并在適當(dāng)位置用膠粘。

本公開的另一個(gè)實(shí)施方式通常包含帶間隙的柔性復(fù)合材料，其由兩個(gè)或多個(gè)層的單向帶制成，該單向帶具有無粘合劑和無纖維的間隔，以形成網(wǎng)布。使用纖維束制造薄單向帶層，該纖維束由多個(gè)單絲組成，所述單絲與聚合物樹脂組合并通過旋轉(zhuǎn)模頭來被拉擠，使得單絲被展開并彼此平行地取向。該實(shí)施方式的關(guān)鍵特征是構(gòu)成單向帶的纖維被展開，并且要么，纖維之間的距離是帶間隙的，使得在每組單絲之間形成無粘合劑和無纖維的間隔，要么，在單絲已經(jīng)被展開后去除纖維絲束，得到類似帶間隙的單向帶。通過將這些單向帶層的兩個(gè)或多個(gè)結(jié)合在一起來形成網(wǎng)布。額外的薄膜、隔膜、織物、隨機(jī)取向的無紡物、取向的無紡物、網(wǎng)布或涂層可以被應(yīng)用于外表面，或者在該復(fù)合材料內(nèi)形成層。

各種實(shí)施方式包括由工程纖維構(gòu)成的隨機(jī)取向的無紡物、或取向的無紡物的增強(qiáng)類型，工程纖維例如但不限于UHMWPE(例如)、芳綸(例如)、液晶聚合物(例如)、各種等級(jí)的碳纖維、PBO(例如)、尼龍、聚酯(Rayon)、PEN、Nomex和其他防火材料、高溫纖維、鋼或其他金屬纖維，以及它們的組合。這些增強(qiáng)層可以被粘合、熔融、浸漬、擠出或涂布，以使增強(qiáng)材料與單片薄膜(PET、尼龍、ECTFE、氨基甲酸酯等)、透氣隔膜(特氟龍、氨基甲酸酯、微孔等)、溶劑或水基分散體、紡織或無紡織物、皮革、單方向的帶或其他層組合。