[發明專利]預浸纖維增強復合材料以及通過所述預浸材料的成型和隨后的熱解獲得的纖維增強復合陶瓷材料

在審

• 申請號: 201880064504.6
• 申請日: 2018-08-03
• 公開（公告）號: CN111164062A
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發明（設計）人: 洛倫佐·卡瓦利;馬西米利亞諾·瓦萊
• 申請（專利權）人: 派特歐賽拉米克斯股份公司
• 主分類號: C04B35/571
• 分類號: C04B35/571;B28B3/02;C04B35/626;C04B35/632;C04B35/80;C04B35/82
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 殷爽

本發明涉及一種層狀預浸纖維增強復合材料，其是使用聚合物粘合劑組合物浸漬纖維性物質得到的，并且旨在進行連續的成型和熱解操作以生產纖維增強復合陶瓷材料。聚合物粘合劑組合物基于選自由硅氧烷樹脂和倍半硅氧烷樹脂組成的組中的一種或多種樹脂，并且能夠任選地包含一種或多種有機樹脂。聚合物粘合劑組合物為在50℃與70℃之間的溫度下具有55000與10000mPas之間的粘度的液體。聚合物粘合劑組合物形成填充纖維性物質的間隙的未交聯或僅部分交聯的聚合物粘合基質。本發明還涉及一種用于制備所述層狀預浸纖維增強復合材料的方法。本發明進一步涉及一種纖維增強復合陶瓷材料以及制備所述材料的方法，該纖維增強復合陶瓷材料通過預浸纖維增強復合材料的成型和后續熱解而獲得。

技術領域

本發明涉及一種預浸纖維增強復合材料和一種通過所述預浸材料(預浸料)的成型和隨后的熱解獲得的纖維增強復合陶瓷材料。

根據本發明的預浸纖維增強復合材料(以下也簡稱為“預浸料”)旨在用于連續成型和熱解操作以獲得纖維增強復合陶瓷材料，其可作為基礎材料應用于通過連續的處理和工作過程(成型、熱解和可能的致密化)生產旨在中等溫度(甚至高于400℃)下操作的組件，例如耐熱艙壁或旨在高溫下操作的其它組件。

背景技術

眾所周知，在技術行業術語中，預先浸漬有聚合物粘合劑組合物的纖維增強復合材料簡稱為“預浸料”。

預浸料由纖維組成，通常為碳纖維和/或玻璃纖維和/或陶瓷纖維，其經布置以形成織物或非紡織物，并且浸漬有熱固性或熱塑性聚合物組合物。在任何成型過程中，浸漬所述纖維的聚合物組合物形成將纖維彼此固定的粘合基質。

通過加熱到比所述材料的典型玻璃化轉變溫度更高的溫度來處理熱塑性基質。這允許聚合物鏈彼此相互移動和滑動，直到溫度在可逆過程中再次降至低于玻璃化轉變溫度(Tg)。

在熱固性基質的情況下，在相鄰鏈之間形成一定數量的化學鍵(交聯或固化)之前進行加工過程，以防止它們的相對運動，從而使聚合物在不可逆的過程中固化。

在預浸料生產中，所使用的熱固性聚合物組合物基于有機樹脂，通常為環氧或酚醛樹脂，或基于乙烯基酯或氰酸酯的樹脂。為了這些目的，在這些樹脂家族中，使用具有特定流變特性(特別是粘度)的樹脂，以便允許在浸漬階段期間在纖維和樹脂之間獲得所需的整合度/浸漬度。

在預浸料的生產中，使用的熱塑性聚合物粘合劑組合物是例如聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酰亞胺(PEI)和聚對苯硫醚(PPS)。

在預浸料的生產過程中，熱固性聚合物基質不交聯或僅部分交聯，從而使預浸料可操作，但仍可行。為此，將預浸料保存在低溫下以避免交聯的完全。

在操作上，用于生產預浸料的方法包括浸漬步驟，其中將纖維放置在平坦的表面上，并且以這種配置，它們被聚合物組合物浸漬。在該步驟期間，根據所使用的聚合物組合物，在現有技術中可以在可變溫度下進行熱固性聚合物組合物的部分交聯。然后將材料冷卻到環境溫度。然后可以以平坦的可加工箔片的形式獲得預浸料，然后可以對其進行加工，以獲得具有遠更復雜形狀的組件，例如通過分層或軋制以及隨后的成型操作。

在部分交聯后，有機樹脂為預浸料提供了良好的機械耐受特性。

然而，由有機樹脂制成的預浸料具有一系列限制，這些限制會影響由它們獲得的材料的特性，或者實際上使它們無法用于確定的應用。

例如，由于熱解，有機樹脂形成了碳質殘留物，這在環氧樹脂的情況下也非常受限且不足以確保復合材料的良好一致性。此外，所述碳質殘留物不適合于在氧化環境中高溫應用，并且不具有充足的硬度以確保良好的耐磨性。

例如，由于熱解而導致的環氧樹脂的低產率使得基于環氧樹脂的預浸料不足以制造用于致密化工藝的預成型坯。

例如，基于有機樹脂的傳統預浸料可能存在以下局限性：