[发明专利]加工复合材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及加工复合材料的方法和设备，以及用在该方法中的装载 物(charge)和多孔层。所述方法特别适用于对环氧树脂复合材料进行改 性，但不局限于上述材料。

背景技术

关于环氧树脂复合材料的难题是所述树脂非常易碎。针对该难题的 已知解决方案是向所述树脂添加专用改性剂，例如聚砜(PSu)或聚醚砜 (PES)。

这些改性剂通常以粉末的形式添加到所述树脂中。这往往引起非常 显著的树脂粘度的增加。虽然在将提供所述复合材料作为经预浸渍的部 件(通常称为“预浸体”)时所述粘度增加可以是有益的，但所述粘度增 加使得难以或无法在真空压力下将所述树脂输送到增强材料中，而这正 是许多树脂浸注方法所要求的。

一种这样的树脂浸注方法是所谓的SCRIMP方法(西曼复合材料公 司树脂渗入成型法)。这涉及树脂分配介质(RDM)的使用，RDM引导 树脂越过和穿过支撑在单面模具上的组装的干燥纤维预成型体。使用过 RDM后，将其丢弃。

发明内容

本发明的第一方面提供一种加工复合材料的方法，所述方法包括以 高于与所述复合材料接触的多孔层的熔点的温度加热所述多孔层，由此 使所述多孔层熔融并合并到所述复合材料中。

本发明的第二方面提供一种热塑性多孔层，所述多孔层适合用于本 发明第一方面的方法中。

所述层的多孔性使其能够用于先前的加工步骤中，其中多孔层中的 间隙体积被抽真空，并且多孔层传输流体态的基质，或者起通气层的作 用。多孔层在并入之后典型地改进复合材料的物理性能。例如多孔层可 改进复合材料的韧性、压缩强度和/或模量。

多孔层可以完全并入到所述复合材料中，也可以仅部分并入而使部 分层保持原样。多孔层可溶入复合材料中以形成均相混合物，也可以分 散入复合材料中作为分离相。

在本发明的某些实施方式中，所述方法还包括通过下述步骤形成所 述复合材料：

将与所述多孔层接触的增强材料抽真空；和

用流体态的基质浸注经抽真空的所述增强材料，所述基质流经所述 多孔层并进入所述增强材料。

在此情况下所述多孔层表现出双重功能：

·起到在浸注过程中传输流体基质的分配层的作用(例如，表现出 与SCRIMP方法中的RDM相似的功能)；和

·在并入复合材料后改进所述复合材料的性能(例如韧性、压缩强 度和/或模量)。

可在一对刚性模具间将所述增强材料抽真空(例如作为树脂传递模 塑工艺的一部分)，但更优选在柔性真空袋下将所述增强材料抽真空。

本发明的第三方面提供一种用于制造复合材料的装载物，所述装载 物包含与热塑性多孔层接触的干燥增强材料。

在本发明的其它实施方式中，所述方法还包括通过铺设多个经预浸 渍的增强材料层片(通常称为“预浸体”)来形成所述复合材料。在这种 情况下，通常不需要浸注步骤。优选的是，所述方法还包括对与多孔层 接触的复合材料抽真空，通常在柔性真空袋下进行。在这种情况下所述 多孔层在抽真空过程中可以起到“通气”层的作用。

本发明的第四方面提供一种用于制造复合材料的装载物，所述装载 物含一个或多个层片，各个层片均包含以基质预浸渍的增强材料，这些 层片中的至少一个与热塑性多孔层接触。

所述方法通常还包括在多孔层并入复合材料的同时对所述复合材料 抽真空。在这种情况下，真空有助于多孔层并入复合材料中。可在一对 刚性模具间对所述复合材料抽真空，但更优选的是在柔性真空袋下对所 述复合材料抽真空。

通常，所述复合材料包含固化温度高于所述多孔层的熔点的热固性 基质相，并且所述方法还包括固化所述基质相。

优选的是，所述方法还包括在多孔层并入之后冷却复合材料，由此 并入的材料固化成颗粒阵列。

通常，所述多孔层由三维纤维网构成：例如编制网或针织网。

通常，形成所述多孔层的材料包含聚砜或聚醚砜。

所述多孔层可包括接触所述复合材料外表面的外层，或接触所述复 合材料内表面的内层。可提供两个或更多个外层和/或内层，在这种情况 下，这些层优选在一个或多个接触点相接触，所述接触点可在复合材料 外部。

本发明的第四方面提供制造复合材料的设备，所述设备包括：

模具；

热塑性多孔层；和