[发明专利]适合制作复合部件的新的增强材料

说明书

本发明涉及适合制作复合部件的新的增强材料的技术领域。更具体地，本发明涉及含有单向层的新的中间材料，其用于通过接下来注射或灌注热固性树脂而制造复合部件，从这种材料的堆叠物制造复合部件的方法，以及获得的复合部件。

复合部件或物品(即，一方面，包括一个或者多个增强材料或者纤维层，和另一方面，包括主要的热固性(″树脂″)基质，并且其可包括热塑性物质)的制造可例如通过称为″直接法″或者″LCM″(来自英语″Liquid Composite Moulding″)的方法获得。直接方法通过以下事实定义：一种或者多种纤维增强材料以″干″状态(即，没有最终的基质)使用，该树脂或者基质单独使用，例如通过注射到含有该纤维增强材料的模具中(″RTM″方法，来自英语Resin Transfer Moulding)，通过贯穿该纤维增强材料的厚度灌注(″LRI″方法，来自于英语″Liquid Resin Infusion″，或者″RFI″方法，来自于英语″Resin Film Infusion″)，或者纤维增强材料的每个单元层上通过辊或者刷手工涂覆/浸渍，在该模具上连续施涂。

对于所述的RTM，LRI或RFI方法，通常首先需要建立所需的成品的模具的纤维预成型物，然后将该预成型物用树脂浸渍。将该树脂在某温度通过压差注射或者灌注，然后一旦所有量的必要树脂都包含在该预成型物中，就将该组合件加热至较高的温度从而完成该聚合/交联(polymerization/reticulation)循环，并由此使其硬化。

用于汽车，航空或者航海工业中的复合部件尤其是受制于非常严格的要求，特别是在它们的机械性能方面。实际上，该部件的机械性质主要涉及到作为纤维体积率(VFR)的参数。

在这些部分中，大量的预成型物基于增强材料，主要是碳纤维，特别是单向类型的碳纤维而制造。理论上可通过假设两种类型的结构为六边形或者正方形而计算包含在单向层中的最大纤维体积率。分别假设六边形类型的结构和正方形结构，获得的最大VFR分别为90.7％和78.5％(An Introduction to Composite Materials，D.Hull，T.W.Clyne，Second Edition，Cambridge Solid State Science Series，1996)。但是事实上，对于复合部件，似乎难以获得大于70％的纤维体积分率。实际上，本领域技术人员通常接受的是，约60％的纤维体积率(VFR)对于实现满意的复合部件，同时具有良好的再现性是标准的(S.T.Peters，″Introduction，composite basics and road map″，in Handbook of Composites，Chapman & Hall，1998，p.1-20and particularly p.8)。

接下来在该部件的制造过程中结合(特别是通过注射或者灌注)至该单向增强层的树脂可为热固性树脂，例如环氧类型的热固性树脂。为了容许正确地流经由不同的碳纤维层的堆叠物构成的预成型物，该树脂常常是非常流动性的。这种类型的树脂的主要缺点是聚合/交联之后它是易脆的，这导致制造的复合部件的耐冲击性差。

为了解决这个问题，现有技术文档提出了碳纤维的单向层与热塑性纤维的平幅(web)的联合。诸如这些方案显著地描述于专利申请或者专利EP1125728，US 628016，WO 2007/015706，WO 2006/121961和US 6,503,856中。添加这种平幅使得可以改善冲击后压缩(CAI)试验中的机械性质，该机械性质通常用于表征该结构的抗冲击性。

文献US 2006/0154545描述了在单向织物情况下的这种方案，但是在所描述的材料的特性时，这使得不可能获得满意的VFR。