[发明专利]用于热固性复合材料的雷击及电磁干扰屏蔽的共固化导电表面膜

说明书

技术领域

本发明的实施方案涉及导电聚合物组合物，且具体涉及由加入导电添加剂的热固性聚合物组合物形成的表面及粘合剂膜。

背景技术

聚合物基复合材料结构(PMC)正越来越多地用于航空航天应用。例如，在商用飞机中PMC的使用量已高达约50％。PMC结合包封于周围聚合物基质材料中的选择性定向纤维。这些复合结构就其重量而言呈现良好的机械性质(例如强度、劲度、韧度)且宽广的工作温度窗口及易于制造，此使其非常适于航空航天应用。

表面膜、例如环氧树脂基膜通常被加入聚合物复合材料中以提供具有航空航天应用所需的表面品质的复合材料。例如，可将表面膜与预浸料共固化以提供可保护下面复合材料的基本上无空隙的表面，同时降低复合材料制造的劳力、时间和成本。

然而，由于基于环氧树脂的表面膜的绝缘性质，其对诸如雷击(LS)、静电放电(ESD)及电磁干扰(EMI)等电磁能量(EME)事件呈现非常差的抵抗力。环氧树脂所呈现的相对高的电阻率抑制了雷击能量充分耗散，导致下面的复合结构的表面穿孔和分层。此外，复合材料表面上所产生的电荷可保留较长时间段，使得在低相对湿度环境中ESD(其可损坏电子系统)的风险及在燃料箱的蒸汽空间中产生火花的风险提高。另外，基于环氧树脂的表面膜的较差导电性可抑制电荷载体迁移，此可能消弱复合结构提供EMI屏蔽的能力。

为使雷击对复合结构的影响最小化，已使用不同方式来增强复合结构的导电性，以便为飞机上的复合材料部件提供LS/ESD/EMI防护。此类方法的实例包括实体或分段式避雷针、经电弧喷涂或火焰喷涂的金属、编织金属丝网状物、实体箔/扩展箔/穿孔箔、金属涂敷纤维布、交织金属丝织物(IWWF)高导电纤维、以及加载有金属的导电漆。在又一些实例中，已将扩展金属网(例如铜、铝网状物)埋置于附接于复合材料表面上的表面膜中，以便耗散由雷击引起的能量来对抗此类事件。

然而不利地，具有埋置金属网(例如铜或铝，具有玻璃纤维隔离层)的表面膜系统显著增加了飞机的总重量。此外，将这些表面膜系统整合至复合材料中可显著增加制造复合材料部件的材料和劳力成本。另外，可能难以使这些表面膜以横跨许多表面膜达成基本上均匀的导电性的方式相互连接，由此导致导电性不连续，导电性不连续可能造成LS或ESD期间受损坏的可能性增加和/或EMI屏蔽受损。具体而言，金属网进一步遭受腐蚀、与基质的热膨胀失配(此导致微裂痕)及与基质的结合受损，其每一者均可进一步减弱表面膜所提供的LS/ESD/EMI防护。

发明内容

在一个实施方案中，提供一种导电表面膜。该表面膜包含：

热固性聚合物组合物，其包含：

至少一种热固性树脂；及

至少一种导电添加剂，其包含基于组合物的总重量大于约35重量％的银薄片；

其中表面膜的电阻率小于约500毫欧/平方。

在另一实施方案中，提供一种导电表面膜。该表面膜包含：

热固性聚合物组合物，其包含：

至少一种热固性树脂；及

约2-8重量％的导电炭黑；

其中表面膜的电阻率小于约50欧姆/平方。

在又一实施方案中，提供一种包含该表面膜的复合材料。

在另一实施方案中，提供一种导电组合物。该组合物包含：

约10-60重量％的一种或多种热固性树脂；

约0.5-30重量％的一种或多种固化剂；及

约2-70重量％的一种或多种导电添加剂；

其中该浓度是基于组合物的总重量来测定；且

其中导电添加剂的浓度经选择，以使该导电组合物呈现介于约1×10^-6欧姆/平方至1×10⁸欧姆/平方之间的电阻率。

在一个实施方案中，提供一种包含该组合物的表面膜。在另一实施方案中，提供一种包含该表面膜的复合材料。在又一实施方案中，提供一种包含该组合物的导电粘合剂膜。

在另一实施方案中，提供一种形成导电表面膜的方法。该方法包含：

提供导电组合物；及

将该导电组合物施加至载体。

在又一实施方案中，提供一种形成复合材料的方法。在一个实施方案中，该方法包含共固化该表面膜与复合预浸料。在另一实施方案中，该方法包含将该表面膜粘合至复合材料。

附图说明

图1是形成导电热固性组合物及其形成物品的方法的实施方案的流程图；