[发明专利]用于制备具有优良的表面光洁度和高纤维固结的复合材料的预浸料坯固化方法

说明书

背景

技术领域

提供了用于制备具有优良的表面光洁度和高纤维固结的复合材料的预浸料坯固化方法。

现有技术

预浸料坯固化通常在高压釜中实施，在高压釜中使用升高的温度和高压条件来形成具有相对光滑的表面光洁度的复合材料。

这种技术是令人满意的。然而，当成型大的部件时，需要大的高压釜来形成复合材料。从设备和工艺的观点出发，高压釜工艺是非常昂贵的。因此，部件通常并不由预浸料坯制备，或者如果由预浸料坯制备，它们也是由所选择的投资有这样的设备的少数公司来制备。

为了拓宽使用预浸料坯技术来制备大部件的研究，需要解决方案。本发明提供了这样的需求。

发明概述

提供了用于固化预浸料坯的方法，包括如下步骤：

提供包含热固性树脂组合物和纤维的预浸料坯；

将所述预浸料坯置于减压下；

在减压下将所述预浸料坯暴露至第一升高的温度下足以去除所述预浸料坯中基于所述预浸料坯的总重量的约1重量％至约3重量％的挥发材料并且将所述预浸料坯的粘度增加到约1泊至约40,000泊范围内的时间；

任选地，在减压下将所述预浸料坯暴露至第二升高的温度下足以去除所述预浸料坯中任何残留的挥发材料的时间；

在减压下将所述预浸料坯暴露至第三升高的温度下足以固化所述预浸料坯的时间；和

在减压下或者不在减压下将固化的预浸料坯暴露至第四升高的温度条件，所述第四升高的温度小于第一升高的温度、第二升高的温度、第三升高的温度中的任意一个。

优选地，所述第一升高的温度在约120°F至约350°F范围内。

优选地，所述第二升高的温度大于所述第一升高的温度。

优选地，所述第三升高的温度大于所述第一升高的温度和/或第二升高的温度。

优选地，所述第四升高的温度小于第一升高的温度和/或第二升高的温度和/或第三升高的温度。

当然，还提供了如此制备的固化的预浸料坯。

本发明将通过阅读本发明在下文详细的说明而被更加全面地理解。

发明详述

如上所述的，提供了用于固化预浸料坯的方法，包括如下步骤：

提供包含热固性树脂组合物和纤维的预浸料坯；

将所述预浸料坯置于减压下；

在减压下将所述预浸料坯暴露至第一升高的温度下足以去除所述预浸料坯中基于所述预浸料坯的总重量的约1重量％至约3重量％的挥发材料并且将所述预浸料坯的粘度增加到约1泊至约40,000泊范围内的时间；

任选地，在减压下将所述预浸料坯暴露至第二升高的温度下足以去除所述预浸料坯中任何残留的挥发材料的时间；

在减压下将所述预浸料坯暴露至第三升高的温度下足以固化所述预浸料坯的时间；和

在减压下或者未在减压下将固化的预浸料坯暴露至第四升高的温度条件下，所述第四升高的温度小于第一升高的温度、第二升高的温度、第三升高的温度中的任意一个或多个。

优选地，所述减压大于258mmHg(5psi)，优选大于517mmHg(10psi)，例如大于686mmHg(13.3psi)。

优选地，所述第一升高的温度在约120°F至约350°F范围内，例如约200°F。在这里，所述时间应为约2小时。

优选地，所述第二升高的温度为约290°F，并且所述时间为约3小时。

优选地，所述第三升高的温度大于第一升高的温度和/或第二升高的温度，并且应为约360°F。在这里，所述时间应当是约2小时。

优选地，所述第四升高的温度小于第一升高的温度和/或第二升高的温度和/或第三升高的温度，并且在减压下或不在减压下应当为约90°F。

以与预浸料坯工艺相类似的方式，还提供了预浸丝束(towpregging)工艺。

在本发明方法的实践中，固结(consolidation)会被增强，固化收缩的作用会被减弱，固化应力被减小，表面缺陷和空隙体积被降低，并且纤维体积和树脂/纤维浸润被提高。