[发明专利]具有抗烧穿性的多功能表面材料

说明书

本发明提供了一种能够提供雷击保护(LSP)和抗烧穿性的多功能表面材料。在一个实施例中，该多功能表面材料由位于两个树脂层之间的导电层构成，这两个树脂层中的至少一个含有一种或多种阻燃化合物。在另一个实施例中，该多功能表面材料由位于两个树脂层之间的导电层构成，这两个树脂层中的一个是热稳定层。该表面材料可与复合基材，例如预浸料或预浸料叠层共固化，该复合基材含有纤维增强的基质树脂。

技术领域

本披露涉及一种多功能表面材料，其制造方法和应用。

背景技术

近年来，树脂浸渍的纤维增强的复合材料已被用于制造航天结构零件，诸如机翼和机身。用于制造航天零部件的复合材料必须具有保护这些零件免受由常见环境事件(具体地说雷击)造成的损害或危害的某些特征。如果此类零件导电不充分并且在整个飞机上接地，则雷击可能严重损害和/或击穿零部件。因此，希望此类零部件被制造为具有除其他特征之外的防止或减轻由雷击造成的损害的特征。

此外，在商用航空器的压力容器内部使用的所有非金属材料要遵守许多国家的可燃性法规。通过燃烧复合材料释放的热量、烟和气体以及结构完整性的降级可以迅速地危及航空器的安全。

一些材料如热绝缘体，如果作为航空器复合结构上的外层施加，能够潜在地针对火灾场景提供保护。作为举例，绝热层可以延迟温度上升并随后破坏下面的复合结构。此类绝缘层可以含有热固性树脂和热绝缘纤维(例如玻璃/矿棉)。然而，适用于该目的的层与重量的显著增加相关。这进而增加了航空器的重量并可能不利地影响航空器的燃油经济性和可维护性以及其他性能。作为举例，不推荐涉及厚绝热层的安排，因为这会不利地影响复合结构的电性能和雷击性能。

与现有技术的复合材料相比，高度令人希望的是在航空器结构中如机身结构中使用的复合材料可以提供改进的烧穿保护。在复合结构上具有多功能保护性顶部表面层也是高度令人希望的，该多功能保护性顶部表面层可以同时提供阻火层、雷击保护和用于随后涂漆的良好表面性质连同重量节省。

发明内容

在此披露了一种重量轻并且可以同时提供抗烧穿性、雷击保护和良好表面性质(如光滑度和抗脱漆性)的多功能表面材料。在此披露的多功能表面材料适合作为在复合结构的顶部或在复合结构的顶部附近的表面层结合到航空器的主要结构和次要结构中。

在一些实施例中，该多功能表面材料用作航空器复合结构(例如，机身蒙皮)的外层以满足在机身烧穿保护和雷击保护方面的多功能要求。

在一些实施例中，与现有技术的解决方案相比，所得机身构造的主要优点是：

-没有间断性的完全且连续的机身蒙皮覆盖。

-不要求复杂的内部防火屏障。

-由于在机身壁内部不强制抗烧穿绝缘材料，所以重量节省。

-集成的雷击保护和电磁屏蔽能力。

具体来说，本发明披露以下任一技术方案。

1.一种能够提供雷击保护(LSP)和抗烧穿性的多功能表面材料，该多功能表面材料包括位于第一树脂层与第二树脂层之间的导电层，

其中该第一树脂层和该第二树脂层中的至少一个包括：

(a)多官能环氧树脂的共混物；

(b)固化剂；

(c)聚合物增韧组分；

(d)陶瓷微球；以及

(e)阻燃组分，该阻燃组分包括一种或多种选自以下的化合物：有机含磷化合物；无机含磷化合物；氰尿酸三聚氰胺；聚磷腈；磷改性的环氧树脂或酚醛树脂；含硼化合物，以及其组合，

其中该第一树脂层和该第二树脂层不包括任何增强纤维。