[发明专利]用于制作制动系统部件的预成型件

说明书

本发明涉及用于制作制动系统部件的预成型件，该预成型件由纤维增强陶瓷复合材料构成，该纤维增强陶瓷复合材料是通过预浸料的成型和随后的热解获得的。这样的预浸料包括用聚合物粘合剂组合物浸渍的纤维质，该聚合物粘合剂组合物基于选自由硅氧烷树脂和倍半硅氧烷树脂组成的组中的一种或多种树脂，并且可以可选地包括一种或多种有机树脂。硅氧烷树脂包括聚硅氧烷，倍半硅氧烷树脂包括聚倍半硅氧烷。前述聚合物粘合剂组合物在从50℃至70℃的温度处表现为具有从55000至10000mPas的粘度的液体。纤维增强复合陶瓷材料包括陶瓷基质或部分陶瓷的基质，该陶瓷基质或部分陶瓷的基质在纤维质的空隙中发展自身，并且包括碳化硅和由Si‑O‑C链构成的非晶形结构。碳化硅和前述Si‑O‑C链通过热解过程在所述聚硅氧烷和/或所述聚倍半硅氧烷上生成。纤维增强陶瓷复合材料具有通过热解在预浸料的聚合物粘合剂组合物上生成的孔隙。本发明还涉及全部或部分由所述预成型件制作的制动系统部件，以及用于制作纤维增强陶瓷复合材料的预成型件的方法。

技术领域

用于制作制动系统部件的预成型件形成了本发明的主题，该预成型件由通过预浸料的成型和热解而获得的纤维增强陶瓷复合材料构成。

根据本发明的预成型件在下述部件的生产中有特别的应用，所述部件被设计为在提高的温度(高于400℃)处操作，诸如例如是盘式制动器的部件(如制动带、钟形件(bell)、制动钳)或发动机的零件。特别地，根据本发明的预成型件被设计为经历致密化过程，以用于制作特别是盘式制动器的部件或发动机的零件。

背景技术

众所周知，用术语讲，用聚合物粘合剂组合物预浸渍的纤维增强复合材料被简称为“预浸料”。

预浸料由纤维通常是碳纤维和/或玻璃纤维和/或陶瓷纤维构成，纤维被布置以形成织造或非织造织物，并且用热固性或热塑性聚合物组合物进行浸渍。在任何成型过程中，对纤维进行浸渍的聚合物组合物形成使纤维彼此固定的粘合基质。

借助于在比材料的典型玻璃化转变温度高的温度处的加热来加工热塑性基质。这允许聚合物链以可逆过程在彼此上移动和滑动，直到温度回到玻璃化转变温度(Tg)以下。

在热固性基质的情况下，在相邻的链(交联或固化)之间创建一定量的化学键之前进行加工，相邻的链之间创建一定量的化学键使得其防止相邻的链的相对运动，导致聚合物以不可逆过程硬化。

在预浸料的生产中，所使用的热固性聚合物组合物基于有机树脂，通常是环氧树脂或酚醛树脂或乙烯基酯基树脂或氰酸酯基树脂。为了这些目的，在这些树脂族中，使用具有这种流变特征(特别是粘度)的树脂，以允许在浸渍阶段期间获得纤维与树脂之间的期望的整合/浸渍水平。

在预浸料的生产中，所使用的热塑性聚合物粘合剂组合物是例如聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酰亚胺(PEI)和聚对苯硫醚(PPS)。

在预浸料的生产期间，热固性聚合物基质不交联或仅部分交联，以便使预浸料可操纵但仍可加工。为此目的，保持预浸料处于低温以防止交联完成。

可操作地，预浸料的生产过程包括浸渍步骤，其中，纤维布置在平坦表面上并且以这样的构造用聚合物组合物进行浸渍。在现有技术中，在这样的步骤期间，取决于所使用的聚合物组合物，在变化的温度下可能发生热固性聚合物组合物的部分交联。然后材料在室温处被冷却。因此，可以得到呈平坦可加工的片材形式的预浸料，然后可以对其进行加工以获得具有极其复杂的形状的部件，例如，以用于成层(stratification，分层)或轧制以及随后的成形操作。

即使在部分交联之后，有机树脂也赋予预浸料最佳的机械耐受性(resistance，阻力、抵抗力)特征。

然而，用有机树脂制作的预浸料存在一系列限制，这些限制制约了从上述预浸料获得的材料的特征，或者使得它们不能用于某些应用。