[发明专利]预浸纤维增强复合材料以及通过成型和完全固化所述预浸纤维增强复合材料获得的制造制品

说明书

本发明涉及一种层状预浸纤维增强复合材料，通过使用聚合物粘合剂组合物浸渍纤维性物质而获得，并且旨在进行连续成型和完全固化操作以生产纤维增强复合材料。聚合物粘合剂组合物包含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任选地包含一种或多种有机树脂。聚合物粘合剂组合物表现为在50℃与70℃之间的温度下具有55000与10000mPas之间的粘度的液体。聚合物粘合剂组合物形成填充所述纤维性物质的间隙的未交联或仅部分交联的聚合物粘合剂基质。本发明还涉及一种制备所述层状预浸纤维增强复合材料的方法。本发明还涉及一种通过前述预浸纤维增强复合材料的热成型和完全固化获得的制造制品以及一种制备所述制造制品的方法。

技术领域

本发明涉及一种预浸纤维增强复合材料以及一种通过成型和完全固化所述预浸材料(预浸料)获得的制造制品。

根据本发明的预浸纤维增强复合材料(以下也更简称为“预浸料”)旨在用于进行连续成型操作(特别是热成型)和完全固化以获得纤维增强复合材料，其可作为基础材料应用于-通过连续的处理和工作过程-生产旨在中等温度(最高至400℃)下操作的组件，例如隔热屏障或防火屏障或者旨在最高至400℃的温度下操作的结构部件。

背景技术

众所周知，已经使用机器浸渍了聚合物组合物的纤维或增强织物被称为“预浸料”或预浸渍的。纤维或织物形成预浸料的增强体，而聚合物组合物形成其基质。由于聚合物组合物(形成预浸材料的基质)是通过特定的校准机器施加到纤维上的，因此基质和增强体之间的重量比(或体积比)被精确确定并且在增强体的整个表面上保持恒定。

因此，预浸料是具有聚合物粘合剂组合物的预浸纤维增强复合材料。

手动浸渍技术，即使在适当的仪器的辅助下，也被称为“湿法叠涂(wet layup)”。该技术包括将热固性组合物(基质)与固化剂混合，然后进行浸渍步骤。用这种技术浸渍的增强织物必然在增强体和基质之间的比例上有波动。手动浸渍的织物可立即使用，也可在使用前进行短暂存放。

预浸料由纤维组成，通常为碳纤维和/或玻璃纤维和/或陶瓷纤维，其经布置以形成织物或非纺织物，并且浸渍有热固性或热塑性聚合物组合物。

通过加热到比所述材料的典型玻璃化转变温度更高的温度来处理热塑性基质。这允许聚合物链彼此相互移动和滑动，直到温度在可逆过程中再次降至低于玻璃化转变温度(Tg)。

在热固性基质的情况下，在相邻链之间形成一定数量的化学键(交联或固化)之前进行加工过程，以防止它们的相对运动，从而使聚合物在不可逆的过程中固化。固化后，浸渍纤维的聚合物组合物形成将纤维彼此固定的粘合基质。

在预浸料的生产中，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)。

在预浸料生产中，所使用的热固性聚合物组合物基于有机树脂，通常为环氧或酚醛树脂，或基于乙烯基酯或氰酸酯的树脂。为了这些目的，在这些树脂家族中，使用具有特定流变特性(特别是粘度和伪塑性)的树脂，以便使得能够获得：

-在浸渍步骤期间在纤维和树脂之间所需的整合度/浸渍度；

-在处理和成型步骤期间，预浸料具有足够的柔韧性，同时防止树脂滴落；

-在接近固化温度的温度下，树脂具有足够的流动性，使纤维层彼此之间能够有利地滑动，以便最佳地复制模具的几何形状。

用于生产预浸料的热固性基质已经含有使其交联所需的所有组分，并且在技术术语中被称为“单组分树脂”。

在预浸料的生产过程中，热固性聚合物基质不交联或仅部分交联，从而使预浸料可操作，但仍可行。为此，将预浸料保存在低温下以避免交联完全。