[发明专利]包括由部分交联的热塑性聚合物制成的多孔层的增强材料以及相关方法

说明书

本发明涉及增强材料，其包括至少一种纤维增强物，所述至少一种纤维增强物在其至少一个面上与多孔层相连，所述一个或多个多孔层占增强材料总重量的至多10％、优选占增强材料总重量的0.5至10％、最优选占增强材料总重量的2至6％，其特征在于多孔层包含部分交联的热塑性聚合物。本发明也涉及此类增强材料的前体材料、以及其制备方法和从此类材料制造预制件或复合部件的方法。

技术领域

本发明涉及用于构成复合部件的增强材料的技术领域。更特别地，本发明的目的是提供用于与注射或灌注的树脂一起产生复合部件的增强物，其包括由部分交联的热塑性聚合物制成的多孔层，以及相关的方法和用途。

背景技术和发明内容

可以例如使用所谓的直接或LCM(复合材料液体模塑)方法制备复合部件或物品，即，包括一个或多个纤维增强物的那些，尤其是单向纤维棉卷和基体(其往往是热固性类型并且可以包括一种或多种热塑性材料)。直接方法由以下事实定义：在干燥时(即，无最终基体)实施一种或多种纤维增强物，树脂或基体则单独实施，例如，通过将树脂或基体注射到包含纤维增强物的模具中(RTM或树脂传递模塑方法)进行，通过将树脂或基体灌注穿过纤维增强物的厚度(LRI或液体树脂灌注方法，或RFI或树脂膜灌注方法)进行，或通过涂布/使用辊或刷子在每个纤维增强单元层上手动实施，依序施用到成型体上。

对于RTM、LRI、或RFI方法，通常必须首先制造出具有所需成品形状的纤维预制件或叠层，然后用构成基体的树脂浸渍该预制件或叠层。通过温度压力差注射或灌注树脂，然后一旦所需的全部量的树脂包含在预制件内，则将组合件加热到较高温度，以进行聚合/固化循环，从而使其硬化。

用于汽车、航空或海军行业的复合部件经受极其严格的要求，特别是在机械性能方面。为了节省燃料并简化部件维护，航空行业已经用较轻的复合材料替换众多金属材料。

特别是当制备部件时通过注射或灌注后续与纤维增强物连接的树脂可以是热固性树脂，例如，环氧类型树脂。为了使树脂能够适当地流动通过由各种纤维增强物层的叠层构成的预制件，该树脂最常是具有非常大的流动性的，例如，在灌注/注射温度的粘度为约50至200mPa.s.、或更低。该类型的树脂的主要缺点是其聚合/固化后的脆性，这导致制成的复合部件具有较差的抗冲击性。

为了解决该问题，现有技术已经提出将纤维增强物层与热塑性聚合物多孔层相连，特别是与热塑性纤维的无纺布(也称为网)相连。该类型的解决方案公开于以下专利申请或专利：1125728，US 6,828,016，WO 00/58083，WO 2007/015706，WO 2006/121961，US 6,503,856，US 2008/7435693，WO 2010/046609，WO 2010/061114和2 547 816，US 2008/0289743，US 2007/8361262，US 2011/9371604，和WO 2011/048340。添加该热塑性层、特别是无纺类型的热塑性层，可以改善生产的复合部件在冲击后压缩(CAI)试验方面的机械性能，该试验广泛用于表征结构的抗冲击性。

但是，这些解决方案具有某些缺点。首先，使用的热塑性聚合物多孔层通常具有高熔点，特别是高于150℃，这使得用于制造这些增强材料的方法变得昂贵。

此外，构成多孔层的热塑性聚合物材料可以与随后将被注射或灌注的热固性树脂相互作用。随着热塑性材料熔点的降低，这种可能性越来越大。结果是，热塑性聚合物材料可能会改变热固性树脂的局部化学计量，并且当用热固性树脂浸渍纤维增强物时，热塑性聚合物材料可能会扩散进入纤维增强物，因此应避免使用。

为解决该问题，申请人在现有技术中提出使用环氧粉末(例如用于在参考文献Hexcel Primetex 43098 S 1020 S E01 1F下开发的织物的环氧粉末)代替热塑性聚合物多孔层。通过使软化温度为约100℃的环氧粉末沉积获得的该类型的热固性层使得可以较迅速和较便宜地制备复合部件，特别是在较低温度进行制备时，因为可以进行低温预成型。然而，该类型的技术由于使用粉末而引起实际问题，并且不能产生令人满意的机械抵抗性能。