[发明专利]复合零件和制造过程

说明书

本公开涉及含聚合物的复合材料，且涉及用于由这种材料形成复合零件的异常低压固结方法。更具体来说，例如，本公开涉及某种“PEEK‑PEDEK”共聚物在低压固结方法中的用途，其使用少至1巴的压力(或使用作用于保持在真空下的固结的大气压力)来提供基本上无空隙的复合零件。

本发明涉及含聚合物的复合材料，且涉及用于由这种材料形成复合零件的异常低压固结方法。更具体来说，例如，本发明涉及某种“PEEK-PEDEK”共聚物在低压固结方法中的用途，其使用少至1巴的压力(或使用作用于保持在真空下的固结的大气压力)来提供基本上无空隙的复合零件。

航空界的复合材料可被分为两类：基于热固性材料的复合材料和基于热塑性材料的复合材料。热固性材料在1960年代起步，但自从1980年代初期，帝国化学工业公司(ICI)开发了被称为聚醚醚酮(PEEK)的热塑性聚合物以来，就已经可在行业中购得这两种聚合物化学物质。两种聚合物体系通常具有可比较的机械性质(其中热塑性材料通常更坚硬)，且两者相对于彼此均呈现出制造和加工优点/缺点。在1990年代期间，热固性材料在重大的航空民用飞机研发项目的研发中胜出，这主要是基于成本和零件制造的简易性因为热固性材料具有使得其能够堆叠而不发生层滑的粘性表面。认为热固性材料更加柔软并更贴合辅助铺设，且其较低的成本对于当时的飞机制造经济具有吸引力。

目前，在“新时代”中，情况正在发生变化，且重点在于中端市场单通道飞机的制造率，制造商希望大幅提高月产量。一些飞机制造商估计，在2019年，其新飞机具有每月五十七架飞机的制造率，且其他飞机制造商则希望在同一时间内每月生产六十架新飞机。通过研发适合于某些热塑性预浸材料(即，“预浸料”)的自动条带铺设(ATL)和自动纤维放置(AFP)，在某种程度上促进了这种情况。随着“非高压釜”加工、烫金和混合包覆成型技术的发展，对这些材料的兴趣进一步提高。这样的过程可帮助制造商更快且更经济地制造零件，从而无需大量昂贵的高压釜和容纳这些高压釜的工厂。目前，这一领域的热塑性复合物的前景有所改善。

为了帮助实现飞机制造商的目标，需要尝试研发可能有助于制造速度的新预浸料。另外，对历史上由金属制成的零件使用热塑性预浸料可以减轻飞机的重量，进而可以带来环境效益。越来越需要改进的复合材料和用于制造适用于不同固结方法的复合材料和零件同时提供良好的机械性质以便提供固结零件的改进性能的方法。

发明内容

在本发明的第一方面中，提供一种用于形成复合零件的方法，所述方法包括：

选择包括聚合材料的复合材料，所述聚合材料具有式(I)的重复单元：

-O-Ph-O-Ph-CO-Ph-         (I)

和式(II)的重复单元：

-O-Ph-Ph-O-Ph-CO-Ph-      (II)

其中Ph表示亚苯基部分，且其中通过如ISO11443：2014中定义的标准方法在400℃下、在1000s^-1的剪切率下测量的所述聚合材料的剪切粘度SV介于约100Pa.s到约200Pa.s范围内；

以及单向纤维；

其中所述单向纤维浸没在所述聚合材料的颗粒的分散体中，以形成预浸带；

将所述预浸带布置成包括多个预浸带层的层合物，以形成成套堆叠；

在小于10巴的固结压力下，在至少305℃的固结温度下加热所述成套堆叠至少15分钟。

任选地，固结温度为至少340℃。

任选地，固结压力在大气压力与8巴之间，且更优选地，固结压力小于5巴或小于3巴，或为约1巴。

任选地，所述成套堆叠在真空下处于柔性隔膜内，从而允许大气压力固结所述堆叠。