[发明专利]用于复合材料的树脂可溶的热塑性遮盖物

说明书

本申请是国际申请号为PCT/US2006/017604，国际申请日为2006年5月8日的PCT国际申请进入中国国家阶段后的申请，申请号为200680015498.2，发明名称为“用于复合材料的树脂可溶的热塑性遮盖物”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及适用于复杂多变的高性能复合物应用的非织造的热塑性遮盖物(veil)的制造和用途。在优选的实施方式中，本发明涉及由树脂可溶的热塑性聚合物形成的非织造遮盖织物或无规垫，这种非织造遮盖织物或无规垫可掺入制造高性能复合物的应用，有助于部件制造和改进所需性能。

背景技术

纤维增强的树脂基体的复合物已被广泛接受用作高强低重量的工程材料，替代在飞行器结构等应用中的金属。这些可固化的组合物可以采用包括以环氧树脂基体浸渍的高强纤维如玻璃、石英、石墨(碳)、硼、芳族聚酰胺等的层压预浸渍体制备。这种复合物的重要性质有高强度和硬度，并减轻了重量。

包含聚合物树脂和增强纤维的掺混物的可固化组合物可以用其组分聚合物树脂和纤维各自的物理和化学性质来表征，因而可以选择特定用途的组合物。因此，通常包含热固性树脂组分来提供高耐溶剂性、耐热循环性等。此外，可包含热塑性树脂组分来提供较高的韧性、阻燃性等，以及包含增强纤维来提供高刚性、强度等。

复合物通常是使用被称作预浸渍体的可固化组合物制造，所述预浸渍体由浸渍以树脂基体的纤维增强物或花式织物构成。可以将预浸渍体的片材切割成一定尺寸，用于平铺、模制和层压在指定复合物的结构中。通过控制预浸渍体的性质以及制成的部件的质量来调整制成部件的性质，如韧性、强度、挠性等。

预浸渍体通常含有浸渍在纤维增强物上的环氧树脂。若制成的部件要求具有提高的性质，如附加韧性，可以在环氧树脂中加入添加剂，如热塑性材料。但是，使用预浸渍体产生了一些缺陷，包括劳动力成本、形成复杂形状部件时的困难、控制增韧的部位，以及因为使用了自动化的带铺展或纤维放置设备和固化用的高压釜而导致制造成本增加。

近来已提出另一种制造复合物部件的技术，这种技术通常指树脂浸渍。这种方法不同于常规预浸渍体技术，因为干的结构增强纤维作为预制件排列在模具内，所述预制件包括一个或多个层或板层的组合成堆的干定向结构增强纤维材料。然后，将所述预制件在原位直接注入或浸渍树脂基体。

树脂浸渍是一个通用术语，涵盖了诸如以下的加工技术：树脂传递成型(RTM)、液态树脂浸渍(LRI)、借助真空的树脂传递成型(VARTM)、树脂浸渍柔性加工(RIFT)、借助真空的树脂浸渍(VARI)、树脂膜浸渍(RFI)、可控大气压力树脂浸渍(CAPRI)、VAP(借助真空的过程)和单线注入(SLI)。

树脂浸渍较常规预浸渍体工艺可能的益处是减少了废料、铺设时间、投资成本、对粘性和悬垂性的非依赖性以及延长了储存寿命的性质。实际上，采用树脂浸渍技术其最大的应用是在要求复杂复合物结构、局部增韧和大型结构如飞行器的机翼和机身、海运或风力应用的专门操作中。

将预制件放在模具中时，所述层或板层通常保持在适当的位置，通过缝合、订合或使用粘合剂和增粘剂进行结合使其稳定和压实/降低蓬松性(debulked)。这些操作保持纤维的取向，并使预制件稳定，以保持预制件的几何形状和尺寸，并防止干预制件在储存、运输和加工期间发生磨损或撕开。

然后，在缝合或订合部位的外面，可以将预制件小心地切割成所要求的形状。然后，将该预制件放在模具中，并注入树脂以浸渍该织物。然后，浸渍后的预制件通过可接受的常规方法进行固化，以提供最后的复合物结构。

然而，对预制件进行缝合和订合的稳定化操作通常受到限制，因为在不影响缝合或订合条件下所成形的预制件与复杂结构的轮廓不一致。

解决缝合问题的一种方式是采用将热塑性材料编织成花式增强纤维，所述热塑性材料在轻微加热时熔化，以稳定预制件，然后在固化期间熔化为环氧树脂基体。例如，参见美国专利第4,741,073号。然而，这种实践受到可添加的热塑性材料的量的限制，需要高处理温度来保证将热塑性材料完全熔化成环氧树脂基体。

虽然树脂浸渍技术能够允许，但是具有高冲击要求的复合物通常含有热塑性增韧剂，并且很难将热塑性增韧剂加入到可注射树脂中，因为热塑性增韧剂具有高分子量以致于它们大大提高了树脂的粘度。因此，在这些树脂浸渍系统的树脂中只能加入少量的热塑性增韧剂。