[发明专利]改进的复合材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种粘性片，其包含浸渍有聚合物材料的多孔片状材料。

技术背景

复合材料与常规建筑材料相比具有充分记载的益处，特别是在很低材料密度下也提供了优良的机械性能。因此，这种材料的应用变得越来越普遍，并且它们的应用范围包括从“工业”和“运动与休闲”到高性能的航空航天部件。

预浸料是用于描述浸渍有处于未固化状态的树脂并准备固化的纤维和织物的术语。纤维可以以丝束(tows)或织物的形式，并且丝束一般包含多根单丝。在预浸料中使用的纤维材料和树脂将取决于经固化的纤维增强材料所要求的性能，并且还取决于经固化的层压体要放入的用途。纤维材料在本文中描述为结构性纤维。

各种方法已被提议用来制备预浸料，优选的方法之一是用液态、熔融或半固体的未固化的热固性树脂来浸渍移动的纤维幅面。由该方法制备的预浸料可以然后切成所期望长度的节段，并且通过加热将一叠节段固化以制备最终的纤维增强层压体。固化可以在高温下的高压釜或真空袋中进行。在预浸料固化之前，树脂浸渍所述纤维增强件，通常的范围是以体积计20至50％，优选地32至38％。

通常而言，将这样的预浸料的多个板片按需“铺叠”并且将所得到的组装件或层压体固化，一般地通过暴露于升高的温度来固化，以制备经固化的复合层压体。

特别类型的预浸料是所谓的半预浸料，其涉及仅部分浸渍有树脂的纤维组合体，留下该纤维组合体的一部分处于“干”态。

当这样的预浸料或半预浸料被铺放时，树脂(当在外表面上存在时)提供了一定的粘性水平，这有助于将预浸料或半预浸料保持在原位。该粘性水平主要受基体树脂的性能和树脂与纤维的相对数量所支配。

然而，可固化的树脂体系如环氧树脂仅在窄的温度范围内存在可使用的粘性。该范围通常限制了这些体系在环境范围内的温度(大致15至25℃)的应用。

另外，一经制备，这样的基体树脂就开始老化并且由于老化，它们提供的粘性程度随着时间推移显著降低。

因此，粘性程度可以是高度不可预知的，主要取决于预浸料的老化和在铺叠期间的温度。

EP1 072 634公开了一种片状结构，其包括第一可固化树脂材料的芯片和第二可固化树脂材料的外层，所述外层能够与在芯材中的树脂共混，所述外片具有在23℃至少5天的粘性稳定性。该片状结构在室温(23℃)具有稳定的粘性，但这会限制可以将该材料施加到模具的温度范围。另外，在较长时间段内的老化仍将影响该材料的粘性。

因此，在该方面的改进会是非常期望的。本发明旨在排除和/或缓解上述问题和/或一般地提供改进。

发明概述

如所附权利要求中任一项所限定的，根据本发明提供了一种结构体或层压体,一种粘性材料及其用途。

与不存在该粘性材料的结构体或层压体在相同温度的原始表面粘性相比，已发现粘性材料增加了该结构体或层压体在确定温度的表面粘性。

粘性材料已被发现增加了粘性或粘合性。这导致该结构体或层压体在更宽温度范围(temperature envelope)的改善的粘性以及增加的外置寿命(outlife)。当使用具有低树脂含量的预浸料工作时，这是特别有用的。

在优选的体系中，当按照以下所述的Dubois测试来测量时，粘性材料的粘合性优选地为0.1至0.2，同时预浸料自身的粘合性低于该范围。此外，优选的是，在树脂固化之前在模具、高压釜或真空袋中的结构体或层压体的层之间的粘合性为0.1至0.45。

本发明适用于任何包含纤维增强材料和树脂的复合结构体或层压体，纤维增强材料包括单向、双向或多向纤维，所述纤维可以为玻璃、芳族聚酰胺(aramid)或者碳纤维。本发明对于包含纤维增强材料层和可固化液态树脂的预浸料是特别有用的，其中纤维增强材料包含多个丝束，特别是平行的丝束，每个丝束均包含多根单丝，其中在纤维增强材料的丝束之间的间隙之间至少部分地提供树脂，以至少在丝束的内部中提供通气路径。在优选的实施方式中，丝束的内部至少是部分地不含树脂的，以便提供通气路径，从而在材料或者结构的加工期间允许空气被去除。

间隙树脂确保了该材料当设有背衬片材(backing sheet)时在室温下具有足够的结构以允许材料的处理。这之所以实现，是因为在室温(23℃)树脂具有相对高的粘度，通常为1000至100,000Pa.s，更通常为5000Pa.s至500,000Pa.s。