[发明专利]用于生产纤维复合材料的方法

说明书

本发明提供一种预浸料、碳纤维增强复合材料和一种用于预浸料生产的方法，该方法包括以下步骤：(a)提供快速固化树脂组合物；(b)在离型基材片材的一侧表面上形成来自步骤(a)的树脂的膜；(c)提供具有纤维单位面积重量发生变化的横截面厚度的纤维织物基材片材；(d)使步骤(c)的该纤维织物基材片材的至少一侧表面与步骤(b)的该膜接触；(e)在该离型基材片材的与步骤(b)的该树脂膜相对的另一侧表面上施加压力，以用步骤(a)的该树脂组合物浸渍步骤(c)的该纤维织物基材片材；以及(f)允许步骤(e)的用该树脂组合物浸渍的该纤维织物基材片材部分固化以形成预浸料产品。还提供了一种具有至少三个辊的S形缠绕压紧辊组件，其中定位在其他两个辊之间的第二轧辊具有改进的直径。

技术领域

本发明涉及一种用于生产纤维复合材料的方法；并且更具体地，本发明涉及一种用于制备具有变化的纤维单位面积重量的碳纤维环氧树脂复合材料的方法。

背景技术

通常，已知通过以下方式来生产碳纤维复合材料：首先用树脂配制物(例如环氧树脂配制物)浸渍纤维或织物来形成预浸料结构，然后固化浸渍的预浸料结构以形成碳纤维复合材料。碳纤维环氧复合材料可用于许多应用，包括例如制造汽车部件。在汽车应用中，需要产生具有连续对齐织物的碳纤维环氧复合材料，所述连续对齐织物可在织物的宽度上具有变化的纤维单位面积重量(FAW)。为了用于汽车应用，浸渍纤维或织物需要：(1)在短于5分钟(min)内压缩模制并且固化，(2)保持高玻璃化转变温度，以及(3)使用内部脱模剂实现高强度和刚度特性，以允许固化部件容易地从模具脱模。

迄今为止，用于浸渍织物的浸渍方法，例如EP2692783B1和EP3216496A1中公开的方法，已经在具有均匀FAW的预浸料上进行，并且已知的方法假定预浸料的增强层具有单一厚度。当将已知的浸渍方法用于将树脂浸渍到具有变化的纤维单位面积重量(变化的厚度)的织物(即，具有高单位面积重量部分和低单位面积重量部分的织物)中时，使用此类已知的浸渍方法会出现问题。例如，当已知的浸渍方法用于具有变化的纤维单位面积重量的织物时，织物的高单位面积重量部分变得变形，或者织物的低单位面积重量部分不灌注树脂。通常，具有可变碳纤维单位面积重量编织结构的织物在织物的中心具有高纤维单位面积重量(例如，588克/平方米(g/m²))并且在织物的末端具有低纤维单位面积重量(例如，520g/m²)。

期望提供一种用环氧树脂配制物浸渍碳织物，随后由环氧树脂浸渍的碳织物制备预浸料而没有上述变形问题的方法或工艺，其中碳织物具有可变的碳纤维单位面积重量编织结构。

发明内容

本发明的一个实施方案涉及一种用于生产预浸料产品的方法，所述方法包括以下步骤：(a)提供快速固化树脂组合物；(b)在离型基材片材的一侧的表面上形成来自步骤(a)的树脂的膜；(c)提供具有纤维单位面积重量发生变化的横截面厚度的纤维织物基材片材；(d)使步骤(c)的所述纤维织物基材片材的至少一侧的表面与步骤(b)的所述树脂膜片材的所述树脂接触；(e)在所述离型基材片材的与所述树脂膜相对的另一侧的表面上施加压力，以用所述快速固化树脂组合物浸渍所述纤维织物基材；以及(f)允许步骤(e)的用所述快速固化树脂组合物浸渍的所述纤维织物基材部分固化以形成预浸料产品。

在另一个实施方案中，本发明的方法包括将环氧树脂浸渍到具有变化的纤维单位面积重量的碳织物中，然后由用环氧树脂浸渍的碳纤维织物形成预浸料。

在又另一个优选实施方案中，本发明方法使用目标平均膜厚度(例如，540g/m²)用于预浸渍具有可变纤维单位面积重量碳纤维结构的织物，并通过向所需位置(低纤维单位面积重量)添加离型纸来产生相等的压力，以(例如，在织物的12英寸(30.48厘米(cm))宽度上)产生浸渍所需的均匀压力而不使织物变形。

在又另一个优选实施方案中，本发明包括一种用于生产树脂浸渍的预浸料产品的轧辊组件设备。