经改进的cvr(玻璃树脂复合材料)单丝的制作方法_2

文档序号:9650278阅读:来源:国知局
制品上提取的CVR单 丝上测量CVR单丝的拉伸机械性质(模量E23和断裂伸长Ar)。在测量前,运些单丝经受预 先调节(根据欧洲标准DINEN20139(溫度为23±2°C;相对湿度为50 + 5%)在标准大气 下存放单丝至少24小时)。测试样品在400mm的初始长度上在0. 5cN/tex标准的预加力 下WlOOm/min的额定速度经受拉伸。所有结果都是对超过10次W上的测量进行平均而得 出。
[0043] 模量E'19。优选地大于33GPa,更优选地大于36GPa。
[0044] 根据另一优选的实施方案,为了优化本发明的CVR单丝的热性质和机械性质之间 的折中,E'化' _25)/E' 23的比大于0. 85,优选大于0. 90,E' 23和E'(化'-2引为分别在23°c和等 于OV-25)的表示的溫度下通过DTMA测量的单丝的复数模量的实数部分,其中Tg' 表示玻璃化转变溫度,运次通过DTM测量。 W45] 根据另一更优选的实施方案,E' _W/E' 23的比大于0. 80,优选大于0. 85, E'W_1。>在^°(:表示的等于OV-10)的溫度下通过DTMA测量的单丝的复数模量的实数部 分。
[0046] W已知的方式通过DTMA("动态力学热分析")用来自ACOEM(法国)的''DMA+450" 粘性分析仪使用"Dynatest6. 83/2010"软件W控制弯曲、拉伸或扭转测试从而进行E'和 Tg'的测量。
[0047] 根据该设备,因为=点弯曲测试不可能W已知的方式输入圆形截面单丝的初始几 何数据,仅可W输入矩形(正方形)截面几何数据。为了获得直径为D的单丝的模量E'的 准确测量,因此常规的是将具有相同表面转动惯量的侧边长"a"的正方形横截面输入至软 件,从而能够与相同刚度R的测试样品相适应。
[0048] 必须应用如下公知的关系式巧为材料的模量,L为所考虑物体的表面转动惯量, *为乘法符号):
[00例 R=E复合材料*I圆麵=E复合材料*IJE方臟面
[00加]其中:I圆麵=JT蝴^64而I正方形麵=a4/。
[0051] 由此根据如下等式容易推导出与直径为D的单丝的(圆)截面表面惯量相同的等 同正方形的侧边"a"的值:
[0052] a=D*(3t/6)°'25.
[0053] 在测试样品的截面不是圆形(或矩形)的情况下,无论其具体形状,通过预先确定 测试样品的横截面上的表面转动惯量Is,由此应用相同的计算方法。
[0054] 通常为圆形且直径为D的待测的测试试样具有35mm的长度。其在相互相距24mm 的两个支架上水平布置。W10化的频率并W振幅等于0.Imm的竖直位移的形式(因此不 对称形变,试样的内部仅受到压缩应力,而没有延伸应力)将重复的弯曲应力W合适的角 度施加至两个支架中间的测试试样的中屯、。
[0055] 然后应用如下程序:在此动态应力下,测试试样W2°C/min的斜率从25°C逐渐被 加热至26(TC。在测试的最后,获得随着溫度变化的弹性模量E'、粘性模量E"和损失角(S) (其中E'是复数模量的实数部分,E"是复数模量的虚数部分)的测量;Tg'是对应于最大 (峰)tan(S)的玻璃化转变溫度。
[0056] 根据优选的实施方案,在弯曲下的压缩弹性形变大于3.0%,更优选地大于 3. 5%,特别是大于4. 0%。根据优选的实施方案,在弯曲下的压缩断裂应力大于lOOOMPa, 更优选地大于1200MPa,特别是大于1400MPa。
[0057] 上述在弯曲下的压缩性质在如上述申请EP1 167 080中所述的CVR单丝上通过 被称为环试验的方法值.Sinclair,J.App.化ys. 21, 380, 1950)进行测量。在此情况下,制 造环并使其逐渐达到其断裂点。由于大尺寸的截面可容易地观察到断裂的性质,使得可W立即实现在弯曲下受到应力直至其断裂的本发明的CVR单丝在材料延伸的一侧断裂,运可 W通过简单的观察进行鉴别。由于此情况中环的尺寸很大,可W在任何时间看到环中内切 圆的半径。正好在断裂点之前的内切圆的半径对应于临界曲率半径,WRc表示。
[0058] 然后,通过计算下式可W确定临界弹性形变,WEc表示(其中r对应于单丝的半 径,亦即D/2):
[0059] Ec=r/ 巧c+r)
[0060] WO。表示的在弯曲下的压缩断裂应力通过使用下式计算获得(其中E为初始拉 伸模量):
[0061] OC=E^E
[0062] 在根据本发明的CVR单丝的情况中,因为环在拉伸的部分断裂,由此得出结论:在 弯曲中,压缩断裂应力大于延伸断裂应力。
[006引还可W进行被称为互点法的测量长方形条的弯曲断裂的方法(ASTMD790)。此方 法使得还可W视觉检验断裂的性质确实为延伸断裂。
[0064] 根据优选的实施方案,纯压缩下的断裂应力大于700MPa,更优选地大于900MPa, 特别是大于llOOMPa。为了避免CVR单丝在压缩下弯折,该量值根据化ompson等人 在JournalofCompositeMaterials,46(26),第 3231-3245 页发表的"Critical compressivestressforcontinuousfiberunidirectionalcomposites"中戶/f述的方法 进行测量。 阳0化]优选地,在根据本发明的CVR单丝中,玻璃长丝的对齐度使得大于85% (%W数量 计)的长丝具有相对于单丝的轴线小于2. 0度,更优选地小于1. 5度的倾斜度,此倾斜度 (或不对齐度)如上述化ompson等人的出版物中所述的进行测量。
[0066] 优选地,在CVR单丝中的玻璃纤维(即长丝)重量含量在60%和80%之间,优选 地在65%和75%之间。
[0067] 此重量含量使用初始玻璃纤维的支数和最终CVR单丝的支数的比例进行计算。支 数(或线性密度)在至少=个样品上通过称重一定长度的样品测得,每个样品对应的长度 为50m;支数Wtex给出(1000m产品的重量克-提示:0.Illtex等于1旦尼尔)。 W側优选地,CVR单丝的密度(Wg/cm3计)在1. 8和2. 1之间。通过来自Mettler Toledo的"PG503DeltaRange"型专用天平测量(在23°C下);将几厘米的样品连续地在空 气中称量,浸入乙醇中,然后装置的软件通过超过=次的测量测定平均密度。 W例本发明的CVR单丝的直径D优选地在0. 2和1. 5mm之间,更优选地在0. 3和1. 2mm之间,特别是在0. 4和1.Imm之间。
[0070] 此限定同样地涵盖了基本上为圆柱形(具有圆形横截面)的单丝和其他形状的单 丝,例如楠圆形单丝(具有或多或少扁平形状)或长方形截面的单丝。在非圆形截面的情 况下,除非另外指出,约定D为被称为隙径的直径,亦即,围绕单丝的旋转的假想圆柱体的 直径,换言之,围绕其横截面的外切圆的直径。
[0071] 通过定义,树脂使用可交联(即可固化)的树脂,所述可交联(即可固化)的树脂 能够通过任何已知的方法(特别是通过UV(或UV-可见光)(优选在至少300nm至450nm 的光谱范围内放射)福照)进行交联、固化。
[0072] 作为可交联的树脂,优选可W使用聚醋或乙締基醋树脂,更优选地为乙締基醋树 月旨。术语"聚醋"树脂旨在W已知的方式意指不饱和聚醋类型的树脂。对于乙締基醋树脂 来说,它们是复合材料领域公知的。
[0073] 在没有此限定限制的情况下,乙締基醋树脂优选为环氧乙締基醋类。更优选地使 用乙締基醋树脂,特别是环氧类型的乙締基醋树脂,其至少部分地基于酪醒树脂(也被称 为酪醒塑料)和/或双酪(亦即,接枝在此类型的结构上),或优选地基于酪醒树脂、双酪或 酪醒树脂和双酪的乙締基醋树脂。 W74]优选地,在23 °C下测量的树脂的初始拉伸模量大于3. OGPa,更优选地大于3. 5GPa〇
[0075] 基于酪醒树脂(下式I中括弧内的部分)的环氧乙締基醋树脂W已知的方式例如 对应于下式(I):
[0076]
[0077] 基于双酪A(下式(II)中括弧内的部分)的环氧乙締基醋树脂例如对应于式(II) ("A"用作提醒该产物使用丙酬制造):
[0078]
[0079] 酪醒树脂和双酪类型的环氧乙締基醋显示出优良的结果。对于运种树脂举例而 言,可W特别地提及在上述申请EP-A-I 074 369和EP-A-I 174 250描述的来自DSM的乙 締基醋树脂Atlac 590和E-Nova FW 2045(用约40%的苯乙締稀释)。环氧乙締基醋树脂 可得自其他制造商,例如AOC(美国-"Vipel"树脂)。
[0080] 本发明的CVR单丝可W根据包括如下已知步骤的方法进行制备:
[0081] -形成玻璃纤维(长丝)的直线排列,并将此排列W进料方向传送;
[0082] -在真空室中,通过真空作用对纤维排列进行脱气;
[0083] -在真空室的出口处,在脱气之后,在真空下通过浸溃室从而用液态的树脂或热固 性树脂组合物浸溃所述纤维排列W获得含有玻璃长丝和树脂的预浸溃材料;
[0084] -将所述预浸溃材料经过具有预定面积和形状的横截面的整形模,从而赋予其单 丝的形状(例如具有圆形横截面的单丝或具有矩形横截面的纤维条);
[0085] -在模具的下游,在UV福照室中,在UV射线的作用下聚合树脂;
[0086] -然后将W此方式获得的单丝卷绕
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