复合材料的制作方法_2

文档序号:9354070阅读:来源:国知局
结构层 可以存储在相同卷上,由其相应背衬层隔开,在沉积之前分离。该性质的实施方式是有利 的,这是因为一旦通过ATL沉积结构层,模具表面限制纤维,避免阻尼材料中的任何张力妨 碍其排列。
[0029] 如上所述,阻尼材料由在室温柔软的材料制成,因此它们通常提供有粉末涂层,以 防止阻尼材料在存储期间与其自身粘附。通常地,使用滑石用于该目的,滑石可以认为是杂 质。在本发明的一种实施方式中,可以通过在使用之前通过溶剂浴从阻尼材料除去粉末。在 备选实施方式中,通过使用粘接材料或层可以克服溶剂浴的增加复杂性,使得其施用至阻 尼材料以包封粉末,从而使其与结构层分离,同时在阻尼材料和结构层之间提供足够粘合 性。
[0030] 在本发明备选实施方式中,阻尼层的粉末涂层包括与粘接材料和/或结构材料树 脂具有反应性的粉末。优选地,粉末包括树脂或固化剂。这例如可以是结晶环氧树脂,结晶 固化剂或研磨固化树脂。反应性粉末涂层使得阻尼材料卷起,而不会自身粘结,并在固化形 成结合的过程中引入到基体中。
[0031] 在一种实施方式中,粘接材料可以包括罩纱(veil)、稀松布或非织造层。在一种 实施方式中,罩纱与阻尼材料粘附,然后与结构层接触。如果选择模量高于阻尼材料的罩 纱,当通过加固辊时,其将降低阻尼材料的变形。因此,优选地,阻尼复合材料还包括罩纱, 其具有显著高于阻尼材料的模量,以及当通过加固辊和ATL头部时足够的抗拉性能以抵御 变形。足够的抗拉性质意味着,当在自动带铺叠应用或加固期间遭遇的张力下放置时,无 显著的面内拉伸出现,罩纱基本上保持其形状。罩纱可以选自在织造、纺花或无规毡布中 的各种可能性,例如玻璃纤维织物或罩纱,聚合物如聚酯和尼龙。包含短纤维材料以及一起 无规形成从而形成毡的罩纱提供优异布置,如排列如格栅的连续纤维那样。示例性罩纱包 括BrellingrothGmBH生产的Bafatex或者TechnicalFibreProductsLimited生产的 Optimat。罩纱的单位面积重量可以为0. 5至5g/m2,优选为I至3g/m2。
[0032] 在备选实施方式中,罩纱可以设置在结构层上,然后施用阻尼材料,以这种情况, 罩纱将保持与阻尼材料邻近的粘接材料的树脂,从而提高粘合性和降低所需加固力。因此, 在一种实施方式中,粘接材料可以包括树脂和罩纱两者。
[0033] 在一种实施方式中,阻尼材料包括粘弹性材料,这可以是热塑性材料,聚氨酯或其 他高阻尼聚合物包括丙烯酸类或胶乳橡胶,苯乙烯-丁二烯橡胶,异戊二烯衍生橡胶,氯丁 二烯衍生的橡胶或异丁烯衍生的橡胶或其共聚物。优选地,阻尼材料包括硫化橡胶。示例 性阻尼材料包括Smactane,Smacwrap和SmacwrapST(Smac,Toulon,France) 〇
[0034] 在一种实施方式中,阻尼材料是连续片材,其厚度为0. 05至1mm,或者优选为0. 05 至0. 5mm,或者优选为0. 3至0. 1mm,或者更优选为0. 1至0. 2mm,或者更加优选为0. 1,0. 12 或0? 2mm和/或前述范围的组合。
[0035] 在一种实施方式中,阻尼材料是连续片材,其单位面积重量为50至1400g/m2,或者 优选为75至950g/m2,或者优选为100至300g/m2,或者更加优选为110至240g/m2和/或 前述范围的组合。
[0036] 在一种实施方式中,阻尼材料当以ASTMD1456-86 (2010)标准测试方法评价时,最 大伸长率为300-800 %,更优选为400-600 %,或者更加优选为450-500 %。
[0037] 阻尼材料的伸长率也可以通过使用本申请描述的垂直悬挂测试方法测定。垂直悬 挂测试方法是用于本申请目的的优选测量伸长率的方法。如下测量阻尼材料的伸长率:垂 直悬挂尺寸为30X150X0.Imm的阻尼材料部分,向材料的底端施加质量。然后,持续施加 〇. 5N的质量,直到达到总计5N。对于每个质量增量,可以测量表示为初始未变形长度的百 分数的伸长率。使用近似测量系统例如平行于阻尼材料悬挂的标尺测量所得伸长率。本发 明的阻尼材料使用I. 5N的外加质量显示伸长率为10-30 %,或更优选为18-27%。使用3N 的外加质量,阻尼材料优选显示的伸长率为45-60%,或者更优选为47-55%。使用4. 5N的 外加质量,阻尼材料优选显示的伸长率为120-160%,或更优选为125-145%。
[0038] 在一种实施方式中,表面层包括树脂,其可以施用至纤维材料层的外表面,以提供 具有提高粘性的模塑材料。在一种实施方式中,所述表面层包括与结构树脂相同的树脂,或 者可以选自适合用作结构树脂的任何树脂。提高的粘性辅助材料的相邻层在铺叠期间保持 在一起。另外的树脂层也可以使得另外的纤维增强材料层粘附于模塑材料。优选的是,复 合材料带具有至少一个适应于ATL系统的粘性表面。
[0039] 使用本申请之前所述的TextureAnalyser测试方法测试的本发明实施方式显示 的粘合性峰值力为2-25N,更优选为5-20N,更优选为10-20N,或者更加优选为5-10N和/或 前述范围的组合。
[0040] 在一种实施方式中,阻尼材料为未穿孔的连续片材,因此一旦施用至结构层,没有 树脂将存在于该表面,因此可以添加粘性层。当处于非变形状态时所述阻尼材料是不渗 透的和/或连续的。当引入到固化层合体时,阻尼材料中的切口(Slitting)或其他中断 (discontinuities)可能降低其噪声衰减性,由此优选使用当处于未变形状态时未穿孔或 切开的阻尼层。
[0041] 在备选实施方式中,可以穿孔阻尼材料或层以使树脂从粘接材料或结构层迀移至 阻尼层的表面,从而提供粘性表面。
[0042] 在一种实施方式中,表面层和/或粘接层可以包括可固化橡胶,例如包含任何以 下单体单元的橡胶:丁基、氯丁基、异戊二烯、氯丁二烯、丁二烯、苯乙烯和丙烯腈和/或其 组合,前述橡胶的共混物或共聚物。这些橡胶通常具有足够用作粘接层或表面层的粘性。它 们的粘弹性也进一步有助于复合材料的阻尼性能。
[0043] 在阻尼复合材料用于ATL,特别是用于AFP沉积时,随着铺叠横跨层合体在阻尼层 中存在一系列中断或间隙。这些中断由将阻尼层切割至ATL或AFP宽度而产生。在固化过 程中使用可固化橡胶作为结构层和/或粘接层填充已经切开阻尼层的相邻带长度之间的 中断或间隙。这产生横跨层合体结构的连续橡胶材料层,因此改善阻尼。用作表面层和/ 或粘接层的示例性可固化橡胶包括披露于W02010/079319中的那些。
[0044] 在一种实施方式中,表面层可以通过树脂膜、喷雾沉积或溶剂浴施用至阻尼材料。 在一种实施方式中,优选使用树脂膜。在一种实施方式中,表面层是树脂膜,其具有l_50g/ m2,更优选为4-30g/m2,或更加优选为6-20g/m2或者更加优选为6-10g/m2。
[0045] 在一种实施方式中,表面层包括罩纱或背衬层。表面层可以是在背衬纸上的树脂 膜,然后使其与结构层粘附之前施用至阻尼材料。随着背衬层通过加固辊粘附于结构层,背 衬层保留在阻尼材料的表面。
[0046] 选择背衬层材料使得其比阻尼材料硬,能够承受加固辊的张力,因而随着背衬层 通过辊,庇护阻尼材料,降低其变形。随着罩纱引入到粘接材料,该罩纱起到非常相同的功 能;因而任何适合用于粘接材料的罩纱将适合用于表面层。
[0047] 在一种实施方式中,表面层或结构层可以包括背衬层,其可能是纸或聚合物片材。 在一种实施方式中,在撕开之前,除去纸背衬层,用聚合物片材替换。
[0048] 结构层包括结构树脂和结构纤维。结构纤维可以包括合成或天然纤维,或可以与 结构树脂组合物组合的任何其他形式材料或材料组合。示例性纤维包括玻璃、碳、石墨、硼、 陶瓷和芳族聚酰胺。优选的纤维为碳纤维和玻璃纤维。也可以考虑混杂或混合纤维体系。 纤维增强材料中的纤维重量通常为20-10000g/m2,优选50至800-2500g/m2,更加优选1200 至2400g/m2,尤其优选150至600g/m2和/或前述范围的组合。每根丝束的碳单丝的数量 可以为3000至100, 000,优选为6, 000至80, 000,最优选为12, 000至40, 000和/或前述 范围的组合。本发明使用的丝束由多根单丝制成。在单个丝束中存在几千根单丝。丝束 和丝束中的单丝通常是单向的,其中单丝基本上平行排列。通常,丝束中单丝的数量可以为 2, 500至10,OOO至50,OOO或更大。通常,纤维通常具有圆形或近乎圆形横截面,对于碳纤 维,直径为3至20ym,优选为5至12ym。对于其他纤维,包括玻璃纤维,直径可以为3至 600ym,优选为10至IOOym。丝束优选是单向的,其中丝束基本上平行,以制造方向排列。
[0049] 结构树脂优选是热固性树脂。热固性树脂可以选自本领域通常已知用于复合材料 制造的那些树脂,例如以下树脂:酚醛树脂,脲醛树脂,1,3, 5-三嗪-2, 4, 6-三胺(三聚氰 胺)树脂、双马来酰亚胺树脂、环氧树脂、乙烯基酯树脂、苯并"悉,嗪树脂、聚酯、不饱和聚酯、 氰酸酯树脂或它们的混合物。特别优选的是环氧树脂,例如单官能环氧树脂,双官能环氧树 月旨,三官能环氧树脂或四官能环氧树脂。优选的双官能环氧树脂包括双酚F的二缩水甘油 基醚(例如AralditeGY
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