复合材料的制作方法_3

文档序号:9354070阅读:来源:国知局
281),双酚A的二缩水甘油基醚,二缩水甘油基二羟基萘以及它 们的混合物。非常优选的环氧树脂为三官能环氧树脂,其在其主链具有至少一个间位取代 的苯环,例如AralditeMY0600。优选的四官能环氧树脂是四缩水甘油基二氨基二苯基甲 烷(例如AralditeMY721)。二官能环氧树脂和三官能环氧树脂的共混物也是特别优选的。 用于本发明的环氧树脂是多官能的,其官能度为至少2,优选官能度为3或4。优选地,其具 有高反应性,如EEW为100-1500 (优选EEW为100-250)所示。
[0050] 合适的双官能环氧树脂例如包括基于以下物质的那些:双酚F的二缩水甘油基 醚、(任选溴化的)双酚A的二缩水甘油基醚,苯酚-线形酚醛环氧和甲酚-线形酚醛环氧, 酚-醛加合物的缩水甘油基醚,脂族二醇的缩水甘油基醚,二缩水甘油基醚,二甘醇二缩水 甘油基醚,芳族环氧树脂,脂族多缩水甘油基醚,环氧化的烯烃,溴化树脂,芳族缩水甘油基 胺,杂环的缩水甘油基酰亚胺(glycidylimidine)和酰胺,缩水甘油基醚,氟化环氧树脂, 缩水甘油基酯或者它们的任意组合。
[0051] 适宜的三官能的环氧树脂例如可以包括基于以下物质的那些:苯酚-线形酚醛 环氧和甲酚-线形酚醛环氧,酚-醛加合物的缩水甘油基醚,芳族环氧树脂,脂族三缩水甘 油基醚,二脂族三缩水甘油基醚,脂族多缩水甘油基醚,杂环的缩水甘油基酰亚胺和酰胺, 缩水甘油基醚,氟化环氧树脂,或者它们的任意组合。合适的三官能环氧树脂从Huntsman AdvancedMaterials(Monthey,瑞士)以商品名MY0500和MY0510 (三缩水甘油对氛基苯 酚)和MY0600和MY0610(三缩水甘油间氨基苯酚)获得。三缩水甘油间氨基苯酚也可以 从SumitomoChemicalCo. (Osaka,日本)以商品名ELM-120 获得。
[0052] 四官能树脂是用作用于本发明配制物的多官能树脂的优选树脂,适宜的四官能 的环氧树脂包括N,N,N',N' -四缩水甘油基-间-二甲苯二胺(以名称Tetrad-X商购自 MitsubishiGasChemicalCompany,和以名称ErisysGA-240 购自CVCChemicals),和 N,N,N',N' -四缩水甘油基亚甲基二苯胺(例如MY0720和MY721,得自HuntsmanAdvanced Materials)。其他合适的多官能环氧树脂包括DEN438 (来自DowChemicals,Midland,MI), DEN439(来自DowChemicals),AralditeECN1273(来自HuntsmanAdvancedMaterials), AralditeECN1299(来自HuntsmanAdvancedMaterials)和AralditeMY9512(来自 HuntsmanAdvancedMaterials)〇
[0053] 本发明的配制物也可以包括其它环氧树脂例如酚醛清漆树脂,酚类封端的双酚A 树脂。适宜树脂例如包括基于以下的那些:双酚F的二缩水甘油基醚、(任选溴化的)双酚 A的二缩水甘油基醚,苯酚-线形酚醛环氧和甲酚-线形酚醛环氧,酚-醛加合物的缩水甘 油基醚,脂族二醇的缩水甘油基醚,二缩水甘油基醚,二甘醇二缩水甘油基醚,芳族环氧树 月旨,脂族多缩水甘油基醚,环氧化的烯烃,溴化树脂,芳族缩水甘油基胺,杂环的缩水甘油基 酰亚胺(glycidylimidine)和酰胺,缩水甘油基醚,氟化环氧树脂,缩水甘油基酯或者它们 的任意组合。适宜树脂的实例是AralditeEP820。
[0054] 固化剂通过使配制物中的环氧树脂基团和其他成分交联促进本发明配制物的固 化。存在于配制物中的固化剂和/或固化剂促进剂的量为约lwt%至约15wt%,更通常为 约2wt%至约12wt%。固化剂材料可以选自脂族或芳族胺或它们相应的加合物,酰胺基胺, 聚酰胺,脂环族胺,酐,多元酸聚酯,异氰酸酯,基于酚的树脂(例如苯酚-线形酚醛和甲 酚-线形酚醛,共聚物例如苯酚-萜烯的那些,聚乙烯基酚,或双酚A甲醛共聚物,双羟基苯 基烷烃等),二酰肼,磺酰胺,砜如二氨基二苯基砜,酐,硫醇,咪唑类,脲,三胺,BF3络合物 或其混合物。特别优选的固化剂包括改性或未改性的多胺或聚酰胺例如三亚乙基四胺,二 亚乙基三胺,四亚乙基五胺,氰基胍,双氰胺等。
[0055] 也可以提供用于固化剂(例如改性或未改性脲如以urones市售的亚甲基二苯基 双脲,咪唑,受阻胺或其组合)的促进剂用于制备配制物。对于基于玻璃纤维的预浸料,砜 如氨基芳族砜特别是二氨基二苯基砜是优选的固化剂,用于层合至金属箱,这是因为对金 属箱的粘合性优良,在湿热条件下固化树脂的Tg保留性也优良,吸湿率低。配制物可以含 有其他添加剂例如软化剂(flexibilizer)、抗冲改性剂、聚合物或共聚物填料或其他伸长 率促进添加剂。
[0056] 在一种实施方式中,结构纤维浸渍有结构树脂材料,形成结构层,纤维可以是完全 浸渍的即预浸料,或者部分浸渍的即半浸料。选择树脂的粘度以及浸渍所采用的方法以实 现期望的浸渍度。可以使用吸水性测试来评价浸渍度。为了提高浸渍速率,该方法可以在 升高的温度进行使得树脂粘度降低。但是,其必须不能太热太长时间使得树脂固化太快加 速。需要使树脂与增强材料的相对量、浸渍线速度、树脂粘度和多丝丝束的密度相互关联, 以获得丝束间的期望浸渍度。因此,浸渍过程优选在40°C-110°C(更优选60°C-80°C)的 温度进行。优选的,预浸料的树脂含量使得在固化之后,固化模塑材料含有30-40wt% (优 选31-37wt%,更优选32-35wt%)的树脂。纤维束也可以拖拉通过树脂,然后这些可以组 装进本发明的结构层。树脂可以散布至辊的外表面,涂布至纸或其他背衬材料上,从而制备 可固化树脂层。然后,也许通过辊,可以使树脂组合物与多丝丝束接触,进行浸渍。树脂可 以存在于一个或两个背衬材料片材上,例如使它们通过加热的加固辊,使该一个或两个背 衬材料片材与丝束的一个或两个面接触和加固,从而产生期望的浸渍度。或者,可以经由树 脂浴通过使丝束引导通过树脂(直接树脂浸渍)来施用树脂。树脂也可以含有在浸渍纤维 束之后挥发的洛剂。
[0057] 在另一实施方式中,在浸渍过程中,树脂可以在树脂浴中保持为液体形式,或者为 在环境温度为液体的树脂,或者如果其是在环境温度为固体或半固体的树脂是熔融的。然 后,液体树脂可以使用刮刀施用至背衬,从而在隔离层如纸或聚乙烯膜上制备树脂膜。然 后,可以将纤维束置于树脂中,任选地,可以在纤维束的顶部提供第二树脂层,然后加固,或 者除去背衬片材,将第二纤维层施用至树脂层的另一表面。
[0058] 自动带铺叠设备通常采用特别为该装置制备的一卷材料。因此,复合材料优选足 够软,从而能够形成直径小于20cm(优选小于IOcm)的卷。已知的自动铺叠装置要求卷 满足特定尺寸。因此,卷卷绕至公差为±0. 5mm的254mm或295mm内径芯上。由此,复合 材料优选不是太粘,使得不能易于卷起。因此,复合材料的厚度通常为0. 5-5.Omm,优选为 0. 5-4. 0_,最优选为1. 0-3. 0_。卷可以切割至标准ATL或AFP尺寸,包括宽度为600mm(24 "),300mm(12"),150mm(6"),75mm(3"),50mm(2"),25mm(l"),6. 34mm(l/4")和3. 18mm(l/8"), 切割公差为±0.050mm。
[0059] -旦制备,材料袋可以通过使用ATL或AFP系统沉积至模具,形成铺叠体或叠层, 本发明的材料可以与其他预浸料带材或干纤维带合并。预浸料叠层可以通过暴露于升高的 温度和任选的升高的压力来固化,制备固化的复合材料。这可以通过使用高压釜、灌输或者 烘箱来实现,任选地添加真空袋。
[0060] 因此,在另一方面,本发明涉及当如本申请所述引入到叠层时,固化阻尼复合材 料的热固性树脂的方法,所示方法包括使预浸料或预浸料叠层暴露于足以诱导热固性组 合物的固化的温度。固化方法可以在至多14.0巴绝压(优选至多8巴绝压)的高压釜 压力下进行。在备选的实施方式中,固化方法不使用高压釜,低于大气压的压力与真空袋 联合使用。固化方法可以在一个或多个以下温度进行:120-260°C,优选180-220°C,优选 100°C-160°C,更优选160-2KTC,进行的时间足以使热固性树脂组合物固化至期望程度。 固化可以结合所谓的真空袋技术来实现。这包括将预浸料或预浸料叠层置于气密性袋中, 在带内部产生真空。这具有这样的效果,预浸料叠层经历至多大气压的加固压力,取决于所 施加的真空度。一旦固化,预浸料或预浸料叠层成为复合材料,适合用于结构应用,例如航 空航天飞机主体部分的皮层,或者应用于其他运输工具(包括汽车)。本发明固化预浸料 特别是适合于需要声音和振动阻尼的飞行器应用,例如应用于采用开放式转子推进的飞行 器,由此飞行器内部通常发现振动和噪声提高。
[0061] 现在通过例举和参照以下附图来说明本发明,其中:
[0062] 图1为根据本发明实施方式的阻尼复合材料的图示;
[0063] 图2为根据本发明的实施方式制备阻尼复合材料的方法的图示;
[0064] 图3为根据本发明的实施方式制备阻尼复合材料的方法的图示;
[0065] 图4为根据本发明的实施方式制备阻尼复合材料的方法的图示。
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