混合型玻璃纤维碳纤维热塑性复合物的制作方法_4

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] 全部表中使用的PA1是与25重量%PA6进行共混的75重量是来自BASF, Co.的Ultramid B27JA66是包含己二酸和1,6-六亚甲基二胺的热稳定聚酰胺,其具有约 32000g/mol的重均分子量。PA1具有约260°C至约265°C的熔点,和约40°C至约70°C的玻璃化 转变温度,由DSC仪器以10°C/分钟速率第一次加热扫描测得。PA66商购自E. I. du Pont de Nemours and Company (Wilmington,Delaware)。此PA1基树脂在 1000s-1 的剪切速率和290°C 下的熔体粘度为50Pa s。
[0111] PA6T/DT:由对苯二甲酸与 1,6-己二胺(HMD)和2-甲基戊二胺(MPMD) (HMD:MPMD = 50:50)而制成的聚酰胺。?461'/01'具有约297°(3至约303°(3的熔点和约130°(3至约145°(3的玻 璃化转变温度。该半芳香族聚酰胺被称为PA6TDT并且可商购自E.I.du Pont de Nemours and Company (Wilmington,Delaware)。此PA6T/DT基树脂在 1000s-1 的剪切速率和325°C 下的 熔体粘度为140Pa s。此树脂的重均分子量为25,000g/m〇l。
[0112] 由碳纤维制成的原初无树脂的纤维材料(CF):
[0113] i)使用 12k Grafil 34 700WD丝束的370g/m22X2平织织物
[0114] ii)使用Zoltek 50k CF丝束制备150g/m2单向无褶织物(UD NCF)CF
[0115] iii)使用Zoltek 50k丝束制备300g/m2UD NCF CF
[0116] 由玻璃纤维制成的纤维材料(GF):
[0117] i)来自 Hexcel 的 300g/m22X2 斜纹织物。
[0118] ii)来自PPG 4510 1200tex纤维的600g/m22X2平织织物
[0119] 复合结构的制备:用于估测浸渍速度的层压方法
[0120]通过以所需的布置来将5.5〃 X 5.5〃的纤维材料层与聚酰胺热塑性膜的交替层进 行垛叠来制备实例E1至E8以及比较例C1至C5,从而给出聚酰胺树脂与纤维的期望比率。将 0D为5〃并且ID为4· 3〃的0 · 004〃Thermount芳族聚酰胺纸(DuPont,Co ·)的正方形"垫圈"放置 于所述纤维材料/聚酰胺树脂叠层的两个外侧,随后将整个组件置于具有不粘涂层的处理 钢1/16〃平板之间,并且插入8〃 X8〃的手动液压切割机,同时在约30秒在25巴压力下加热至 所需温度(330°C_375°C),如所述复合结构中包埋的热电偶所指示。在此设定温度下再施用 另外的25巴下150秒以提供合计3分钟的熔融"浸渍时间",即,在此完整时间期间,所述样品 在总计180秒中仅仅处于所期望的熔体温度150秒。对于表中其它更短的"浸渍时间",总时 间中包括了相同的30秒升温时间。使用相邻的冷压机来对初始熔融的复合结构进行淬火以 在25巴压力下冷冻所述样品,并且维持完整固结。
[0121] 实例和比较例
[0122] 比较例C1是100%的CF织物复合结构,其包含3层2X2的平织CF织物(基重370g/ m2)。此织造 CF织物使用Graf il 12k丝束。层压在330°C和25巴下进行,并且总浸渍时间为 1.5分钟。使用PA1来浸渍所述纤维材料。热塑性PA 66对纤维的重量百分比为33%。
[0123] 实例E1是CF/GF混合型复合结构,其包含2层2X2的平织370g/m2CF织物,其与3层 300g/m 22X2织造玻璃织物相组合。所述层压叠堆中的层的次序是C/G/G/G/C,其中C表示由 碳纤维制成的层,并且G表示由玻璃纤维制成的层。使用PA1来浸渍所述纤维材料。所述织造 CF织物使用Graf il 12k丝束。层压条件与C1相同。热塑性PA1对纤维的重量百分比为32%。
[0124] 比较例C2是100%CF复合结构,其包含4层UD NCF CF织物(300g/m2),以0/90/0/90 方向取向。层压在330°C和25巴下进行,并且浸渍时间为3分钟。使用PA1来浸渍所述纤维材 料。热塑性PA1对纤维的重量百分比为35 %。
[0125] 比较例C3是100%CF复合结构,其包含4层UD NCF CF织物(300g/m2),以0/90/0/90 方向取向。层压条件与比较例C2相同。使用PA1来浸渍所述纤维材料。热塑性PA1对纤维的重 量百分比为30%。
[0126] 实例E2是CF/GF混合型复合结构,其包含同向取向的2层UD NCF CF织物(300g/ m2),其与1层600g/m22X2织造玻璃织物相组合。所述层压叠堆中的层的次序为C/G/C。使用 PA1来浸渍所述纤维材料。层压条件与比较例C2相同。热塑性PA1对纤维的重量百分比为 28% 〇
[0127] 比较例C4是100%CF复合结构,其包含6层UD NCF CF织物(150g/m2),以0/90/0/90 方向取向。使用PA1来浸渍所述纤维材料。层压条件与比较例C2相同。热塑性PA1对纤维的重 量百分比为35%。
[0128] 比较例C5是100%CF复合结构,其包含6层UD NCF CF织物(150g/m2),以0/90/0/90 方向取向。使用PA1来浸渍所述纤维材料。层压条件与比较例C2相同。热塑性PA1对纤维的重 量百分比为34%。
[0129] 实例E3是CF/GF混合型复合结构,其在所述层压体的两个外侧均包含0/90取向的4 层UD NCF CF织物(150g/m2),其与2层300g/m2 2X2织造玻璃织物相组合。所述层压叠堆中 的层的次序为C/C/G/G/C/C。使用PA1来浸渍所述纤维材料。层压条件与比较例C2相同。热塑 性PA1对纤维的重量百分比为31 %。
[0130] 实例E4是CF/GF混合型复合结构,其在所述层压体的两个外侧均包含0/90取向的4 层UD NCF CF织物(150g/m2),其与2层300g/m2 2X2织造玻璃织物相组合。所述层压叠堆中 的层的次序为C/C/G/G/C/C。使用PA1来浸渍所述纤维材料。层压条件与比较例C2相同。热塑 性PA1对纤维的重量百分比为32%。
[0131] 实例E5是CF/GF混合型复合结构,其包含全部同向取向的4层UD NCF CF织物 (150g/m2),其与2层300g/m22X2织造玻璃织物相组合。所述层压叠堆中的层的次序为C/C/ G/G/C/C。使用PA1来浸渍所述纤维材料。层压条件与比较例C2相同。热塑性PA1对纤维的重 量百分比为30%。
[0132] 实例E6是CF/GF混合型复合结构,其包含全部同向取向的2层UD NCF CF织物 (150g/m2),其与4层300g/m22X2织造玻璃织物相组合。所述层压叠堆中的层的次序为G/C/ G/G/C/G。使用PA1来浸渍所述纤维材料。层压条件与比较例C2相同。热塑性PA1对纤维的重 量百分比为30%。
[0133] 实例E7是CF/GF混合型复合结构,其包含全部同向取向的2层UD NCF CF织物 (150g/m2),其与4层300g/m2 2X2织造玻璃织物相组合。所述层压叠堆中的层的次序为G/ C/G/G/C/G。使用PA6T/DT来浸渍所述纤维材料。层压在375°C和25巴下进行,并且浸渍时间 为3分钟。热塑性芳族聚酰胺PA6T/DT对纤维的重量百分比为30%。
[0134] 实例E8是CF/GF混合型复合结构,其包含全部同向取向的4层UD NCF CF织物 (150g/m2),其与2层300g/m22X2织造玻璃织物相组合。所述层压叠堆中的层的次序为C/C/ G/G/C/C。使用PA6T/DT来浸渍所述纤维材料。层压在375°C和25巴下进行,并且浸渍时间为3 分钟。热塑性芳族聚酰胺PA6T/DT对纤维的重量百分比为30 %。
[0135]使用3点弯曲进行挠曲机械特性测量的方法
[0136] 测试速度为lmm/min。通过基本低于1.25%应变的线性区的斜率来计算挠曲模量。 跨度与层压体(复合结构)厚度比为16。例如,对于具有1.5mm厚度的样品,支持物之间的跨 度为24mm。负载边缘的半径为1mm。支持物的半径为2mm。
[0137] %空隙测定
[0138] 对于已知和恒定的面积重量的织物,复合材料密度的测量通过测定所述复合结构 体积和质量来完成。通过测微器测量长度、宽度和厚度来测定体积,并且在电子天平上测量
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