用树脂浸渍的挠性补强纤维纱制造技术

技术编号:10101863 阅读:114 留言:0更新日期:2014-05-30 20:16
由由补强纤维丝构成的束组成的预浸渍纱线,所述补强纤维丝用0.1-2重量%的浸润到预浸渍纱线中的第一树脂组合物浸渍且借助第一树脂组合物至少部分地连接,且其中第一树脂组合物包含重量比H1:H2为1.1-1.4的至少两种双酚A表氯醇树脂H1和H2,其中H1在环境温度下为固体,且H2在环境温度下为液体,且其中第一树脂组合物进一步包含酸值为40-55mg?KOH/g且平均分子量MN为4000-5000g/摩尔的芳族聚羟基醚P1。预浸渍纱线在束外侧具有粘附颗粒或滴形式的第二树脂组合物,所述组合物在环境温度下为固体,具有80-150℃的熔融温度,且以0.5-10重量%的浓度存在于束外侧,其中至少50%的束外侧表面,和束内部,不含第二树脂组合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】由由补强纤维丝构成的束组成的预浸渍纱线,所述补强纤维丝用0.1-2重量%的浸润到预浸渍纱线中的第一树脂组合物浸渍且借助第一树脂组合物至少部分地连接,且其中第一树脂组合物包含重量比H1:H2为1.1-1.4的至少两种双酚A表氯醇树脂H1和H2,其中H1在环境温度下为固体,且H2在环境温度下为液体,且其中第一树脂组合物进一步包含酸值为40-55mg?KOH/g且平均分子量MN为4000-5000g/摩尔的芳族聚羟基醚P1。预浸渍纱线在束外侧具有粘附颗粒或滴形式的第二树脂组合物,所述组合物在环境温度下为固体,具有80-150℃的熔融温度,且以0.5-10重量%的浓度存在于束外侧,其中至少50%的束外侧表面,和束内部,不含第二树脂组合物。【专利说明】用树脂浸渍的挠性补强纤维纱本专利技术涉及由一束具有束内部和束外侧的补强纤维丝组成的预浸溃纱线,其中将补强纤维丝用浸润到预浸溃纱线中的第一树脂组合物浸溃,可使所述组合物多次熔融并通过冷却至环境温度而转化成固态。本专利技术进一步涉及包含这类纱线的织物结构。由纤维复合材料制备的组件日益用于尤其飞机和空间工业领域,还有例如机器制造、风力或汽车工业中。纤维复合材料通常提供与金属相比较低重量和/或较高强度的优点。因而,主要方面是这类有回弹性且同时又轻重量的复合材料组件的生产便宜。鉴于耐性,即刚度和强度,补强纤维的体积百分数以及尤其是补强纤维的方向对复合材料组件具有决定影响。常用的生产方法目前基于所谓的预浸溃技术。在这种情况下,补强纤维,例如玻璃纤维或碳纤维例如彼此平行排列,嵌入基质树脂中,并加工成片状半成品。对于组件生产,将这些片根据组件轮廓切割并通过机器或手动地层-层层压到工具中,同时考虑组件负载所需的补强纤维取向。随后,使基质在高压釜中在压力和温度下固化。预浸料(预浸溃纤维的缩写)已通常具有最终混合比的两种组分(纤维和基质树脂),因此作为半成品已经抗弯曲。为防止不想要的反应一早熟,还必须将该材料储存在凉爽条件下,同时仅具有有限的储存期间。由于弯曲劲度以及作为宽成卷货品生产,预浸料的应用限于大表面且基本平组件。已存在的基质树脂不容许无摺叠的预浸料的织物加工或铺设,例如沿着窄半径或在强轮廓几何上。用浸溃纱线产品实现改进的织物加工的实例描述于例如US-A-5275883和US-A-4614678中,其公开了具有涂层的补强纤维纱。根据这些文件,首先将补强纤维纱中载入聚合物粉末的混合物,随后用优选由热塑性聚合物构成的外壳涂覆以使内部的聚合物粉末稳定化。这些纱线材料确实具有特定挠性;然而,由于连续的热塑性外壳,它们仍相对刚性,因此,仅具有有限的合适性,对例如其它织物加工方法而言。类似的产品公开于EP-A0554950A1中,其涉及一种方法,其中首先将补强纤维的开放纱线束用热塑性聚合物粉末浸溃,随后向浸溃的纤维束提供由热塑性聚合物构成的连续外壳。所得有外壳的束在热塑性塑料的软化温度以上的温度下压延,其后将该束最后切成颗粒形式。该颗粒用于借助方法如挤出或注射模塑生产复合组件。在EP-A-0814916B1中描述了所谓的纱线预浸料(“丝束预浸料”),其适用于织物预成型方法,其中尤其机织、编织或针织方法或卷绕方法(“长丝卷绕”)属于这类织物预成型方法,或者可将纱线预浸料加工成短切割材料。来自EP-A-0814916B1的纱线预浸料包含多个纤维以及由基质树脂制成的涂层,其中纤维以基本不含基质树脂的内部纤维和外部纤维的排列构成,其中外部纤维至少部分地嵌入由基质树脂构成的非连续外壳中。纱线预浸料的制备通过将基质树脂的粉末颗粒应用于外部纤维上,随后将基质树脂颗粒部分熔融而进行。所用基质树脂可以为热固性或热塑性材料。US-A-6228474还研究由用环氧树脂组合物浸溃的补强纤维束构成的纱线预浸料的制备,其中纱线预浸料中的树脂含量为20-50重量%。在一个实施方案中,环氧树脂组合物可包含两种或更多种环氧树脂,并且可以为单官能或二官能环氧树脂与三官能或多官能环氧树脂的混合物。该环氧树脂组合物进一步包含不可溶于环氧树脂中的橡胶材料的细粒以及用于环氧树脂的固化剂组分。纱线预浸料必须具有足够高的基质树脂含量,通常多于15体积%,以容许固结成基本不含空穴或孔的组件结构而不需要加入其它基质树脂。这类纱线预浸料实际上具有与片状预浸料相比更高的挠性。然而,在纺织方法中,它们仅可以以有限的方式进一步加工,主要是由于高基质树脂含量。另外,基质树脂的存在通常导致提高的纱线预浸料厚度,这在这些纱线预浸料的处理期间产生提高的复杂性。另外,通常需要将纱线预浸料永久冷却直至加工时,以防止不可控的基质树脂固化。最后,纱线预浸料在生产三维结构中具有缺点,例如不能重复地重新成型。由补强纤维构成的纤维复合组件日益借助所谓的近网型纤维预成型体制备。基本上,这些纤维预成型体为由补强纤维构成的二维或三维结构形式的织物半成品,其中在生产纤维复合组件的其它步骤中,合适的基质材料通过灌注或注射而引入,也通过施加真空。随后,将基质材料在通常提高的温度和压力下固化成最终组件。已知用于基质材料的灌注或注射的方法为所谓的液体模塑(LM)方法或其相关方法,例如树脂转移模塑(RTM)、真空辅助树脂转移模塑(VARTM)、树脂膜灌注(RFI)、液体树脂灌注(LRI)或树脂灌注挠性工具加工(RIFT)。对于这些应用,使用仍不具有稍后复合组件所需量的基质树脂的补强纤维,因为如前文所述,在随后工艺步骤中将基质材料引入最终纤维预成型体中。另一方面,有利的是已将用于制备纤维预成型体的纤维材料用例如少量塑料,即例如在降低的温度下固化或变成刚性的粘合剂材料浸溃,以改进补强纤维在纤维预成型体中的固定并赋予纤维预成型体足够的稳定性。W098/50211涉及涂有粘合剂材料且适用于生产纤维预成型体的补强纤维,向所述纤维上,将粘合剂材料以颗粒或离散区域形式应用于补强纤维的表面上。粘合剂材料由40-90重量%热固性树脂和10-60重量%热塑性塑料组成,其适于由纤维预成型体制备的稍后纤维复合组件中所用基质材料。应用于补强纤维上的粘合剂材料是刚性的且在环境温度下是非粘性的。根据W098/50211,因此涂覆的补强纤维或者例如由其制备的机织物具有良好的悬垂性。根据W098/50211,可以首先向单独的纱线绳股提供粘合剂材料,随后加工成机织物。来自W098/50211的纱线不适于生产具有固定纱线宽度的平纱线绳股,该平纱线绳股经受自动化会直接加工成纤维预成型体。另外,来自W098/50211的涂有粘合剂材料的补强纱线可部分具有至多20重量%的相对高比例的粘合剂材料,其可在由其制备的纤维预成型体中产生显著受损的浸溃行为。用于制备纤维预成型体的预浸溃纱线还描述于W02005/095080中。关于W02005/095080的纱线,预浸溃纱线的丝至少部分地借助树脂组合物连接,其中纱线具有相对于纱线的总重量为2.5-25重量%的树脂组合物,其中树脂组合物由至少两种环氧树脂的混合物组成,且其中环氧树脂在其环氧值和分子量方面是不同的。选择混合物中环氧树脂的重量比,使得树脂组合物具有550-2100毫摩尔/kg树脂的环氧值。作为选择,提出具有关于环氧值、分子量和熔点的指定树脂特征的三种双酚A表氯醇本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员:M·施奈德S·施图斯根S·威策尔B·沃尔曼
申请(专利权)人:东邦泰纳克丝欧洲有限公司
类型:
国别省市:

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