点桥接纤维束(10)，包含单向纤维束(100)和位于单向纤维束(100)内的至少一部分相邻纤维(110)之间并与其相连的多个桥接(200)。所述桥接(200)包含桥接形成材料，具有至少第一锚定表面和第二锚定表面，其中所述第一锚定表面与所述第二锚定表面不连续。所述桥接(200)还包含桥接表面，其定义为邻近孔隙空间(120)的桥接的表面区域。给定横截面中纤维(110)数的约10～100％包含与点桥接纤维束(10)内一根或多根相邻纤维(110)的桥接(200)，且所述桥接(200)的锚定表面覆盖了纤维表面的不足100％。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】点桥接纤维束 专利
本专利技术大体上涉及用乳液或悬浮液涂布以产生点桥接纤维束的纤维束。
技术介绍
纤维增强复合材料在工业中的应用作为递送具有低重量的高强度部件的方式日 益增长。随着对可再生能源的持续需要，风力涡轮机已赢得越来越多的关注。复合材料广 泛用于风力涡轮机的叶片中。从风能产生更多能量的需求已促进了金属进步，这允许更大 的风力涡轮机尺寸和新型的风力涡轮机部件设计。随着风力涡轮机的物理尺寸和存在的增 长，平衡风力涡轮机叶片制造成本和风力叶片中复合材料性能的需要也随之增长。 纤维增强聚合物复合材料的疲劳性能是一种复杂现象。在这些材料体系中，疲劳 损伤的特征在于损伤于多个部位的开始，损伤从这些初始部位的发展，以及从多个初始点 放射的损伤的相互作用。这整个过程中的分布特性最值得关注，其提供了影响循环荷载下 材料行为的机会。 候选材料的疲劳性能在设计和材料选择过程中具有重要作用。可促进玻璃增强聚 合物复合材料的疲劳性能的材料技术使得能从使用环氧树脂过渡到使用乙烯酯（VE)或不 饱和聚酯（UP)树脂以得到高性能效用尺度的风力涡轮机叶片。从环氧过渡到VE或UP将 减少风力叶片制造商的树脂成本，允许使用更低成本的模具，并且能够通过消除复杂的后 固化（post-curing)过程而显著降低模具循环时间。使用基于纺织品的制造工艺在复合材 料中建立新的微结构特征可产生这种利益。
技术实现思路
包含单向纤维束和位于单项纤维束内至少一部分相邻纤维之间并与其相连的点 桥接纤维束（point bridged fiber bundle)。所述桥接（bridges)包括桥接形成材料，并 且具有至少第一锚定表面（anchoring surface)和第二锚定表面，其中所述第一锚定表面 与所述第二锚定表面不连续，且所述第一和第二锚定表面与两根不同纤维接触。所述桥接 还包含桥接表面，其定义为邻近孔隙空间（void space)的桥接的表面区域。给定横截面中 纤维数的约10~100%包含与点桥接纤维束中一根或多根相邻纤维的桥接，且桥接的锚定 表面覆盖纤维表面的少于1〇〇%。【附图说明】 图1是点桥接纤维束的一个实施方式的说明性剖视图。 图2是点桥接纤维复合材料的一个实施方式的说明性剖视图。 图3和4是点桥接纤维复合材料的一个实施方式的图像说明。 图5和6是显示相邻纤维的图解。 图7~9是显示点桥接纤维束的一个实施方式的桥接结构的说明性视图。 图10是风力涡轮机的说明性视图。 图11~15是涡轮机叶片的说明性视图。【具体实施方式】 研究已显示纤维上浆剂化学品对复合材料体系疲劳性能的重要性。在某些复合材 料应用中，在纤维制造过程中应用纤维上浆剂（fiber sizing)，并意图在整个织物形成和 模塑操作中将其保持就位。在这些情况中，纤维上浆剂具有若干明确的功能，包括保护单纤 维免于自磨损、润滑要进一步加工的纱线、保持纤维束完整性、当与树脂接触时促进纤维分 离和浸湿、以及将纤维表面与树脂结合。这种类型的上浆剂的多功能方面决定了配制上浆 剂化学品中固有的妥协与限制。在这些限制下工作，纤维上浆剂化学品可针对具体系统优 化。然而，对特定应用来说，已发现用优化的纤维上浆剂得到的疲劳性能提高的程度不足以 进行有意义的树脂类型变换（例如，用不饱和聚酯树脂取代环氧树脂）。 多种先前采用的技术已显示改进纤维增强聚合物复合材料的疲劳性质。在复合材 料中所用的纤维的类型及与纤维相关的性质通常决定疲劳反应的特性。一旦限定了所用纤 维的类型，改进聚合物基体复合材料的疲劳性质的最常用的方法就是改进树脂（聚合物基 体）自身的韧性。 数十年来，用作复合材料中的树脂的韧性增强聚合物的开发已经是聚合物科学中 的主旋律。使用用于净树脂体系的常规度量，热塑性材料通常被认为比热固性材料韧性更 高。然而，在高周疲劳应用中，热固性体系通常胜过热塑性体系，这可归因于裂纹萌生、裂纹 增长和裂纹相互作用行为的区别。另外，热固性聚合物仍然是长纤维增强复合材料中的占 优选择，这可归因于其成本和加工效率，特别是在大型结构中。 由于其在重要应用（诸如高性能航空器）中作为结构材料的用途，已开发了很多 用以改善热固性聚合物韧性的材料技术。最普遍的方法是利用天然韧性材料（诸如高弹 体）并将该韧性材料与热固性聚合物组合以实现改进的韧性。基于高弹体改进的理念采用 热塑性材料作为增韧剂，其可实现类似的韧性改进而不会牺牲聚合物基体的模数或玻璃化 转变温度。为良好地工作，这些体系需要特定的化学关系，因此在一种体系（诸如环氧）中 开发的理念不能必然地与其它树脂化学品相容。例如，基于将增轫相溶解在树脂中随后将 增轫相沉淀为所需形态的体系对于树脂化学品和加工条件都非常敏感。 为开发增强复合材料相关性质的经济的方法，需要用于使用普通材料和工艺改进 所关注的特定性质的有针对性的材料结构。 图1是点桥接纤维束10的一个实施方式的说明。点桥接纤维束10包含单向纤维 束和形成位于一部分相邻纤维之间并与其相连的多个桥接的桥接形成材料。单向纤维束 100包含纤维110和围绕单向纤维束100内的纤维110的孔隙空间120。 一旦点桥接纤维束用树脂浸渍并固化，即形成如图2所示的点桥接纤维复合材料 400。在点桥接纤维复合材料中，树脂300涂布并浸入单向纤维束100中，并且固化以至少 部分填充单向纤维束100中的孔隙空间120。这形成了包含单向纤维束100、多个桥接200 和树脂300的点桥接纤维复合材料400。单向纤维束100包含纤维110和填充围绕桥接200 的孔隙空间的树脂300。图3和4是以不同放大倍数获取的点桥接纤维复合材料的一个实 施方式的实际显微图像的说明。 点桥接纤维束10 (以及复合材料400)包含桥接形成材料，其形成位于至少一部分 相邻纤维之间并与其相连的桥接200。其在图1和2中均有显示。优选地，给定横截面中纤 维数的约10~100%包含与纤维束100内的一根或多根纤维的桥接。在另一个实施方式 中，给定横截面中纤维数的约50~100%包含与一个或多根相邻纤维的桥接，更优选给定 横截面中纤维数的约60~100%，更优选给定横截面中纤维数的约75~100%。桥接的百 分数可通过如下方式计算：获取经涂布的纤维束的典型横截面，确定通过桥接与至少一根 其相邻纤维相连的纤维数，并除以纤维总数。这种桥接是通过在两根相邻纤维之间延伸的 桥接形成材料形成的。 从纤维束的剖视图看来，"相邻纤维"使用以下方法定义。从特定纤维的中心开始， 所有满足以下条件的纤维被视为相邻：所述纤维的中心在距指定纤维的中心的10个平均 纤维直径内，且具有显著视线。显著视线（significant line of sight)表示至少一半可 能相邻的纤维从指定纤维的中心是可见的，并且不会被与该可能相邻的纤维相比更接近指 定纤维的其它纤维的部分覆盖。其例子如图5所示，其中纤维150是指定纤维（specified fiber)。在该图5中，来自纤维150中心的实心切线被绘制至纤维151、153、154和156,并 且代表那些纤维阻断（block)从纤维150中心对其它纤维的视野（view)的区域，而虚切线 被绘制至纤维152、155和1本文档来自技高网...
【技术保护点】
点桥接纤维束，包括：单向纤维束，其包括多根纤维和位于纤维之间的孔隙空间，其中所述纤维包括纤维表面和纤维直径，且其中相邻纤维之间的距离定义为分离距离，其中所述纤维束中相邻纤维之间的大部分分离距离小于大致的所述纤维直径；位于至少一部分相邻纤维之间并与其相连的多个桥接，其中所述桥接包括桥接形成材料，其中每个桥接具有至少第一锚定表面和第二锚定表面，所述锚定表面定义为邻近于纤维的表面区域，其中所述第一锚定表面与所述第二锚定表面不连续，其中所述桥接还包括桥接表面，其定义为邻近于所述孔隙空间的桥接表面区域，其中给定横截面中纤维束的约10～100％包含与所述点桥接纤维束内一根或多根相邻纤维的桥接，且其中所述桥接的锚定表面覆盖所述纤维表面的少于100％。
【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：李锌，RW约翰逊，P普蒂尔拉斯，PJ韦森，PT威尔逊，
申请(专利权)人：美利肯公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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