导电粘合剂制造技术

本文公开了一种导电粘合剂组合物、包含通过该导电粘合剂组合物粘结的至少两个组件的制品以及制备这种粘合剂和制品的方法。导电粘合剂组合物包括分散在热固性树脂中的研磨的碳纤维和固化剂。碳纤维和固化剂。碳纤维和固化剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】导电粘合剂
[0001]相关申请
[0002]本申请涉及于2018年3月28日提交的专利技术名称为“导电粘合剂”的美国临时申请No.62/649,054，并要求其优先权，出于所有目的，将其内容通过引用整体并入本文。


[0003]本专利技术总体上涉及一种导电粘合剂组合物，其包括分散在热固性树脂中的研磨的碳纤维和固化剂。本专利技术还总体上涉及一种制品，其包含通过导电粘合剂组合物粘接的至少两个组件，还涉及制备这种粘合剂和制品的方法。
[0004]专利技术背景
[0005]当使用粘合剂结合时，许多导电表面显示出良好的纵向或表面导电性，但是贯穿厚度的横向导电性差。因此，需要一种改进的导电粘合剂，用于结合导电表面并改善结合表面的贯穿厚度的横向导电性。
[0006]专利技术概述
[0007]一方面，提供了一种导电粘合剂组合物，其包含分散在热固性树脂中的研磨的碳纤维和固化剂。
[0008]另一方面，提供了一种包含至少两个组件的制品，其中使用本专利技术的导电粘合剂组合物将第一组件的一部分粘接到第二组件的一部分。
[0009]又另一方面，提供了一种翼梁帽(spar cap)，其包括使用本专利技术的导电粘合剂组合物彼此粘接的多个纤维增强的树脂复合材料片材，其中每个纤维增强的树脂复合物材料片材包含50至80体积％的与粘结剂树脂融合的碳纤维，其中以体积％计的量是基于纤维增强的树脂复合材料片材的总体积。
[0010]再另一方面，提供了一种方法，其包括以下步骤：将研磨的碳纤维分散在热固性树脂中以形成混合物，并向该混合物中添加固化剂，并任选地固化以形成导电粘合剂。
[0011]附图的简要概述
[0012]结合在本说明书中并构成本说明书的一部分的附图示出了本专利技术的一个(几个)实施方案，并且与说明书的书面描述一起用于解释本专利技术的某些原理。
[0013]图1示出了根据本专利技术的各种实施方案的制造导电粘合剂的方法。
[0014]图2示出了根据本专利技术的各种实施方案的另一种制造导电粘合剂的方法。
[0015]图3示出了混合方法的不同导致的结果：无真空和有真空。
[0016]图4示出了将本专利技术的导电粘合剂施加到面板表面上的方法。
[0017]图5示出了根据本专利技术的各种实施方案的包括复合面板的示例性制品的一部分的截面图。
[0018]图6示出了根据本专利技术的各种实施方案的包括复合面板的另一示例性制品的一部分的截面图。
[0019]图7示出了根据本专利技术的各个实施方案的翼梁帽的一部分的示例性示意性截面图。
[0020]图8示出了根据本专利技术的各个实施方案的翼梁帽的一部分的另一示例性示意性截面图。
[0021]图9示出了用于根据ANSI ANSI/ESD STM11.12测量贯穿厚度的导电性的示例性实验装置。
[0022]图10示出了显示由两种不同的混合方法制成的包含通过本专利技术的导电粘合剂粘接的两个拉挤片的复合面板的贯穿厚度的导电性随填料含量变化的图，其中每个拉挤片包含20至80体积％的与乙烯基酯树脂融合的碳纤维。
[0023]图11示出了显示包含通过本专利技术的导电粘合剂粘接的两个拉挤片的复合面板的贯穿厚度的导电性随填料含量变化的图，其中每个拉挤片包含20至80体积％的碳纤维。
[0024]图12示出了显示由两种不同的混合方法制成的包含通过本专利技术的导电粘合剂粘接的两个拉挤片的复合面板的贯穿厚度的导电性随填料含量变化的图，其中每个拉挤片包含20至80体积％的与环氧树脂融合的碳纤维。
[0025]图13示出了非导电粘合接缝(joint)和导电粘合接缝中的电击的结果。
[0026]图14示出了根据本专利技术的各种实施方案的示例性C形截面的图片。
[0027]专利技术详述
[0028]尽管本文参考特定的实施方案说明和描述了本专利技术，但是本专利技术并不旨在受限于所示出的细节。相反，可以在与权利要求等同的范围和区间内，在不偏离本专利技术的情况下对细节作出各种修改。
[0029]风能工业要求叶片的雷电防护，其中碳纤维增强的树脂复合材料已被广泛用于翼梁帽。产生的碳纤维增强的树脂复合材料通常使用不导电的粘结剂树脂以堆叠的形式结合在一起。由于碳纤维的很强的导电性各向异性以及这些碳纤维增强的树脂复合材料的单向平面丝束形式，这些碳纤维增强的树脂复合材料的纵向导电性可能比横向导电性高四个数量级。因此，由于这种各向异性，在受雷击时，高能电力将沿长度方向流动，但会沿横向形成电弧，这可能会导致温度升高，从而引起翼梁帽的分层或焚烧。因此，已经发现需要有效地增强形成翼梁帽的碳纤维增强的树脂复合材料的贯穿厚度的横向电导性。已经考虑了通过各种技术来提高材料的导电性，例如：
[0030]·
在粘合剂中掺入纳米材料。但是，纳米材料很昂贵，并且在处理进一步增加的COM时可能需要采取特殊的预防措施，因为粉状纳米材料在某些环境中可能被认为是有害材料。
[0031]·
在粘合剂中掺入金属颗粒和/或金属涂覆的颗粒。
[0032]·
提高预浸料材料而不是粘合剂的导电性。
[0033]·
一些目标性的成膜。
[0034]·
一些目标性的表面膜和处理。
[0035]由于这些方法存在各种问题，替代方法对于提高粘合剂的导电性可能更有效且更具成本效益。此外，提高粘合剂的导电性提供了一种确保在翼梁帽中的片材的结合叠层的整个厚度上的电连续性的方法。本专利技术的目的是有效地提高粘合剂的导电性。
[0036]本文公开了一种导电粘合剂组合物、包含通过该导电粘合剂组合物粘接的至少两个组件的制品及其制备方法。
[0037]一方面，提供了一种导电粘合剂组合物，其包含分散在热固性树脂中的研磨的碳
纤维和固化剂。基于导电粘合剂组合物的总重量，研磨的碳纤维可以以2至40重量％，或1至50重量％的量存在。
[0038]在一个实施方案中，粘合剂组合物的线性电导率在10-14
至10-10
西门子/cm的范围内。
[0039]可以使用任何合适的研磨的碳纤维，无论它们是从原始的碳纤维或再循环的碳纤维中研磨而成的。在一个实施方案中，研磨的碳纤维是不含胶料的再循环的研磨的碳纤维。如本文所用，短语“不含胶料的再循环的研磨的碳纤维”是指在其生命周期中的某个时刻最终作为废物的碳纤维。再循环的研磨的碳纤维的纤维来源可以是被认为不适合用于连续或短切的纤维产品的纤维、在纤维的正常生产过程中被切断的纤维或者是在碳纤维中间产品的制造过程中留下的纤维。此外，在每次纤维生产运行结束时还留下一点纤维，其可以用作制造再循环的研磨的碳纤维的纤维来源。这些废弃的碳纤维在研磨和转化为研磨的碳纤维之前被除去了可能具有的任何胶料。
[0040]在一个实施方案中，研磨的碳纤维具有约0.00155欧姆-厘米的电阻率。研磨的碳纤维可以具有5至10微米的平均直径，以及5至300微米的平均长度。在一个实施方案中，研磨的碳纤维可以具有7.2微米本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种导电粘合剂组合物，其包含：分散在热固性树脂中的研磨的碳纤维；和固化剂。2.根据权利要求1所述的导电粘合剂组合物，其中所述热固性树脂是环氧化物树脂。3.根据权利要求1或权利要求2所述的导电粘合剂组合物，其中所述固化剂包含胺官能团。4.根据前述权利要求中任一项所述的导电粘合剂组合物，其中所述热固性树脂包含环氧树脂、乙烯基酯树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯、热固性聚氨酯、聚酰亚胺、双马来酰亚胺树脂、苯并噁嗪树脂、有机硅树脂以及它们的任何组合、共聚物和/或衍生物中的至少一种。5.根据前述权利要求中任一项所述的导电粘合剂组合物，其中基于导电粘合剂组合物的总重量，所述研磨的碳纤维以1至20重量％的量存在。6.根据前述权利要求中任一项所述的导电粘合剂组合物，其中所述研磨的碳纤维具有5至10微米的平均直径和1至300微米的平均长度。7.根据前述权利要求中任一项所述的导电粘合剂组合物，其中所述粘合剂组合物的线性电导率为10-14
至10-10
西门子/cm。8.根据前述权利要求中任一项所述的导电粘合剂组合物，其中所述研磨的碳纤维不含胶料。9.根据前述权利要求中任一项所述的导电粘合剂组合物，其中所述研磨的碳纤维是不含胶料的原始的或再循环的研磨的碳纤维。10.一种制品，其包含至少两个组件，其中使用根据权利要求1至9中任一项所述的导电粘合剂组合物将第一组件的一部分粘接到第二组件的一部分。11.根据权利要求10所述的制品，其中所述至少两个组件中的至少一个包含纤维增强的树脂复合材料。12.根据权利要求11所述的制品，其中所述纤维增强的树脂复合材料包含与粘结剂树脂融合的碳纤维。13.根据权利要求10所述的制品，其中所述至少两个组件中的至少一个为拉挤片、灌注树脂的织物、预浸渍带或片状模塑料的形式。14.根据权利要求12所述的制品，其中所述拉挤片包含与粘结剂树脂融合的平面丝束形式的碳纤维。15.根据权利要求12所述的制品，其中所述粘结剂树脂包含热固性粘结剂树脂，所述热固性粘结剂树脂选自不饱和聚酯、环氧树脂、乙烯基酯树脂、酚醛树脂、热固性聚氨酯、聚酰亚胺、双马来酰亚胺树脂、苯并噁嗪树脂和有机硅树脂。16.根据权利要求12所述的制品，其中所述粘结剂树脂包含热塑性粘结剂树脂，所述热塑性粘结剂树脂选自聚烯烃、环状聚烯烃、丙烯腈丁二烯苯乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、热塑性聚酯、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯马来酸酐、聚甲醛(缩醛)、热塑性聚氨酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚四氟乙烯、聚砜、聚醚砜、聚苯硫醚、聚醚酰亚胺、聚酰胺-酰亚胺、聚醚醚酮和聚芳醚酮，包括合金和共混物。17.根据权利要求13至16中任一项所述的制品，其中所述织物包括多向织物、单向织物
或机织物。18.根据权利要求13所述的制品，其中所述拉挤片包括以下中的至少一种：a)20至80体积％的与乙烯基酯树脂融合的碳纤维，或b)20至80体积％的与环氧树脂融合的碳纤维，其中以体积％表示的量是基于纤维增强的树脂复合材料的总体积。19.一种翼梁帽，其包含使用根据权利要求1至9中任一项所述的粘合剂组合物彼此粘接的多个纤维增强的树脂复合材料片材，其中每个所述纤维增强的树脂复合材料片材包含50至80体积％的与粘结剂树脂融合的碳纤维，其中以体积％表示的量是基于纤维增强的树脂...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：卓尔泰克公司，
类型：发明
国别省市：