用于复合材料的预浸渍的粗纱制造技术

本发明专利技术涉及用氧化铝和二氧化硅基质浸渍由氧化物纤维

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于复合材料的预浸渍的粗纱


[0001]本专利技术涉及陶瓷基质复合材料
、
特别地氧化物
/
氧化物复合材料的生产，并且，更精确地涉及用于这些材料生产的预浸渍的纤维预成型件的制备
。

技术介绍

[0002]由陶瓷基质复合材料制成的部件在某些
中具有工业意义，尤其是因为它们的高机械性能以及它们在温度下保持这些性能的能力
。
[0003]通过以下连续步骤可以制造复合材料部件：制备具有接近所期望的部件的尺寸的纤维预成型件的步骤，然后用陶瓷基质浸渍预成型件，以获得最终部件的步骤
。
[0004]在所期望的部件的几何形状复杂的情况下，纤维预成型件的制备，通过使用自动纤维放置方法用于其制备，而可以被大大地简化，然后，用基质浸渍纤维，例如通过树脂传递模制方法用基质浸渍纤维
。
[0005]为了便于用基质浸渍预成型件的步骤，从现有技术中还已知使用预浸渍的粗纱
。
使用这种粗纱，一旦预成型件已经被制备，就可以省略浸渍步骤，因为树脂已经包含在形成预成型件的粗纱中，并且加热粗纱则可以形成基质，并且获得复合材料的最终部件
。
[0006]不幸的是，可用的预浸渍的粗纱与自动纤维放置方法不兼容
。

技术实现思路

[0007]本专利技术旨在精确地使得可以保持上述两种方法的优点
。
[0008]为此，根据其第一方面，它涉及一种用氧化铝和二氧化硅的基质浸渍氧化物纤维粗纱的方法，该方法包括将氧化物纤维粗纱引入到浸渍浴中的步骤，其特征在于，浸渍浴通过溶胶
‑
凝胶方法被制备，并且包含呈杂化聚合溶胶形式的二氧化硅前体
、
呈胶体溶胶形式的氧化铝前体和陶瓷颗粒
。
[0009]溶胶
‑
凝胶浸渍方法的优点在于以下事实：浸渍浴的这种配方允许活性无机粘合剂，尤其是杂化聚合溶胶和胶体溶胶的整合，这些无机粘合剂通过在最终部件的热处理过程中在陶瓷颗粒之间产生共价键而有助于基质的更好固结，从而有助于增强基质的粘着
。
[0010]这种浸渍方法使得可以具有与自动纤维放置方法兼容的预浸渍的粗纱
。
[0011]在本专利技术的含义内，术语“粗纱”应当理解为基本上彼此平行和在没有编织的情况下连接的纤维或长丝的组件
。
例如，粗纱可以含有超过一万根纤维
。
[0012]特别地，其中浸蘸氧化物粗纱的溶胶
‑
凝胶形式的浸渍浴的使用使得可以用优化组成的基质浸渍粗纱，使得粗纱具有期望的特性，尤其是在柔韧性和粘性方面
。
[0013]尤其观察到，溶胶
‑
凝胶浸渍浴的使用使得可以获得粗纱的良好柔韧性，该柔韧性尤其由溶胶
‑
凝胶浴的有机部分提供，使得它们可以与用于自动纤维放置的机器人一起使用
。
除了这种柔韧性之外，还观察到，由此获得的粗纱仍然具有足够的刚度，以允许正确放置，而不引起折叠
。
[0014]最后，粗纱的粘性可以在沉积时通过加热或润湿再被活化
。
这允许粗纱的容易的
储存，特别是以辊筒的形式，因为它们的粘性不太大，而是可以简单地被再活化，以允许在沉积过程中通过自动纤维放置，更容易地进行放置
。
[0015]这种特定浸渍浴的选择产生了许多优点
。
[0016]与现有技术的粗纱不同，浸渍浴及其组成的特定选择使得可以将粗纱填充到芯
。
通过表述“芯”填充应当理解，浸渍浴中所包含的矿物填料和杂化聚合溶胶遍及粗纱的整个体积均匀地浸渍
。
[0017]与现有技术的粗纱相比，粗纱的芯填充使得可以增加粗纱中所包含的载荷
。
因此，粗纱使得可以通过现有技术的预浸渍的粗纱不能达到的自动纤维放置技术来获得最终材料
。
[0018]芯填充通过浸渍浴的流变性能
(
其本身取决于其组成
)
而成为可能
。
杂化聚合溶胶的特定选择尤其允许浸渍浴具有用于浸渍粗纱的合适性能
。
[0019]此外，粗纱的芯填充使得可以确保粗纱形状的校准，并且随着时间的推移保持这种校准，尤其是在通过自动纤维放置的沉积过程中
。
这使得利用这些粗纱可以生产比仅部分地填充的现有技术的粗纱更均匀的预成型件
。
粗纱校准的这种控制使得可以获得更精确的沉积步骤
。
实际上，与部分地填充的粗纱相比，芯填充的粗纱在通过自动放置的沉积过程中变形更少
。
因此，所获得的预浸渍预成型件在它们的尺寸上较不容易受到意外的变化
。
这导致以更可再现的方式和更接近期望的最终尺寸所获得的纤维预成型件
。
[0020]术语“杂化聚合溶胶”理解为是指聚合溶胶包含有机部分和无机部分
。
这种杂化聚合溶胶可以是例如，聚硅氧烷
。
[0021]选择用于浸渍浴的特定成分联合地确保浸渍的粗纱满足所有预期的性能
。
[0022]一方面，陶瓷填料提供了预浸渍的粗纱为了获得复合材料所必须具有的大部分基质供给
。
在没有这种陶瓷填料的情况下，粗纱中所包含的基质的量将不会足够
。
[0023]另一方面，除了陶瓷颗粒之外，杂化聚合溶胶作为二氧化硅前体的选择允许预浸渍的粗纱包含甚至更多的由溶胶的无机部分所提供的基质
。
此外，基质的该部分位于远至粗纱的芯部，然而观察到在不存在该聚合溶胶的情况下，粗纱仅被表面地填充
。
[0024]溶胶的有机部分在基质的固化过程中被消除
。
并且，因此它使得可以提供遍及整个最终部件均匀地分布的所期望的孔隙
。
[0025]浸渍浴的精确定义使得可以获得具有精确选择的组成的最终复合材料，尤其是在孔隙
、
纤维含量和基质量方面
。
[0026]在一个实施方式中，方法是用氧化铝和二氧化硅的基质浸渍氧化物纤维粗纱的方法，所述方法包括将氧化物纤维粗纱引入到浸渍浴的步骤，其特征在于，浸渍浴通过溶胶
‑
凝胶方法制备，并且包含呈杂化聚合溶胶形式的二氧化硅前体，呈胶体溶胶形式的氧化铝前体和陶瓷颗粒，并且粗纱填充到芯
。
[0027]在本专利技术的含义内，要理解，“氧化铝和二氧化硅基质”实际上是浸渍通过本专利技术的方法所获得的预浸渍粗纱的组分，因此与由复合材料制成的部件的基质不同
。
[0028]在一个实施方式中，氧化物纤维粗纱是氧化铝纤维粗纱
。
[0029]在一个实施方式中，二氧化硅前体可以选自聚硅氧烷聚合物，并且更精确地选自
(3
‑
缩水甘油基氧基丙基
)
三乙氧基硅烷
(GP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.
一种用氧化铝和二氧化硅的基质浸渍氧化物纤维粗纱
(11)
的方法，所述方法包括将氧化物纤维粗纱引入到浸渍浴
(15)
中的步骤
(4)
，其特征在于，浸渍浴通过溶胶
‑
凝胶方法被制备，并且包含呈杂化聚合溶胶形式的二氧化硅前体，呈胶体溶胶形式的氧化铝前体和陶瓷颗粒
。2.
根据权利要求1所述的浸渍方法，其中，粗纱
(11)
为氧化铝纤维
。3.
根据权利要求1或2所述的浸渍方法，其中，二氧化硅前体选自
(3
‑
缩水甘油基氧基丙基
)
三乙氧基硅烷
(GPTES)、(3
‑
缩水甘油基氧基丙基
)
三甲氧基硅烷
(GPTMS)、(3
‑
缩水甘油基氧基丙基
)

【专利技术属性】
技术研发人员：范妮，
申请(专利权)人：IRT，
类型：发明
国别省市：