复合材料的修复制造技术

本发明专利技术公开了一种预浸料，其包括用具有第一粘度的基体树脂至少部分浸渍的纤维增强层、在所述纤维增强层的第一侧上的具有第二粘度的湿树脂的涂层、在所述纤维增强层的第二侧上的作为紫外线阻挡层的可除去的第一柔性膜和任选地覆盖所述湿树脂的涂层的可除去的第二柔性保护膜，第一粘度高于第二粘度，所述基体树脂和所述湿树脂均能够由紫外线固化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于制造纤维增强的树脂基体复合材料的预浸料。更具体而言，本专利技术涉及复合材料的修复，尤其是涉及使用这种预浸料修复纤维增强的树脂基体复合材料。本专利技术还涉及一种用于在纤维增强的基体树脂复合材料上形成修复补丁的零件工具包。本专利技术还涉及一种将固化的预浸料粘结到基板表面上的方法。本专利技术还涉及预浸料用的保持器。
技术介绍
由纤维增强的树脂基体复合材料制成的一些部件如果在使用过程中复合材料的 表面已经损坏，则定期地需要修复。这些部件中的一些被安装作为结构或机器的一部分和/或非常大，例如，包括可能超过50米长的风力涡轮叶片，所以在技术和经济上方便的是在工地现场修复它们。已知的是使用湿层压修复方法，其中将干纤维层和液体树脂铺在受损表面上，然后液体树脂固化以在工地现场修复结构。为了确保树脂相容性，对于修复选择的树脂类型通常是用于制造原始制品的相同家族，最常用的是聚酯、乙烯基酯或环氧树脂。聚酯、乙烯基酯修复通常在高于15° C下进行，因为在低于该温度下这些树脂难以固化和粘附，并且如果在低温下胶凝化，则即使随后加热也可能会表现出永久性的固化不完全。环氧树脂可以被配制成粘附到聚酯、乙烯基酯以及环氧树脂基板，经常是所选的材料。然而，这种传统固化的湿层压环氧树脂在低环境温度和高环境湿度下容易出现“双产品”，这样来自倾向于与大气中的二氧化碳和水分反应形成氨基甲酸铵层的胺固化剂的双产品现象造成很差的后续层压粘合。另一种后果是，旨在与环氧化合物反应的胺化合物在与水分和二氧化碳的反应中消耗。因此，并非所有的环氧基团都反应，从而产生固化不完全的树脂，造成低的机械和热性能。在低温下的另一个问题是当树脂混合并且当树脂在基板上展开而形成较薄层时提供贮存期的平衡。为了在低温下固化，需要反应性化合物将树脂固化为薄层，这使得由于极短的贮放期而极难混合树脂。为了对进入困难或受限制的部分(例如，现场修复风力涡轮叶片)进行修复，通常的方法是先检查损伤并将所需的织物(例如，玻璃纤维)切割成型。将织物放在背板上，然后使用液体树脂浸溃纤维，从而形成“湿浸料”。这些湿浸料预制件由于存在液体树脂而难于处理。如果先将纤维玻璃织物切割成型，则浸湿和处理织物的行为使形状扭曲，其不再良好地适合原始缺陷形状，并且所需的纤维排列可能会失去。液体树脂倾向于滴落并覆盖非修复区，从而要求大量的后修复清理。液体树脂倾向于转移到操作者的防护手套上，然后容易转移到工具、服装和非修复区上。当进入困难时，如从绳线或平台修复风力涡轮叶片时，常常在大风条件下，处理问题更加突出。因此，这种湿层压修复方法在工地的某些环境条件下不能可靠地使用。此外，在工地进行湿层压很麻烦并且耗时。还已知的是在工地的修复过程中使用常规预浸料。然而，这种预浸料要求初始真空装袋，以从预浸料和基板之间和从相邻的预浸料层之间抽出空气，以及要求随后的加热，以提供足够低的粘度和固结压力，从而确保在预浸料层和基板之间的充分浸湿、在预浸料尚未完成浸溃时的完全纤维浸湿和在固化预浸料树脂的温度下的足够时间。可靠地实现这些很困难和耗时，特别是确保预浸料层压体被完全和均匀加热，以确保整个层压体的浸湿和树脂固化。当使用常规热固化的和UV固化性预浸料来修复风力涡轮叶片的前缘时，已经发现，在环境温度下将预浸料直接涂布在受损表面上并且没有额外的热量导致预浸料和基板之间的粘合极差或不粘合，因为预浸料不能容易地浸湿基板表面。可以使用热轧步骤来粘附常规预浸料，但是该过程延长了涂布时间并且仍只提供了差的粘合。在工地上，难以保证在修复的表面区域上均匀地达到预浸料和基板之间的所需温度。此外，即使加热，也很难导致预浸料树脂流动，以减少任何树脂高点或用树脂填充基板中的任何低点。在预浸料层的边缘，在那里相邻的预浸料层之间存在高度差，可能会发生陷落，从而 在修复中导致更多的空隙。此外，如果需要树脂加热，则对于不同大小和形状的受损区域必须提供共用的加热垫。US-A-5, 732，743公开了一种使用预浸料密封管道的方法，例如连接或修复管道。然而，所披露的预浸料和方法不能提供持久的修复、不适于修复大区域(例如风力涡轮叶片上的区域)并且在处于环境条件时很难在工地上应用。US-A-5, 166, 007公开了一种用于修理车辆的含有预浸料的补丁或修复组件。US-A-5, 554, 666公开了一种光固化性腻子或模制品。US-A-2004/0067335公开了一种使用湿层压的纤维增强的聚合物复合材料修复损坏的混凝土结构的方法。EP-A-0025359公开了光固化性预浸料。EP-A-0922727公开了防水用的光固化性预浸料。这些现有技术文献都没有提供能够可靠和快速地制造对基板进行耐久性修复的纤维/树脂组合或方法，尤其是用在大区域上，如风力涡轮叶片，所述纤维/树脂组合或方法在处于各种环境条件下时都可以在工地上应用。
技术实现思路
本专利技术提供一种预浸料，其包括用具有第一粘度的基体树脂至少部分浸溃的纤维增强层、在所述纤维增强层的第一侧上的具有第二粘度的湿树脂的涂层、在所述纤维增强层的第二侧上的作为紫外线阻挡层的可除去的第一柔性膜和任选地覆盖所述湿树脂的涂层的可除去的第二柔性保护膜，第一粘度高于第二粘度，所述基体树脂和所述湿树脂均能够由紫外线固化。本专利技术还提供一种用于在纤维增强的基体树脂复合材料上形成修复补丁的零件工具包，所述工具包包括(a)预浸料，包括用具有第一粘度的基体树脂至少部分浸溃的纤维增强层，和(b)湿树脂的亚层，所述湿树脂包括用于在所述预浸料上形成涂层的涂布树月旨，和任选地用于填充表面缺陷的填充树脂，其中所述基体树脂的粘度高于所述湿树脂的粘度，并且所述基体树脂和所述湿树脂均能够由紫外线固化。优选地，所述湿树脂适于提供在固化后所述修复补丁用的可砂磨的最终表面。本专利技术还提供一种将固化的预浸料粘结到基板表面上的方法，所述方法包括以下步骤(i)提供包括用具有第一粘度的基体树脂至少部分浸溃的纤维增强层的预浸料，所述纤维增强层的第一侧带有具有第二粘度的湿树脂的涂层，第一粘度高于第二粘度，所述基体树脂和所述湿树脂均能够由紫外线固化；(ii)通过将所述涂层迫向基板表面，将所述预浸料涂布到基板；和(iii)使用紫外线固化所述基体树脂和所述湿树脂。通常，包括多个预浸料的层状堆叠体被涂布，例如通过相继涂布各层，从而在基板上形成多层的修复补丁。 预浸料树脂可以容易地配制成能够粘结到各种基板材料上，尤其是加入了由聚酯、环氧树脂或其他常用的基体树脂构成的基体树脂的纤维增强的复合材料。本专利技术还提供一种预浸料用的保持器，所述保持器包括对于UV线基本上不透明的材料的至少一个中空刚性伸长管以及至少一个可除去的端盖，所述端盖由对于UV线基本上不透明的材料构成，用于覆盖所述管的至少一端。所述保持器可以包括所述中空刚性管的相互连接的阵列。所述管的横截面可以呈圆柱形或方形。本专利技术还提供一种根据本专利技术所述的保持器的组件，其在各个管中含有预浸料，所述预浸料包括用基体树脂至少部分浸溃的纤维增强层以及在所述纤维增强层的第一侧上的湿树脂的涂层，所述基体树脂和所述湿树脂均能够由紫外线固化，所述预浸料绕着所述管的纵轴至少部分地弯曲，使得所述纤维增强层的第二侧邻近各个管的内表面，围绕所述内表面延伸的所述预浸料的长度小本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.12.14 GB 0921800.91.一种预浸料，其包括用具有第一粘度的基体树脂至少部分浸溃的纤维增强层、在所述纤维增强层的第一侧上的具有第二粘度的湿树脂的涂层、在所述纤维增强层的第二侧上的作为紫外线阻挡层的可除去的第一柔性膜，第一粘度高于第二粘度，所述基体树脂和所述湿树脂均能够由紫外线固化。2.如权利要求I所述的预浸料，还包括覆盖所述湿树脂的涂层的可除去的第二柔性保护膜。3.如权利要求I或2所述的预浸料，其中所述湿树脂的涂层的厚度为35u nTlOOO u m,任选地为100 u nT400 u m。4.如权利要求f3中任一项所述的预浸料，其中所述湿树脂在100s—1的剪切速率下在5° C、20° C或35° C中至少一个的温度下测量的粘度为至多275Pa. S，任选地在100s_43剪切速率下在5° C、20° C或35° C中至少一个的温度下测量的粘度为4(T275Pa. S，更任选地为50 250Pa. s，再更任选地为75 200Pa. s，还再更任选地为75 175Pa. S。5.如权利要求4所述的预浸料，其中所述湿树脂在Is—1的剪切速率下在5°C、20° C或35° C中至少一个的温度下测量的粘度为至少130Pa. s的，任选地在Is—1的剪切速率下在5° C、20° C或35° C中至少一个的温度下测量的粘度为13(Tl000Pa. S，更任选地为25(Tl000Pa. s，再更任选地为250 750Pa. s，还再更任选地为30(T750Pa. S。6.如前述权利要求中任一项所述的预浸料，其中在5 35°C范围内的至少一个温度下，任选地在20° C下测量，所述湿树脂的粘度在lOOs—1的剪切速率下为至多275Pa. s,为40 275Pa. S，任选地在ls_1的剪切速率下为至少130Pa. S，更任选地为13(Tl000Pa. S。7.如前述权利要求中任一项所述的预浸料，其中所述基体树脂在20°C下的粘度为I X IO4 2 X IO6Pa. S，任选地在 20。C 下的粘度为 2 X IO4 I X IO6Pa. S。8.如前述权利要求中任一项所述的预浸料，其中所述基体树脂和所述湿树脂包括相同或不同的热固性树脂以及光引发剂，每种热固性树脂含有一种或多种烯属不饱和共聚性单体。9.如权利要求8所述的预浸料，其中每种热固性树脂含有选自聚酯、乙烯基酯或丙烯酸酯的至少一种单体。10.如权利要求9所述的预浸料，其中每种热固性树脂含有至少一种丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯单体。11.一种用于在纤维增强的基体树脂复合材料上形成修复补丁的零件工具包，所述工具包包括(a)预浸料，包括用具有第一粘度的基体树脂至少部分浸溃的纤维增强层，和(b)用于在所述预浸料上形成涂层的湿树脂的亚层，其中所述基体树脂的粘度高于所述湿树脂的粘度，并且所述基体树脂和所述湿树脂均能够由紫外线固化。12.如权利要求11所述的工具包，还包括可除去的第一柔性膜，作为用于覆盖所述预浸料的纤维增强层的一侧的紫外线阻挡层。13.如权利要求11或12所述的工具包，其中所述湿树脂在100s—1的剪切速率下在5° C、20° C或35° C中至少一个的温度下测量的粘度为至多275Pa. S，任选地在100s_43剪切速率下在5° C、20° C或35° C中至少一个的温度下测量的粘度为4(T275Pa. S，更任选地为50 250Pa. s，再更任选地为75 200Pa. s，还再更任选地为75 175Pa. S。14.如权利要求13所述的工具包，其中所述湿树脂在Is—1的剪切速率下在5°C、20° C或35° C中至少一个的温度下测量的粘度为至少130Pa. s，任选地在Is—1的剪切速率下在5° C、20° C或35° C中至少一个的温度下测量的粘度为13(Tl000Pa. S，更任选地为25(Tl000Pa. s，再更任选地为250 750Pa. s，还再更任选地为30(T750Pa. S。15.如权利要求If14中任一项所述的工具包，其中在5 35° C范围内的至少一个温度下，任选地在20° C下测量，所述湿树脂的粘度在lOOs—1的剪切速率下为至多275Pa. s,为40 275Pa. S，任选地在ls_1的剪切速率下为至少130Pa. S，更任选地为13(Tl000Pa. S。16.如权利要求If15中任一项所述的工具包，其中所述基体树脂在20° C下的粘度为I X IO4 2 X IO6Pa. S，任选地在20。C下的粘度为2 X IO4 I X IO6Pa. S。17.如权利要求If16中任一项所述的工具包，其中所述基体树脂和所述湿树脂包括相同或不同的热固性树脂以及光引发剂，每种热固性树脂含有一种或多种烯属不饱和共聚性单体。18.如权利要求17所述的工具包，其中每种热固性树脂含有选自聚酯、乙烯基酯或丙烯酸酯的至少一种单体。19.如权利要求18所述的工具包，其中每种热固性树脂含有至少一种丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯单体。20.一种将固化的预浸料粘结到基板表面上的方法，所述方法包括以下步骤 (i)提供包括用具有第一粘度的基体树脂至少部分浸溃的纤维增强层的预浸料，所述纤维增强层的第一侧带有具有第二粘度的湿树脂的涂层，第一粘度高于第二粘度，所述基体树脂和所述湿树脂均能够由紫外线固化； (ii)通过将所述涂层迫向基板表面，将所述预浸料涂布到基板；和 (iii)使用紫外线固化所述基体树脂和所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：丹尼尔·托马斯·琼斯，安德鲁·詹姆斯·帕西，伊恩·詹姆斯·克兰威尔，
申请(专利权)人：古瑞特英国有限公司，
类型：发明
国别省市：