热固性树脂纤维制造技术

本发明专利技术涉及热固性树脂纤维成分(10，30，40，44，50，210，310，410)、包括热固性树脂纤维成分的复合材料(12，26，28，29，34，36，43，48，54，58，62)，使用此复合材料制造的复合材料制品及其制造方法。热固性树脂纤维成分可包括单根热固性树脂纤维或混合在一起的多根纤维。使用的热固性树脂的特性和特点根据产生其的材料来选择。热固性纤维成分可编织成增强纤维(14，31，38，114，214，314，60，414)以形成预浸料。热塑性纤维(32，46，52)可与热固性纤维成分混合并其纺。

【技术实现步骤摘要】
热固性树脂纤维本申请是申请日为2008年7月10日，专利技术名称为“热固性树脂纤维”的中国专利申请号200880104340.1的分案申请
本专利技术涉及热固性树脂纤维，尤其但不仅仅涉及用于制造纤维增强复合材料和复合材料制品的热固性树脂纤维。
技术介绍
纤维增强复合材料通常包括可固化树脂基质中的增强纤维。增强纤维在树脂基质内是不溶的，通常用于使树脂基质变硬并强化，从而使其增强，尤其是一旦被固化时。适当的此类增强纤维包括碳、玻璃、芳纶、陶瓷以及本领域技术人员所公知的其他纤维。复合材料中基质树脂和增强纤维的综合物理化学特性通常为：当该组合被固化时，得到的复合材料制品具有相当大的强度，以及相对轻的重量特性，使得此类成分能够在许多工业中获得许多应用，包括航空航天、汽车、船舶和土木工程工业。仔细选择树脂和纤维以产生具有所需特性的复合材料和复合材料制品，这对于本领域技术人员来说是公知的。有许多已知的形成纤维增强复合材料和由纤维增强复合材料制成的制品的方法。有许多涉及在置于器具上或模具中以固化形成复合材料制品之前将基质树脂和增强纤维组合的方法。预先选择通常表现为板形或带形的增强纤维和基质树脂的组合作为预浸料。已知的预浸料构造的优点和缺点对于本领域技术人员是公知的。制造纤维增强复合材料的其他方法包括将干燥的增强纤维置入器具或模具中，然后使用诸如树脂传递成型和液体树脂灌注成型的技术来将树脂灌注成为纤维。此类树脂灌注成型技术的优点和缺点也是本领域技术人员所公知的。通常，基质树脂包括热固性树脂，诸如环氧树脂、氰酸酯、BMI或其组合。在制造预浸料时，热固性树脂通常根据已知技术被导入至增强纤维层上以完全地浸渍或部分地浸渍该层。基质树脂可以液体形式导入至增强纤维层上从而在纤维上形成树脂层以部分地浸渍或完全地浸渍纤维层，或可作为置于纤维层的表面上的预制层而导入。在此预浸料中，基质树脂通常包括热固性树脂和促进热固性树脂固化的固化剂。因此，此类预浸料的保存期限是有限的，经常需要使用冷冻或冷藏储存来将保存期限延长至实用水平。在树脂灌注成型技术中，基质树脂通常以液体形式导入以在固化期间完全地浸渍干燥的纤维层。热固性树脂通常也与固化剂一起被导入，经常结合以高温和/或高压的条件，使增强纤维构造内的热固性树脂固化，由此形成具有纤维增强树脂基质的复合材料成分或制品。采用此已知的产生纤维复合材料制品的技术，其目标是防止或尽量减少固化的纤维增强复合材料制品内不需要的气穴或空穴的形成，因为这些会在成品中引起缺陷。当未固化的预浸料置于模具或器具中以形成制品时，会需要一定数量的预浸料以堆叠在另一些预浸料的顶部。空气经常存留在各层之间，且有多种技术用于辅助在固化工艺期间去除这些气穴。然而，这些技术涉及复杂和昂贵的工艺和装置，诸如产生必要条件以将空气从树脂层之间驱除的高压釜。其他形式的复合材料不含有增强纤维。例如，树脂胶粘剂经常包括液体热固性树脂与其他组分诸如固化剂、催化剂、硬化剂等的组合。为了避免此类材料的早期固化，在加入胶粘剂前，热固性树脂和固化剂经常是分开放置的。然而，这样会不方便，这对于要以准确的预定量一起提供的热固性树脂和固化剂可能是有利的，但通常会使保存期限相对短。
技术实现思路
有根据本专利技术，提供了一种用于制造复合材料的可固化热固性树脂纤维成分。热固性树脂纤维成分可包括多根热固性树脂纤维。热固性树脂纤维成分内的纤维可以是连续的和/或不连续的，单向的、加捻的和/或缠结的。热固性树脂纤维成分优选地包括环氧树脂、氰酸酯树脂、BMI(双马来酰亚胺)、聚苯并嗪、聚酰亚胺、酚醛树脂、聚酯中的一种或多种。纤维成分中的纤维可包括一些热固性树脂的掺和物和/或成分可包括多根包括不同热固性树脂和/或其掺和物的不同纤维。热固性树脂纤维成分可包括添加剂，诸如能使热固性纤维成分尤其在固化时变坚韧的一种或多种热塑性物质。该添加剂可溶解在热固性树脂纤维成分内。优选地，热固性树脂纤维成分包括少量固化剂或不包括固化剂。这将赋予热固性树脂纤维成分以相对长的保存期限。可选地，热固性纤维成分可包括固化剂，但固化剂优选地被限制促进储存条件下的固化，例如，固化剂可在相对低温下被抑制，并且由此当成分保存在冷藏或冷冻条件下时固化剂被抑制。优选地，热固性树脂纤维通常是非粘性的，并且很容易手工处置。优选地，热固性树脂在23℃温度下的粘度大于5×104Pas，更优选地大于2×105Pas。优选地，在固化期间粘度下降至2×103Pas以下。优选地，纤维成分具有3～50微米的直径，并最优选地具有5～10微米的直径。优选地，当被冰冻保存时成分具有12个月以上的保存期限，并且如果在室温(18℃-23℃)下保存优选地具有3-12个月的保存期限。优选地，可固化热固性纤维成分包括N，N，N，N-四缩水甘油基-4′4-二氨基二苯基甲烷和聚醚砜。优选地，聚醚砜溶解在N，N，N，N-四缩水甘油基-4′4-二氨基二苯基甲烷中。优选地，热固性树脂纤维成分包括部分的根据本专利技术的另一方面的树脂系统，该系统进一步包括能促进热固性树脂纤维成分固化的固化剂。固化剂可在发生固化时或之前不久被导入至热固性树脂纤维成分上，有可能使用类似于树脂灌注的技术。以此方式复合材料是稳定的，因为在缺少必不可少的固化剂时不会明显地固化，由此拥有相对长的保存期限。可选地或另外地，固化剂可以与热固性树脂纤维成分相结合，但采取不促进热固性树脂固化的形式。例如，固化剂可以是固体，诸如颗粒或纤维形式，或其他高粘性形式，以减少与热固性树脂纤维的接触和相互作用，使得在适当的储存条件诸如冷藏和冷冻下它们之间的固化作用相对地缓慢或基本上被避免。固化剂可包括一种或多种催化剂、硬化剂。适当的固化剂的例子包括二氰亚胺、4，4′-二氨基二苯基砜、3，3′-二氨基二苯基砜、4，4′-亚甲基双(2，6′-二乙基苯胺)、4，4′亚甲基双(2-异丙基-6-甲基苯胺)、3，5′-二乙基甲苯-2，4/2，6-二胺、N，N′-(甲基-1，3-苯)双[N，N′-二甲基脲]、1-(2-氰乙基)-2-乙基-4-甲基咪唑。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种复合材料，其包括可固化热固性树脂纤维成分和增强纤维成分。热固性树脂纤维成分可包括多根热固性树脂纤维，并且可以如前面13个段落中任意一个段落所述。优选地各纤维成分的外径基本上相同，对于碳增强纤维成分优选为5-7微米，对于玻璃增强纤维成分为15-20微米。增强纤维成分可包括碳、玻璃、芳纶、陶瓷中的一种或多种。热固性树脂纤维成分与增强树脂纤维成分的比例为50∶50-10∶90v/v。热固性树脂纤维成分可包括部分树脂系统，根据本专利技术的该系统包括如前面3个段落中所述的复合材料和固化剂。优选地，热固性树脂纤维成分设置在不与固化剂接触的位置处直至需要固化可固化热固性树脂纤维。固化剂优选地在加工温度下为液体。可选地或另外地，固化剂可以是固体，诸如纤维或颗粒物，在此情况下，可以在一些或所有热固性树脂纤维和固化剂之间发生接触，但它们的物理性质和/或储存条件要使得它们之间的固化作用相对缓慢或基本上被避免。树脂系统可进一步包括其他添加剂，诸如热塑性材料。纤维或增强纤维成分中的一些或全部增强纤维可以被编织、缝合、连续地或不连续地、单向地或随机取向地短切、加捻、缠结或实际上采本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有线状结构的复合材料，包含可固化热固性树脂纤维成分和另外的非增强纤维成分。

【技术特征摘要】
2007.07.20 GB 0714224.31.一种线或纱形式的复合材料，包含可固化热固性树脂纤维成分和另外的非增强纤维成分，其中所述非增强纤维成分包括用于增加所述热固性树脂纤维成分的韧性的热塑性纤维成分，并且其中所述非增强纤维成分以基本上螺旋的构造缠绕在所述可固化热固性树脂纤维成分周围。2.根据权利要求1所述的复合材料，其中热塑性纤维成分包含多根热塑性纤维。3.根据权利要求1所述的复合材料，其中所述热塑性纤维成分包括一种或多种热塑性聚合物，所述热塑性聚合物选自聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚醚醚酮、聚对苯二甲酸乙二酯、聚醚砜、聚醚酰亚胺、聚芳砜、聚苯硫、聚酰亚胺、聚硅氧烷和各类橡胶。4.根据权利要求1所述的复合材料，其中热固性树脂纤维成分与非增强树脂纤维成分的比例为90:10-70:30v/v。5.根据权利要求4所述的复合材料，其中热固性树脂纤维成分与非增强树脂纤维成分的比例为80:20v/v。6.根据权利要求1所述的复合材料，其中非增强树脂纤维成分包含固化剂。7.根据权利要求1所述的复合材料，其中所述热固性树脂纤维成分和所述非增强纤维成分混合在一起形成所述复合材料。8.根据权利要求1所述的复合材料，其还包含增强纤维成分。9.根据权利要求8的复合材料，其中所述三种类型的纤维成分中的两种以一种方式混合在一起，然后这两种成分与第三种类型的纤维成分以相同的方式或可选的不同方式混合在一起。10.根据权利要求9所述的复合材料，其中所述非增强纤维成分与所述热固性树脂纤维成分通过所述增强树脂纤维成分隔开。11.根据权利要求1所述的复合材料，其中所述热固性树脂纤维成分包含多根热固性树脂纤维。12.根据权利要求11所述的复合材料，其中所述热固性树脂纤维成分内的纤维或多根纤维是连续的。13.根据权利要求11所述的复合材料，其中所述热固性树脂成分内的纤维或多根纤维是不连续的。14.根据权利要求11所述的复合材料，其中所述多根热固性树脂纤维是单向的。15.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克·雷蒙德·斯蒂尔，安德鲁·吉布斯，艾米·格雷斯·阿特金森，
申请(专利权)人：尤米柯结构材料德比有限公司，
类型：发明
国别省市：