專利名稱：制造復(fù)合材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包含纖維和樹脂基質(zhì)的預(yù)浸潰體的制造方法，所述預(yù)浸潰體在堆疊以形成層合體井隨后固化時(shí)形成復(fù)合材料，具體地，所述復(fù)合材料對(duì)雷擊導(dǎo)致的損害具有改善的耐性。
背景技術(shù)：
復(fù)合材料具有充分證明的優(yōu)于傳統(tǒng)構(gòu)成材料的優(yōu)點(diǎn)，具體地，以非常低的材料密度提供優(yōu)異的機(jī)械性質(zhì)。結(jié)果，這種材料的使用正在變得日益廣泛，以及它們的應(yīng)用領(lǐng)域從“エ業(yè)”和“運(yùn)動(dòng)與休閑”延伸至高性能航空航天部件。預(yù)浸潰體(包含浸潰有熱固性樹脂如環(huán)氧樹脂的纖維布置)在形成這種復(fù)合材料中廣泛使用。通常，將這種預(yù)浸潰體的ー些層片按需要“疊鋪”，并將所得層合體固化(通常通過暴露于升高的溫度)，以產(chǎn)生固化的復(fù)合材料層合體。 這種預(yù)浸潰體通常通過以下方法制造用熱固性樹脂浸潰結(jié)構(gòu)纖維的片狀結(jié)構(gòu)。這種片狀結(jié)構(gòu)首先需要由一些所謂的纖維絲束制備。纖維絲束是單絲(例如12，000根單絲)的束，具有近似矩形的橫截面，橫截面尺寸約為ー厘米乘以幾毫米?！颁佌埂边@種絲束以合并和形成結(jié)構(gòu)纖維的單一片材的常用方法是使它們經(jīng)過一系列的鋪展桿或輥。通過除去產(chǎn)生的“絨毛”，EP 1172191給出了該方法中的改進(jìn)實(shí)例。普通復(fù)合材料由夾有樹脂層的多個(gè)預(yù)浸潰體纖維層(例如碳纖維)的層合體制成。盡管碳纖維具有一些導(dǎo)電性，但是夾層的存在意味著，僅主要在層合體的平面中在復(fù)合材料中呈現(xiàn)導(dǎo)電性。導(dǎo)電性在垂直于層合體表面的方向(所謂的Z-向)上很低。一般認(rèn)為，在Z-向上缺乏導(dǎo)電性促成復(fù)合材料層合體對(duì)電磁危害如雷擊的易損性。雷擊可導(dǎo)致復(fù)合材料的損害(其可為相當(dāng)廣泛)，以及如果發(fā)生在飛行中的飛機(jī)結(jié)構(gòu)上，可為災(zāi)難性的。因此，這是由這種復(fù)合材料制造的航天結(jié)構(gòu)的特定問題。在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)提出了廣泛的技術(shù)和方法，以提供這種復(fù)合材料的雷擊保護(hù)，通常涉及添加導(dǎo)電元素，代價(jià)是提高復(fù)合材料的重量。在WO 2008/056123中，通過以下方法對(duì)雷擊抗性進(jìn)行了改進(jìn)在樹脂夾層中添加中空導(dǎo)電粒子，使得它們接觸相鄰的纖維層并在Z-向上形成電通路。然而，這經(jīng)常需要精細(xì)的加工方法并可降低疲勞性質(zhì)。因此在本領(lǐng)域中仍需要輕質(zhì)并具有優(yōu)異的機(jī)械性質(zhì)的導(dǎo)電復(fù)合材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的發(fā)明人意料不到地發(fā)現(xiàn)，預(yù)浸潰體的固化層合體的導(dǎo)電性的改進(jìn)可通過以下方法實(shí)現(xiàn)在樹脂浸潰之前處理結(jié)構(gòu)纖維。因此，在第一方面，本發(fā)明涉及預(yù)浸潰體，其包含在空隙中包含熱固性樹脂的導(dǎo)電纖維結(jié)構(gòu)層，和包含熱固性樹脂的第一樹脂外層，以及包含位于結(jié)構(gòu)層和外部樹脂層之間的界面處的導(dǎo)電自由單絲群體，所述預(yù)浸潰體在升高的溫度下固化時(shí)產(chǎn)生固化復(fù)合材料，所述固化復(fù)合材料包含填充的導(dǎo)電纖維的固化結(jié)構(gòu)層和第一固化樹脂外層，所述固化樹脂外層包含分散在其中的一部分所述導(dǎo)電自由單絲群體。這種預(yù)浸潰體被認(rèn)為在受熱時(shí)，但是在達(dá)到足以導(dǎo)致樹脂固化的溫度之前經(jīng)歷了微小的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。當(dāng)樹脂受熱時(shí)，它的粘性下降，以及自由纖維離開界面自由地遷移至樹脂層中。當(dāng)溫度進(jìn)ー步升高時(shí)，樹脂開始固化，從而將自由單絲固定在分布在樹脂層中的位置。自由纖維被認(rèn)為在它們自己之間形成導(dǎo)電接觸并橋接樹脂層，從而提高固化的復(fù)合材料在Z-向上的導(dǎo)電性。因此，可使樹脂層導(dǎo)電，而不必在預(yù)浸潰體制造期間向它添加任何導(dǎo)電元素。如果將兩個(gè)這種預(yù)浸潰體放置在一起，那么ー個(gè)預(yù)浸潰體的第一樹脂外層如果存在于另ー個(gè)預(yù)浸潰體的樹脂外層上則在兩個(gè)導(dǎo)電纖維層之間形成樹脂夾層。
在一個(gè)實(shí)施方案中，可單獨(dú)制備導(dǎo)電自由單絲，并在樹脂浸潰之前堆積在結(jié)構(gòu)層表面上。然而，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過破壞一部分導(dǎo)電纖維，處理導(dǎo)電纖維的結(jié)構(gòu)層的外表面來產(chǎn)生自由纖維是特別便利的制造方法。因此，在第二方面，本發(fā)明涉及制造預(yù)浸潰體的方法，所述方法包括將導(dǎo)電纖維片材傳送至纖維破壞手段(fibre disrupting means),導(dǎo)致在片材外表面上的一部分纖維變成導(dǎo)電自由單絲，隨后用熱固性樹脂浸潰片材，產(chǎn)生包含熱固性樹脂的樹脂外層，該外層與包含自由纖維的片材的外表面接觸。因此，破壞手段處理外表面處的纖維變成自由單絲。術(shù)語“自由單絲”是指不以物理或化學(xué)的方式與任何其它物體結(jié)合并本質(zhì)上可移動(dòng)的單絲。這樣形成的自由單絲不與任何其它纖維粘合并可自由移動(dòng)。因此，自由單絲也將具有足以維持自由單絲性質(zhì)的長(zhǎng)度上限。例如，自由纖維通常具有以下的長(zhǎng)度分布平均長(zhǎng)度小于2. 0cm，優(yōu)選小于I. Ocm,更優(yōu)選小于0. 5cm。導(dǎo)電纖維的層或片可為以下形式隨機(jī)、針織、機(jī)織、非織造的、多軸或任何其它適合的模式。然而，優(yōu)選地，所述導(dǎo)電纖維為單向的。當(dāng)導(dǎo)電纖維為單向的時(shí)，自由單絲可通過單向纖維中的單ー斷裂(single break)產(chǎn)生。這種單一斷裂允許自由單絲在錨定點(diǎn)附近遷移，以移動(dòng)至外部樹脂層或中間層中。破壞手段可取決于結(jié)構(gòu)纖維如何布置而以多種方式產(chǎn)生自由纖維，例如通過破壞結(jié)構(gòu)纖維之間的粘合點(diǎn)和將結(jié)構(gòu)纖維破壞成較短長(zhǎng)度。因此，本發(fā)明高度創(chuàng)新，因?yàn)楸景l(fā)明可包括主動(dòng)產(chǎn)生絨毛或破壞纖維，其迄今為止已被視為應(yīng)解決的問題。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，導(dǎo)電纖維為單向纖維，以及破壞手段包括使纖維經(jīng)過磨蝕表面，由此導(dǎo)致與磨蝕表面接觸的外表面上的一部分纖維在經(jīng)過時(shí)斷裂，而不與磨蝕表面接觸的纖維保持不斷裂。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在至少ー個(gè)位置中破壞0. 5-5. 0wt%纖維提供良好的結(jié)果。如上所述，單向纖維片材通常由多個(gè)纖維絲束形成，將纖維絲束在用樹脂浸潰之前展開以合并在一起。實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)的常用方法是使纖維經(jīng)過多個(gè)連續(xù)的鋪展桿或輥。因此，將磨蝕表面結(jié)合在現(xiàn)有的鋪展桿布置中是便利的。因此，在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，磨蝕表面為鋪展桿的表面。而且，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果磨蝕表面鋪展桿位于鋪展桿序列中的靠后位置，那么可得到導(dǎo)電性的進(jìn)ー步改進(jìn)。因此，優(yōu)選地，磨蝕表面鋪展桿在最后三個(gè)之中，優(yōu)選在最后兩個(gè)之中，并且最優(yōu)選為序列中的最后ー個(gè)鋪展桿。磨蝕表面可由任何適合的材料制造，例如金屬或陶瓷，然而，優(yōu)選碳化鎢。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明方法包括將導(dǎo)電纖維片材傳送至第二纖維破壞手段，以導(dǎo)致在片材的其它外表面上的一部分纖維變成自由纖維。因此，至少兩個(gè)鋪展桿可包含磨蝕表面，每個(gè)與導(dǎo)電纖維片材的ー個(gè)外表面接觸。一些因素決定經(jīng)過磨蝕表面的纖維的破損率。例如，經(jīng)過表面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度、表面粗糙度、纖維中的張力、與表面接觸的面積和時(shí)間。此外，纖維的材料性質(zhì)將為ー個(gè)因素，特別是它們的上漿類型和百分比。 然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，磨蝕表面的粗糙度是關(guān)鍵參數(shù)，因此優(yōu)選地，磨蝕表面的Ra粗糙度為至少I. 5微米，更優(yōu)選至少2. 5微米。另ー個(gè)重要因素是經(jīng)過表面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度。優(yōu)選地，相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度為2_20m/min0一旦制備了在ー個(gè)或兩個(gè)外表面上包含自由纖維的導(dǎo)電纖維片材，下ー階段是樹
脂浸潰。樹脂浸潰可用很多種方法實(shí)施，其為本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。通常，它包括使包含熱固性樹脂的第一樹脂層與纖維表面接觸。然后通常壓縮樹脂和纖維以導(dǎo)致浸潰發(fā)生。在一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施方案中，將樹脂施用至輥，纖維片材經(jīng)過輥表面以及樹脂從輥脫離至纖維片材。壓縮也可便利地通過經(jīng)過輥來實(shí)施，所述輥可按需要布置。傳統(tǒng)上，存在兩種主要的將樹脂引至纖維片材用于浸潰的方法。第一種包括在單ー階段中將所有樹脂引至纖維。第二個(gè)包括在第一階段中引入部分的樹脂以及在第二階段中引入剰余的樹脂。這種ー階段和ニ階段方法被廣泛使用。ニ階段方法的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是有機(jī)會(huì)在兩種樹脂組合物的每種中引入不同的材料，以實(shí)現(xiàn)希望的效果。例如，廣泛使用的ニ階段方法包括用樹脂浸潰纖維的第一階段，隨后的使另ー種包含熱塑性增韌劑粒子的樹脂組合物與浸潰的樹脂接觸的第二階段。這種方法在預(yù)浸潰體中產(chǎn)生兩個(gè)不同的層，浸潰纖維的層和包含熱塑性粒子的樹脂的層。一旦將多個(gè)這種預(yù)浸潰體疊鋪，那么形成交替分層結(jié)構(gòu)，其包含交替的浸潰結(jié)構(gòu)纖維的層，以及包含增韌劑粒子的樹脂中間層。這種布置已知在固化后得到良好的機(jī)械性質(zhì)。良好的機(jī)械性質(zhì)主要?dú)w因于這些所謂的不含結(jié)構(gòu)纖維的中間層的存在。然而，如上所述，這些中間層也促成在層合體厚度方向上差的導(dǎo)電性，主要是因?yàn)樗鼈冊(cè)谙噜弻?dǎo)電纖維層之間提供間隔。 在本發(fā)明中，這種導(dǎo)致低導(dǎo)電性的中間層的問題被克服，而未影響由中間層提供的良好的機(jī)械性質(zhì)。因此，浸潰方法視需要可為ー階段或ニ階段方法。非常理想的是，粒子材料分散在外部樹脂層或中間層中。粒子材料可由很多種材料制成，然而優(yōu)選地，它們提供另外有用的功能如改善的韌性或?qū)щ娦?。適合的材料包括聚酰胺6、聚酰胺6/12、聚酰胺12、在由樹脂如酚醛樹脂或由玻璃珠粒形成的粒子上的導(dǎo)電涂層，涂層例如銀，碳粒子和/或微粒等。
一旦制備，通常將本發(fā)明的預(yù)浸潰體疊鋪以制造可固化層合體或預(yù)浸潰堆疊體。由于預(yù)浸潰體的柔性，它們能夠采取具有廣泛形狀和輪廓的結(jié)構(gòu)體的形式。因此，本發(fā)明的預(yù)浸潰體可包含另外的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)纖維層，通常通過中間樹脂層分開。這種堆疊體可包含4-200個(gè)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)纖維層，大部分或全部的層通過可固化熱固性樹脂夾層分開。適合的夾層布置披露于EP0274899中。在這種堆疊體中，通常，多個(gè)夾層包含導(dǎo)電自由單絲群體。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，至少一半的夾層包含導(dǎo)電自由單絲群體。甚至可希望至少75%夾層包含導(dǎo)電自由單絲群體，或者甚至基本上全部夾層包含導(dǎo)電自由單絲群體。一旦形成，夾層通常比結(jié)構(gòu)纖維層薄得多。因此，結(jié)構(gòu)層總厚度與夾層總厚度的比率為 10:1-3:1。結(jié)構(gòu)纖維可包含斷裂的(即，拉斷的)、選擇性不連續(xù)的或連續(xù)纖維。 當(dāng)單向時(shí)，通常，纖維的取向?qū)⒃谡麄€(gè)堆疊體中改變，例如通過以所謂的0/90布置(表示在相鄰纖維層之間的角度)將相鄰層中的單向纖維布置成彼此垂直。其它布置如0+45/-45/90等當(dāng)然也可以。結(jié)構(gòu)纖維可由很多種材料制成，條件是它們導(dǎo)電，例如碳石墨、金屬化聚合物芳族聚酰胺及其混合物。優(yōu)選碳纖維。同樣，單絲可由相同的材料選擇制造。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，自由單絲是與結(jié)構(gòu)纖維相同的材料。通常，結(jié)構(gòu)層中的纖維和自由纖維將一般具有圓形或幾乎圓形的橫截面，直徑為3-20 iim，優(yōu)選5-12 iim。自由單絲也將一般具有圓形或接近圓形的橫截面，直徑為3-20 u m,優(yōu)選為 5-12 u m?？晒袒瘶渲蛇x自例如環(huán)氧、聚氨酷、異氰酸酯和酸酐。優(yōu)選地，可固化樹脂包含環(huán)氧樹脂。適合的環(huán)氧樹脂可包含單官能、ニ官能、三官能和/或四官能環(huán)氧樹脂。適合的ニ官能環(huán)氧樹脂例如包括基于以下的那些雙酚F的ニ縮水甘油基醚、雙酹A(任選溴化的)、苯酹和甲酹可溶酹醒環(huán)氧樹脂(phenol and cresol epoxy novolacs)、酚-醛加合物的縮水甘油基醚、脂族ニ醇的縮水甘油基醚、ニ縮水甘油基醚、ニこニ醇ニ縮水甘油基醚、芳族環(huán)氧樹脂、脂族多縮水甘油基醚、環(huán)氧化烯烴、溴化樹脂、芳族縮水甘油基胺、雜環(huán)縮水甘油基酰亞胺和酰胺(heterocyclic glycidyl imidines and amides)、縮水甘油基醚、氟化環(huán)氧樹脂，或其任何組合。ニ官能環(huán)氧樹脂可優(yōu)選選自雙酚F的ニ縮水甘油基醚、雙酚A的ニ縮水甘油基醚、ニ縮水甘油基ニ羥基萘，或其任何組合。適合的三官能環(huán)氧樹脂例如可包括基于以下的那些苯酚和甲酚可溶酚醛環(huán)氧樹脂、酚-醛加合物的縮水甘油基醚、芳族環(huán)氧樹脂、脂族三縮水甘油基醚、ニ脂族三縮水甘油基醚、脂族多縮水甘油基醚、環(huán)氧化烯烴、溴化樹脂、三縮水甘油基氨基苯基化合物(triglycidyl aminophenyls)、芳族縮水甘油基胺、雜環(huán)縮水甘油基酰亞胺和酰胺、縮水甘油基醚、氟化環(huán)氧樹脂，或其任何組合。適合的四官能環(huán)氧樹脂包括N，N，N’，N’ -四縮水甘油基-間_ ニ甲苯ニ胺(可從Mitsubishi Gas Chemical Company在名稱Tetrad-X下商購，和作為Erisys GA-240從CVCChemicals商購)和N，N，N，，N，-四縮水甘油基亞甲基ニ苯胺(例如，Huntsman AdvancedMaterials 的 MY721)?！┲苽?，將層合體通過暴露于升高的溫度和任選暴露于升高的壓カ而固化，以制造固化的層合體。如上所述，一部分自由單絲從夾在結(jié)構(gòu)化纖維層和相鄰樹脂層之間的區(qū)域遷移，變得分散在樹脂層本身中。這在層合體受熱時(shí)，但是在固化之前發(fā)生，因?yàn)闃渲扯燃眲∠陆?。一旦在樹脂層或中間層中，當(dāng)溫度升得更高時(shí)開始固化。固化過程防止自由單絲的進(jìn)ー步遷移，其變得鎖定在中間層中的位置中。因此，由于接觸自由纖維的網(wǎng)絡(luò)，中間層變得導(dǎo)電。另外，由中間層提供的良好的機(jī)械性能不受不利影響。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)中間層包含l_15wt%自由單絲,優(yōu)選l_10wt%自由單絲時(shí),可實(shí)現(xiàn)優(yōu) 異導(dǎo)電性。根據(jù)本發(fā)明制造的固化層合體具有明顯低的電阻，3mm厚的具有十二個(gè)預(yù)浸潰體層片的層合體的電阻可小于3 Q，優(yōu)選小于2 Q，更優(yōu)選小于I Q，如根據(jù)下述試驗(yàn)方法在Z-向上測(cè)量。因此，在第三方面，本發(fā)明包括提高本發(fā)明預(yù)浸潰體溫度的方法，使得預(yù)浸潰體溫度低于固化發(fā)生的溫度，但是足以降低預(yù)浸潰體中的樹脂粘度，并持續(xù)足夠長(zhǎng)的時(shí)間，以允許一部分自由纖維遷移至樹脂外層中。


現(xiàn)在將通過實(shí)施例并參照

本發(fā)明，其中圖I是鋪展桿布置的示意圖。圖2是另ー鋪展桿布置的示意圖。圖3是由本發(fā)明預(yù)浸潰體層片制成的固化層合體的橫截面的圖像。圖4a_4d是由本發(fā)明預(yù)浸潰體層片制成的固化層合體的橫截面的圖像。圖5a_5d是由本發(fā)明范圍外的預(yù)浸潰體層片制成的固化層合體的橫截面的圖像。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例復(fù)合材料層合體電阻試驗(yàn)方法板材通過高壓爸固化制備,其尺寸為300mmx300mmx3mm。板材的疊鋪為0/90。然后從板材切割試樣(通常3-4個(gè))，其為36mmx36mm。應(yīng)將試樣的正方形表面打磨(例如在Linisher機(jī)器上)，以暴露碳纖維。如果在固化期間使用了剝離層片，這不是必需的。應(yīng)避免過度打磨，因?yàn)檫@將穿透第一層片。然后將正方形表面通過濺射用導(dǎo)電金屬涂覆，通常為金的薄層。應(yīng)將試樣側(cè)面上的任何金或金屬在測(cè)試之前通過打磨除去。金屬涂層需要確保低接觸電阻。使用能夠改變電壓和電流的電源(TTi EL302P可編程30V/2A供電設(shè)備，ThurlbyThandar Instruments,Cambridge,UK)測(cè)定電阻。使試樣與電源的電極(鍍錫的銅條)接觸，并使用夾子保持在適當(dāng)?shù)奈恢?確保電極不彼此接觸或接觸其它金屬表面，因?yàn)檫@將得到錯(cuò)誤結(jié)果)。確保所述夾子具有非導(dǎo)電涂層或?qū)右苑乐箯末`個(gè)條至另ー個(gè)的電路。施加一安培的電流并記錄電壓。然后可使用歐姆定律計(jì)算電阻(V/I)。在每個(gè)切割試樣上進(jìn)行試驗(yàn)，以得到值的范圍。為確保試驗(yàn)中的可信度，每個(gè)試樣測(cè)試2適。實(shí)施例I使單向碳纖維的連續(xù)片材經(jīng)過圖I中所示的輥布置。所述輥具體有鉻表面，具有小于I. 0微米的非常低的表面粗糙度Ra。輥以非旋轉(zhuǎn)方式固定。然后將碳纖維在單ー階段中用包含聚酰胺粒子的環(huán)氧樹脂制劑浸潰，從而制造預(yù)浸潰體，其具有樹脂浸潰的碳纖維層和包含聚酰胺粒子的樹脂外層。
然后將預(yù)浸潰體切割成一定尺寸并以中心対稱的0/90布置堆疊在一起，具有12個(gè)層片。然后將它們加熱固化，直到充分固化。然后根據(jù)上面的方法測(cè)試所得的固化層合體的導(dǎo)電性。隨后，以多種組合將標(biāo)記為A和B的輥換成具有3. 0微米和6. 0微米的粗糙表面的碳化鎢輥，并以相同方式制造和測(cè)試復(fù)合材料層合體。結(jié)果在下表I中示出。表I
鋪展桿A _鋪展桿B _電阻，歐姆_
光滑光滑1.47
粗糙，6|im光滑0.87
粗糙，3|im光滑0.96
粗糙，6|xm粗撻，3pm. 0.47可清楚地看出提供粗糙鋪展桿對(duì)最終固化層合體電阻的顯著影響。實(shí)施例2使單向碳纖維的連續(xù)片材經(jīng)過圖2中所示的輥布置。所述輥具有鉻表面，具有小于I. 0微米的非常低的表面粗糙度Ra。使輥?zhàn)杂尚D(zhuǎn)。然后將碳纖維在單ー階段中用包含聚酰胺粒子的環(huán)氧樹脂制劑浸潰，從而制造預(yù)浸潰體，其具有樹脂浸潰的碳纖維層和包含聚酰胺粒子的樹脂外層。然后將預(yù)浸潰體切割成一定尺寸并以中心対稱的0/90布置堆疊在一起，具有12個(gè)層片。然后將它們加熱固化，直到充分固化。然后根據(jù)上面的方法測(cè)試所得的固化層合體的導(dǎo)電性。隨后，以多種組合將標(biāo)記為A和B和C的輥換成具有3. 0微米和6. 0微米的粗糙表面的碳化鎢輥，并以相同方式制造和測(cè)試復(fù)合材料層合體。還測(cè)試了ー些層合體的機(jī)械性能。結(jié)果在下表2中示出。表權(quán)利要求
1.預(yù)浸潰體，其包含在空隙中包含熱固性樹脂的導(dǎo)電纖維結(jié)構(gòu)層和包含熱固性樹脂的第一樹脂外層，并包含位于所述結(jié)構(gòu)層和所述外部樹脂層之間的界面處的導(dǎo)電自由單絲群體，所述預(yù)浸潰體在升高的溫度下固化時(shí)產(chǎn)生固化復(fù)合材料，所述固化復(fù)合材料包含填充的導(dǎo)電纖維的固化結(jié)構(gòu)層和第一固化樹脂外層，所述固化樹脂外層包含分散在其中的一部分所述導(dǎo)電自由單絲群體。
2.權(quán)利要求I的預(yù)浸潰體，其中所述自由纖維具有以下的長(zhǎng)度分布平均長(zhǎng)度小于2.Ocm,優(yōu)選小于I. Ocm,更優(yōu)選小于0. 5cm。
3.權(quán)利要求I或權(quán)利要求2的預(yù)浸潰體，其中所述導(dǎo)電纖維是單向的。
4.前述權(quán)利要求中的任ー項(xiàng)的預(yù)浸潰體，其中粒子材料分散在所述外部樹脂層或中間層中。
5.前述權(quán)利要求中的任ー項(xiàng)的預(yù)浸潰體，其中所述自由單絲是與所述結(jié)構(gòu)纖維相同的材料。
6.預(yù)浸潰體堆疊體，其包含多個(gè)前述權(quán)利要求中的任ー項(xiàng)的預(yù)浸潰體，其中樹脂外層形成樹脂夾層。
7.固化復(fù)合材料，其可通過以下方法得到通過暴露于升高的溫度和任選暴露于升高的壓力，固化權(quán)利要求1-5中的任一項(xiàng)的預(yù)浸潰體或權(quán)利要求6的預(yù)浸潰體堆疊體。
8.權(quán)利要求7的固化復(fù)合材料，其中所述樹脂外層包含l_15wt%自由單絲，優(yōu)選包含l-10wt%自由單絲。
9.制造預(yù)浸潰體的方法，所述方法包括將導(dǎo)電纖維片材傳送至纖維破壞手段，導(dǎo)致所述片材外表面上一部分纖維變成自由單絲，隨后用熱固性樹脂浸潰片材，產(chǎn)生包含熱固性樹脂的樹脂外層，該外層與包含所述自由單絲的片材的外表面接觸。
10.權(quán)利要求9的方法，其中所述導(dǎo)電纖維是單向纖維，以及破壞手段包括使所述纖維經(jīng)過磨蝕表面，由此導(dǎo)致與所述磨蝕表面接觸的外表面上的一部分纖維在經(jīng)過時(shí)斷裂，而不與所述磨蝕表面接觸的纖維保持不斷裂。
11.權(quán)利要求10的方法，其中0.5-5. 0wt%的所述纖維在至少ー個(gè)位置中斷裂。
12.權(quán)利要求10或權(quán)利要求11的方法，其中所述磨蝕表面為鋪展桿的表面。
13.權(quán)利要求12的方法，其中所述磨蝕表面鋪展桿在最后三個(gè)之中，優(yōu)選在最后兩個(gè)之中，并且最優(yōu)選為序列中最后ー個(gè)鋪展桿。
14.權(quán)利要求9- 13中的任ー項(xiàng)的方法，其包括將所述導(dǎo)電纖維片材傳送至第二纖維破壞手段，以導(dǎo)致所述片材的另一外表面上的一部分纖維變成自由單絲。
15.權(quán)利要求14的方法，其中至少兩個(gè)鋪展桿包含磨蝕表面，每個(gè)磨蝕表面與所述導(dǎo)電纖維片材的ー個(gè)外表面接觸。
16.權(quán)利要求10- 15中的任ー項(xiàng)的方法，其中所述磨蝕表面的Ra粗糙度為至少I. 5微米，更優(yōu)選為至少2. 5微米。
17.權(quán)利要求10- 16中的任ー項(xiàng)的方法，其中所述相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度為2-20m/min。
18.提高權(quán)利要求I- 5中的任一項(xiàng)的預(yù)浸潰體或權(quán)利要求6的預(yù)浸潰體堆疊體的溫度 的方法，使預(yù)浸潰體或預(yù)浸潰體堆疊體的溫度低于固化發(fā)生的溫度，但是足以降低所述預(yù)浸潰體中的樹脂粘度，并持續(xù)足夠長(zhǎng)的時(shí)間，以允許一部分自由單絲遷移至所述樹脂外層中。
全文摘要
本發(fā)明涉及預(yù)浸漬體，其包含在空隙中包含熱固性樹脂的導(dǎo)電纖維結(jié)構(gòu)層，和包含熱固性樹脂的第一樹脂外層，并包含位于結(jié)構(gòu)層和外部樹脂層之間的界面處的導(dǎo)電自由單絲群體，所述預(yù)浸漬體在升高的溫度下固化時(shí)得到包含填充的導(dǎo)電纖維的固化結(jié)構(gòu)層和固化樹脂的第一外層的固化復(fù)合材料，固化樹脂的外層包含分散在其中的一部分導(dǎo)電自由單絲群體；本發(fā)明還涉及制造預(yù)浸漬體的方法，其中將所述導(dǎo)電纖維傳送至纖維破壞手段，導(dǎo)致在片材外表面上的一部分纖維變成自由單絲。
文檔編號(hào)C08J5/04GK102802944SQ201180014257
公開日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2011年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月17日
發(fā)明者E.費(fèi)塞特, J.埃利斯 申請(qǐng)人:赫克塞爾合成有限公司