一种预浸料，其包含：纤维增强材料；和可固化树脂，所述可固化树脂包含：25至35wt％的四官能的环氧树脂，基于所述可固化树脂的总重量；18至28wt％的二官能的环氧树脂，基于所述可固化树脂的总重量；4至18wt％的聚醚砜，基于所述可固化树脂的总重量；2至10wt％的聚酰胺12颗粒，基于所述可固化树脂的总重量；2至10wt％的聚酰胺11颗粒，基于所述可固化树脂的总重量；1至8wt％的土豆形石墨颗粒，基于所述可固化树脂的总重量；和17.4至27.4wt％的所述可固化树脂的固化剂，基于所述可固化树脂的总重量。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术总地涉及用于制备高性能复合部件的预浸渍的复合材料(预浸料)。更特别地，本专利技术涉及提供下述预浸料，所述预浸料可固化/模塑以形成具有良好机械性能例如高压缩强度以及高损伤容限和层间断裂韧性的复合部件。复合材料通常由树脂基质和增强纤维作为两种主要组分构成。通常要求复合材料在要求的环境中工作，例如在航空航天领域，在该领域复合部件的物理极限和特性是至关重要的。预浸渍的复合材料(预浸料)广泛用于制造复合部件。预浸料是通常包括未固化树脂和纤维增强材料的组合，其形式为随时可模塑和固化成最终复合部件。通过用树脂预浸渍纤维增强材料，制造者可小心控制浸渍成纤维网络的树脂的量和位置，并确保按需将树脂分布在网络中。众所周知，纤维和树脂在复合部件中的相对量以及树脂在纤维网络中的分布会影响部件的结构性质。预浸料是用于制造承重部件或主要结构部件、特别是航空航天主要结构部件(例如机翼、机身、舱壁和操纵面)的优选材料。重要的是，这些部件具有足够的强度、损伤容限以及对于这些部件常规确定的其它要求。通常用于航空航天预浸料的纤维增强材料是包含彼此平行延伸的纤维的多向机织物或单向带材。纤维的形式通常是大量单个纤维或单丝的捆束，其称为“丝束”。纤维或丝束也可以在树脂中是短切的和无规取向的，以形成无纺毡。将这些各种纤维增强材料配置与小心控制量的未固化树脂结合。所得预浸料通常置于保护层之间并且卷起以便储存或运输到生产设备。预浸料的形式也可以是无规取向的短切单向带材的短节段，以形成短切单向带材的无纺毡。这种类型的预浸料称为“准各向同性的短切”预浸料。准各向同性的短切预浸料类似于较传统的无纺纤维毡预浸料，所不同的是短长度的短切单向带材(碎块)在毡中而非在短切纤维中无规取向。固化复合材料的压缩强度主要由以下控制：增强纤维和基质树脂的各自性质，以及这两种组分之间的相互作用。而且，纤维-树脂体积比是重要因素。复合部件的压缩强度通常在室温在干燥条件下测量。但是，压缩强度也通常在升高的温度(180°F)在湿润条件下测量。很多部件在这种热和湿的条件下压缩强度出现显著下降。在很多航空航天应用中，期望的是，复合部件在室温/干燥条件和热/湿条件下都表现出高压缩强度。但是，在较热/较湿条件下保持压缩强度恒定的尝试通常会对其它所需性质例如损伤容限和层间断裂韧性产生不利影响。选择较高模量树脂可能是提高复合材料压缩强度的有效方式。但是，这往往会导致损伤容限下降，这通常通过压缩性质例如冲击后压缩(CAI)强度的减小测量。因此，非常难于实现压缩强度和损伤容限(包括断裂韧度)两者的同时提高。多层预浸料通常用于形成具有层状结构的复合部件。这种复合部件的分层是重要的实效模式。当两个层彼此脱粘时，发生分层。重要的设计限制因素包括启动分层所需的能量和使分层扩散所需的能量两者。分层的启动和发展通常通过检验模式I和模式II断裂韧度来确定。断裂韧度通常使用具有单向纤维取向的复合材料测量。复合材料的层间断裂韧性使用G1c(双悬臂梁(Double Cantilever Beam))和/或G2c(最终缺口弯曲(End Notch Flex))试验定量。在模式I中，预开裂层合体失效以剥离力为准，在模式II中，开裂通过剪切力扩散。提高层间断裂韧性的简单方式已经包括，通过在预浸料层之间引入作为插入层的热塑性片材来提高基质树脂的展性。但是，该方法往往会得到难以使用的硬的无粘性材料。另一种方法包括，在纤维层之间加入厚度为约20至50微米的增韧的树脂夹层。增韧的树脂包括热塑性颗粒。聚酰胺已经用作这样的热塑性颗粒。尽管现有预浸料非常适于它们在提供坚固和具有损伤容限的复合部件中的预期用途，但仍继续需要提供可以用于制备复合部件的预浸料，所述复合部件在热和湿条件下具有甚至更高水平的压缩强度、具有高损伤容限(CAI)和高层间断裂韧性(G1c和/或G2c)。根据本专利技术，提供了如所附权利要求中任一项中所限定的预浸料、树脂基质、材料和方法。根据本专利技术，提供预浸渍的复合材料(预浸料)，可将其模塑以形成具有高水平强度、损伤容限和层间断裂韧性的复合部件。这可在不对未固化预浸料或固化的复合部件的物理或化学特征产生任何显著的不利影响的情况下实现。本专利技术的预浸渍的复合材料由增强纤维和基质构成。基质包括由一种或多种二官能的环氧树脂和多官能的环氧树脂组成的树脂组分。基质还包括热塑性颗粒组分、热塑性增韧剂和固化剂。作为本专利技术的特征，热塑性颗粒组分由以下组成：由聚酰胺12(尼龙12或PA12)制备的热塑性颗粒和由聚酰胺11(尼龙11或PA 11)制备的热塑性颗粒与土豆形石墨的组合。本专利技术也包括制备预浸料的方法以及将预浸料模塑成多种复合部件的方法。本专利技术也包括使用改善的预浸料制备的复合部件。已经发现，使用包含如上所述聚酰胺12热塑性颗粒和聚酰胺11热塑性颗粒与土豆形石墨组合的混合物的基质树脂可导致形成预浸料，可以将所述预浸料模塑以形成具有改善的机械性能、尤其是拉伸强度和G1c的复合部件。同时，我们也发现与常规系统相比高水平的强度、损伤容限和层间断裂韧性。根据本专利技术的优选实施方式，提供了一种树脂，其包含以下组分中一种或多种的组合：三缩水甘油氨基酚形式的基础树脂成分，占树脂8至34重量％、优选占树脂10至32重量％、更优选占树脂14至26重量％和/或前述范围的组合；双酚环氧树脂形式的另一基础树脂成分，占树脂20至28重量％、优选占树脂22至26重量％、更优选占树脂23至26重量％和/或前述范围的组合；四缩水甘油胺形式的另一基础树脂成分，占树脂25至35重量％、优选占树脂27至34重量％、更优选占树脂28至33重量％和/或前述范围的组合；聚醚砜形式的增韧剂，占树脂10至25重量％、优选占树脂12至24重量％、更优选占树脂14至26重量％和/或前述范围的组合；甲基纳迪克酸酐(NMA)或二氨基二苯基砜形式的固化剂，占树脂2至28重量％、优选占树脂4至32重量％、更优选占树脂14至26重量％和/或前述范围的组合。树脂可以进一步包含本申请所述的聚酰胺，其含量为树脂重量的10至15％。优选的示例性树脂由以下组成：25至35wt％的四官能的环氧树脂；18至28wt％的二官能的环氧树脂；4至18wt％的聚醚砜(PES)；2至10wt％的聚酰胺12(PA12)颗粒；2至10wt％的聚酰胺11(PA11)颗粒；1至8wt％的土豆形石墨(PSG)颗粒；和17.4至27.4wt％的固化剂。更优选的是由以下构成的示例性树脂：28至32wt％的四官能的环氧树脂；16至20wt％的双酚A环氧树脂；3.6至7.6wt％的双酚F环氧树脂；7至11wt％的PES；4至8wt％的PA12颗粒；4至8wt％的PA11颗粒；2至8wt％的PSG颗粒；和20.4至24.4wt％的4,4’DDS作为固化剂。优选的示例性树脂由以下构成：25至35wt％的四官能的环氧树脂，优选占树脂10至32重量％、更优选占树脂14至26重量％和/或前述范围的组合；18至28wt％的二官能的环氧树脂，优选占树脂22至26重量％、更优选占树脂23至26重量％和/或前述范围的组合；4至18wt％的聚醚砜(PES，优选占PES树脂的5至17重量％、更优选占树脂的6至13重量％和/或本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种预浸料，其包含：纤维增强材料；和可固化树脂，其包含：25至35wt％的四官能的环氧树脂，基于所述可固化树脂的总重量；18至28wt％的二官能的环氧树脂，基于所述可固化树脂的总重量；4至18wt％的聚醚砜，基于所述可固化树脂的总重量；2至10wt％的聚酰胺12颗粒，基于所述可固化树脂的总重量；2至10wt％的聚酰胺11颗粒，基于所述可固化树脂的总重量；1至8wt％的土豆形石墨颗粒，基于所述可固化树脂的总重量；和17.4至27.4wt％的所述可固化树脂的固化剂，基于所述可固化树脂的总重量。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.10 US 14/249,380;2015.04.09 US PCT/US2015/1.一种预浸料，其包含：纤维增强材料；和可固化树脂，其包含：25至35wt％的四官能的环氧树脂，基于所述可固化树脂的总重量；18至28wt％的二官能的环氧树脂，基于所述可固化树脂的总重量；4至18wt％的聚醚砜，基于所述可固化树脂的总重量；2至10wt％的聚酰胺12颗粒，基于所述可固化树脂的总重量；2至10wt％的聚酰胺11颗粒，基于所述可固化树脂的总重量；1至8wt％的土豆形石墨颗粒，基于所述可固化树脂的总重量；和17.4至27.4wt％的所述可固化树脂的固化剂，基于所述可固化树脂的总重量。2.权利要求1的预浸料，其中所述二官能的环氧树脂是双酚A环氧树脂和双酚F环氧树脂的混合物。3.权利要求2的预浸料，其中所述可固化树脂包含：16至20wt％的双酚A环氧树脂，基于所述可固化树脂的总重量；和3.6至7.6wt％的双酚F环氧树脂，基于所述可固化树脂的总重量。4.权利要求1的预浸料，其中所述聚酰胺12颗粒的量等于所述聚酰胺11颗粒的量。5.权利要求4的预浸料，其中所述聚酰胺12颗粒的量为6wt％，基于所述可固化树脂的总重量。6.权利要求1的预浸料，其中所述纤维增强材料包括选自碳纤维、玻璃纤维和芳族聚酰胺纤维的纤维。7.包括权利要求1的预浸料的复合材料，其中所述可固化树脂已经固化以得到固化的预浸料。8.权利要求7的复合材料，其中所述固化的预浸料是飞机部件。9.权利要求8的复合材料，其中所述飞机部件是机身。10.制备预浸料的方法，包括以下步骤：提供纤维增强材料；和将可固化树脂施用于所述纤维增强材料，所述可固化树脂包含：25至35wt％的四官能的环氧树脂，基于所述可固化树脂的总重量；18至28wt％的二官能的环氧树脂，基于所述可固化树脂的总重量；4至18wt％...
【专利技术属性】
技术研发人员：M·波伊尔，M·西蒙斯，D·布莱尔，D·蒂尔布鲁克，
申请(专利权)人：赫克塞尔合成有限公司，赫克赛尔公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB
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