改善的复合材料制造技术

一种预浸料组合件，其包括热固性树脂和纤维，并且包括最上面的可固化树脂表面层，从而使得当该组合件固化时，该最上面的表面层在超过２００个循环时具有至少０．３０ｍｇ／循环的打磨性能，根据ＡＳＴＭ　Ｄ４０６０使用安装有Ｈ１８轮和１．０ｋｇ重物的Ｔａｂｅｒ　５１５１磨耗试验机测得。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及具有表面整饰处理的包括树脂和纤维的预浸料组合件，和固化的复合材料。
技术介绍
复合材料相对于传统的结构材料具有充分证明的优点，在以非常低的材料密度提供优异的机械性质方面尤其是这样。结果，这些材料的用途变得越来越广泛，它们的应用范围涉及工业、运动和休闲，以及高性能航空航天组件。包括浸渍有树脂例如环氧树脂的纤维排列的预浸料广泛地用于产生这种复合材料。通常将许多层这些预浸料根据需要层叠，并且将得到的组合件，或者层合体，置于模具中并通常通过暴露于升高的温度而固化，从而产生固化的复合材料层合体。但是，在没有施加任何表面处理的情况下，这种复合材料常常具有粗糙的，或者有针孔的表面。这种形成不平表面的倾向似乎与下层纤维的粗糙性紧密相关，该纤维越粗糙问题就越严重。当例行地使用粗糙纤维并且高度期望光滑表面整饰时，这尤其是个问题，一个实例是在构建风机叶片(windblade)的情况时。给这种复合材料提供光滑的表面整饰的已知技术是使用所谓的凝胶涂层。简而言之，这涉及到使可流动的组合物在该模具的内表面流过，然后使其固化形成凝胶层，将该预浸料组合件置于该凝胶层上，然后固化。在固化过程中，该预浸料和凝胶涂层融合到一起， 这通常导致该形成的复合材料具有光滑的光泽表面。但是，该方法是非常劳动密集型的，需要初始的固化步骤，并且往往会产生厚度不均勻的凝胶层。此外，为了覆盖缺陷，该层需要是较厚的(例如平均0. 3mm)，具有不期望的重量增加。考虑到施加凝胶涂层的缺点，提出的可供选择的解决方式涉及到将所谓的表面整饰膜结合到该预浸料组合件中。WO 2008/007094公开了一种整饰膜，其包括表面预浸渍的微纤维片材，该片材具有也是预浸渍的玻璃纤维的下层绒布(fleece)。在固化时，该整饰膜防止形成针孔并且提供光滑表面，而不需要凝胶涂层。因此，似乎提供良好表面整饰的问题，即使对于粗糙的纤维复合材料，也已经在很大程度上被解决了。但是，到目前为止发现在实践中已经出现了未预料的问题。
技术实现思路
一旦已经由固化的复合材料层合体装配成结构体，例如风机叶片，总是发生的事实情况是最终用户期望对该结构涂油漆。无论是仅仅要改变它的颜色还是要引入其它物理性质例如抵抗气候。通常的既定实践是，通过摩擦例如通过打磨结构体来制备该结构体的表面。这不仅除去该表面上的任何污物，而且容许油漆楔入到产生的微粗糙度中，得到更好的油漆粘着力并增加该结构的服务寿命。已经发现，最终用户对包括表面整饰膜的层合体打磨至损害它的结构并且在表面中产生与整饰膜意图防止的非常相同的针孔的程度。本专利技术人已经确认，在打磨时，最终用户寻求表面光泽水平的变化作为足够打磨的指示。似乎通过使用如上所述的整饰膜产生的表面比它们以前更加耐打磨，结果它们往往使用更具攻击性的打磨方法，导致了上述的损害发生。因此，第一方面，本专利技术涉及一种预浸料组合件，其包括热固性树脂和纤维，并且包括最上面的可固化树脂表面层，从而使得当该组合件固化时，该最上面的表面层在超过 200个循环时具有至少0. 30mg/循环的打磨性能，根据ASTM D4060使用安装有H18轮和 1. Okg重物的Taber 5151磨耗试验机测得。通过设计该最上面的层来很好地响应打磨，在发生对下层纤维的任何损害之前， 观察到光泽水平的变化，这使得停止打磨，并且提供干净光滑的饰面，但是该饰面具有打磨的微粗糙度，容许施加油漆层，从而赋予有吸引力的和长的服务寿命。已经发现，优选打磨性能为0. 3至2. Omg/循环，优选0. 4至1. Omg/循环。打磨性能可以以许多方式获得，例如通过将最上面的层设计为软的。但是，已经发现，这种打磨性能优选通过在最上层中包含粒状材料(例如至少10wt% )而获得。因此，在第二方面，本专利技术涉及一种预浸料组合件，其包括热固性树脂和纤维，并且包括最上面的可固化树脂表面层，该层包括至少10. 0wt%的粒状材料。优选该表面层包括15至40wt%的粒状材料，更优选20至30wt%。该粒状材料优选的平均粒度为5至50微米，优选10至30微米。最上面的层的厚度必需使得它能够被安全地打磨，而不害怕损害下面的纤维，而也不太厚使得预浸料中的重量增加变得显著。因此，优选该最上面的层的平均厚度为10至 200微米，优选20至100微米。该粒状材料可为任何合适的材料，通常由惰性材料，或者填料制成。优选的材料由粒度为5至50微米，优选25至35微米，和颗粒密度为2. 5g/cm3的玻璃球制成。在优选的实施方式中，该最上面的层是着色的，例如通过包含染料或者颜料而着色。通过使该最上面的层着色，最终用户除了光泽变化之外，还有第二可视指示，指示何时已经进行了充分的打磨。优选该最上面的层是半透明的，从而使得该最上面的层下面紧接着的层的颜色能够通过该最上面的层(当它足够薄时)看见。例如，随着最终用户对最上面的层进行打磨， 最上面的半透明的蓝色层(其具有较浅着色的在该最上面的层下面紧接着的层)将显示出从蓝色到较浅渐变的蓝色的逐渐颜色变化。因此，该颜色变化能够在所有的最上面的层被打磨掉之前给最终用户发出停止打磨的信号。虽然本专利技术可用于一般应用，但是优选本专利技术的预浸料包括如以上所述的WO 2008/007094中所披露的表面整饰纤维。因此，优选该预浸料组合件包含纤维遮蔽物层 (veil layer)来帮助提供光滑的表面整饰，优选其面重量为5至20gsm，更优选7至15gsm。 如果存在，该纤维遮蔽物紧接着在该最上层的下面。该遮蔽物层的合适材料包括聚酯，聚酰胺，芳族聚酰胺(aramid)，丙烯酸类聚合物和其任何组合。优选该纤维遮蔽物受在它下方的无纺绒布支撑，例如WO 2008/007094中披露的玻璃纤维绒布。这种绒布可比面重量为30至70gsm的遮蔽物具有更重的负载(heavierduty)。该预浸料组合件可包括各种类型和形式的树脂。例如树脂可以作为在纤维片材 (包括该绒布和遮蔽物层(如果存在的话))之间离散的层存在，。但是通常，将树脂预浸渍到该纤维层的结构中，但是根据需要在所谓的半预浸料排列中，一些纤维层能够潜在地保持“干的状态”。树脂可以以图案或者作为多个层的形式存在，设计的选择由本领域技术人员自行处理。通常，该最上面的可固化树脂层包括通常用于预浸料制造中的热固性树脂，例如以下树脂酚醛树脂、脲醛树脂、1，3，5_三嗪-2，4，6_三胺(三聚氰胺)树脂、双马来酰亚胺树脂、环氧树脂、乙烯基酯树脂、苯并噁嗪树脂、酚树脂、噁聚酯、不饱和聚酯、氰酸酯树脂， 或其混合物。环氧树脂是优选的。可根据需要包括固化剂和任选的促进剂。该预浸料组合件通常包括至少一层片材形式的纤维。该预浸料组合件优选包括多层树脂和纤维，以便给固化的层合体提供机械强度。这种结构树脂和纤维的类型和设计可为本领域技术人员已知的任何一种，例如WO 2008/056123中提及的那些。通常在该纤维层中的纤维将会延伸通过整个预浸料组合件，例如以单向的方式或者以机织织物的方式。在优选的实施方式中，在最上面的层中的树脂的粘度大于在该最上层下面的树脂的粘度。这帮助防止树脂在存储和固化的过程中从最上面区域向下迁移到预浸料组合件中。在最上面的层中的树脂的粘度优选是最上面的层下面紧接着的树脂的至少两倍。本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种预浸料组合件，其包括热固性树脂和纤维，并且包括最上面的可固化树脂表面层，从而使得当该组合件固化时，该最上面的表面层在超过２００个循环时具有至少０．３０ｍｇ／循环的打磨性能，根据ＡＳＴＭ　Ｄ４０６０使用安装有Ｈ１８轮和１．０ｋｇ重物的Ｔａｂｅｒ　５１５１磨耗试验机测得。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克怀特，
申请(专利权)人：赫克塞尔合成有限公司，
类型：发明
国别省市：GB