纤维基材、这样的纤维基材的制备方法及用途技术

本发明专利技术涉及纤维基材如纺织物、毡、无纺布，其可为条、卷或带的形式，所述基材用包含碳纳米管(CNT)的有机聚合物或有机聚合物共混物预浸渍。本发明专利技术的另一目的是所述基材的制备方法、以及其用于制造3D机械部件的各种用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】纤维基材、这样的纤维基材的制备方法及用途本专利技术涉及纤维基材、这样的纤维基材的制造方法及用途。术语“纤维基材”指织物、毡或者无纺布，其可以为条(strips)、卷(laps)、带 (braids) (locks)(pieces)白勺？ 。纤维基材包含一种或多种纤维的集合体(assembly)。当所述纤维为连续的时，它们的集合体形成织物。当所述纤维为短的时，它们的集合体形成毡或无纺类型的基材。可构成纤维基材的纤维可以为碳纤维、玻璃纤维、基于聚合物的纤维或植物纤维， 单独的或作为混合物。在基于聚合物的纤维中，可提及有机聚合物纤维如热塑性聚合物纤维或热固性聚合物纤维。本专利技术集中在轻质复合材料，其用于制造具有可为三维的结构的机械部件，且具有良好的机械强度和耐热性以及能够使静电荷消散，即具有与机械、航空和航海领域中的部件的制造相适合的性能。已知的实践是使用用树脂预浸渍的耐火织物制备绝热基体以确保经历高温的机械装置的热保护，如可为在航空或机动车领域中的情况。可参考欧洲专利No. 0 398 787，其描述了用于保护冲压式喷气发动机燃烧室的护罩的包含耐火织物的热保护层。除了在制造该热保护层中涉及的复杂性之外，埋藏在该层中的耐火织物仅实现热屏蔽的功能。特别地，近年来还已将复合纤维用于制造各种航空或机动车部件。这些特征在于良好的热机械强度和耐化学性的复合纤维由丝状增强材料形成，该丝状增强材料形成铠装，以分布拉伸强度、挠曲强度或抗压强度作用，赋予材料在一些情况下的化学保护和赋予其形状。可参考例如在2009年1月2日以No. 2 918 081公开的专利申请FR07/04620，其描述了使用包含热塑性聚合物的复合聚合物基体浸渍连续纤维的方法。用于由这些涂层纤维制备复合部件的方法包括各种技术，例如触压成型、喷射成型、高压釜包模成型(drape moulding)或低压成型。一种用于制造中空部件的技术是称为纤维缠绕的技术，其在于用树脂浸渍干纤维，然后将它们缠绕到由铠装形成的且具有适于待制造的部件的形状的心轴上。然后将通过缠绕得到的部件热固化。另一种用于制备板或外壳的技术在于浸渍纤维织物，然后将它们压入模具中以固结得到的层状复合材料。已进行研究以使浸渍树脂的组成优化，使得其是足以浸渍纤维的液态的，但是不导致在从浴中除去纤维时的流动。已提出一种浸渍组合物，含有与特定流变调节剂组合的热固性树脂(例如与硬化剂联合的环氧树脂如双酚A 二缩水甘油醚)，所述流变调节剂与所述树脂是可溶混的，使得该组合物在高温下(40到150°C )下具有牛顿特性。流变调节剂优选是包括如下的嵌段共聚物至少一种与所述树脂相容的嵌段例如甲基丙烯酸甲酯均聚物或甲基丙烯酸甲酯与特别是二甲基丙烯酰胺的共聚物；与所述树脂不相容的嵌段，其由例如1，4_ 丁二烯或丙烯酸正丁酯单体形成；以及任选的聚苯乙烯嵌段。作为变型，流变调节剂可以包含两种彼此不相容的且与树脂不相容的嵌段，例如聚苯乙烯嵌段和聚-1，4-丁二烯嵌段。尽管由于该组合物的牛顿特性和适于在高温下涂覆的粘度、以及在低温下的假塑性特性，该方案有效地使得可克服现有技术的缺陷，但是其限于基于热固性树脂的复合材料的制造。例如，使用热塑性涂层组合物的另一方案在于用聚醚醚酮(PEEK)、聚(苯硫醚) (PPS)或聚苯砜(PPSU)涂覆纤维。该专利申请中所描述的技术使得可获得用复合聚合物基体浸渍的连续纤维，即用包含CNT的热塑性聚合物涂覆的纤维。这些浸渍的纤维可直接使用或者以由浸渍纤维的二维网络形成的织物的形式使用。所述纤维可用于制造包含于复合板组成中的织物。目前，没有方案提出除由预浸渍的纤维(其任选地在浸渍后编织)制造的材料之外的材料作为用于制造车辆特别是机动车的结构部件的金属的替代物，目的在于使它们变轻，同时赋予它们与采用由金属制备的结构部件所实现的可比较的机械强度和/或确保热保护和/或确保静电荷的清除。现在，需要具有轻质材料，其提供与金属可比较的机械强度，提供所制造的机械部件的电阻和/或热阻的增加，以确保热和/或静电荷的清除，以简单地制造任意的3-D机械结构，特别是用于机动车、航空或航海领域的机械结构。可参考由文件FR 2 562 467提供的现有技术。该文件描述了通过如下制造复合材料用聚酰胺12的柔性套涂覆在芯处用聚酰胺6的细粉浸渍的纤维特别是玻璃纤维的束；该涂覆通过在环境空气中挤出然后干燥进行。但是，所述文件没有设想加入导电粉末例如碳纳米管粉末以改善基于该复合材料的机械部件的机械和/或热和/或电性能。还可参考由文件WO 2007/044889构成的现有技术。该文件描述了摩擦复合材料， 其包括针缝无纺纤维的垫、树脂基体和以非常少量引入以改善材料的摩擦性能的碳纳米管。该材料用于其中所述零件为摩擦零件例如制动片或离合器片的应用。CNT大致占由此制造的摩擦复合材料的0. 004-0. 08体积份。没有描述或建议关于相对于聚合物重量的CNT 重量含量的信息。其是针缝无纺纤维的垫，即经由适于制造摩擦零件的特殊技术得到的无纺布，其使用树脂浸渍且其中引入CNT，没有关于相对于聚合物的含量的信息。还可参考由文件WO 2009/007617构成的现有技术，其被认为是最接近的现有技术。该文件描述了使用包含热塑性聚合物和碳纳米管的复合聚合物基体浸渍连续纤维的方法。该方法关注连续纤维的浸渍。所述纤维是一维纱线的形式，或在纺丝步骤后为由纤维的二维网络形成的织物的形式。所述文件没有描述且没有建议用于制造纤维基材的方法，该纤维基材包括一种或多种连续纤维的集合体例如织物、或者短纤维的集合体例如毡和无纺布，所述纤维基材可为条、卷、带、束或者片的形式，用含有碳纳米管(CNT)的有机聚合物或有机聚合物的混合物预浸渍，使得可具有CNT在基材中的更好分散/分布，导致物化性能的更好均勻性且因此最终产品的更好的整体性能。所述文件没有描述构成毡或无纺布的纤维基材，其用含有碳纳米管的有机聚合物或聚合物混合物浸渍，其中碳纳米管占所述有机聚合物或所述混合物的重量的 0. 1% -30%和优选 0. 3% -15%o申请人:已寻求采用简单的制造方法制造这样的材料，其可优选为轻质的且机械方面强的，用作特别是在航空器进入大气中时所寻求的热屏蔽，且其适于静电荷的清除。本专利技术提出的方案满足所有这些标准，且容易用于制造具有三维结构的部件，例如特别是飞机机翼、飞机机身、船体、机动车大梁或扰流器、或者制动盘、或柱塞油缸或方向盘的主体。为此，本专利技术提出用于制造纤维基材的方法，其中所述纤维基材包括一种或多种连续纤维的集合体例如织物、或者短纤维的集合体例如毡和无纺布，其可为条、卷、带、束或者片的形式，主要特征在于所述方法包括-使用含有碳纳米管(CNT)的有机聚合物或有机聚合物混合物浸渍所述纤维基材，和然后，-加热所述浸渍的纤维基材直到所述聚合物的软化点，所述加热通过微波辐射或通过感应进行。令人惊讶地，已观察到，在基材中存在导电填料，例如在预浸渍的基材中存在碳纳米管的情况下，通过微波辐射或感应的加热是特别合适的，因为于是得到CNT在基材中的更好分散/分布，导致物化性能的更好均勻性且因此最终产品的更好的整体性能。本专利技术还涉及经由本专利技术的方法得到的纤维基材，其包含一种或多种连续纤维的集合体例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：P盖拉德，A科曾科，
申请(专利权)人：阿克马法国公司，
类型：发明
国别省市：