專利名稱：具有改善的流體不可滲透性的復(fù)合材料面板的制作方法
具有改善的流體不可滲透性的復(fù)合材料面板
背景技術(shù)：
1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明一般涉及由復(fù)合材料制成的結(jié)構(gòu)面板，具體地講涉及具有峰窩結(jié)構(gòu)的夾心 板。2.
背景技術(shù)：
復(fù)合材料廣泛用于航空航天工業(yè)以及其他需要高強(qiáng)度、剛度和輕質(zhì)材料的環(huán)境。 整體的復(fù)合結(jié)構(gòu)通常包括纖維和聚合物樹脂這兩種主要元件。有許多類型的纖維已用于復(fù) 合材料中。常用的有玻璃、石墨、碳和芳族聚酰胺纖維。這些纖維可以是短切的、無規(guī)取向 的、單向定向的或者可以被織成織物。樹脂基質(zhì)通常是一種包括樹脂、固化劑和其他性能調(diào) 節(jié)劑的熱固性材料。用樹脂預(yù)浸漬的纖維強(qiáng)化物(片材、帶材、絲束、織物或墊)稱為預(yù)浸 料坯。芯結(jié)構(gòu)用于一些特定應(yīng)用。蜂窩結(jié)構(gòu)是這種板的常用芯材料，因為它具有高的強(qiáng) 度重量比和抗疲勞失效性。蜂窩芯由多種材料制成，其中芳族聚酰胺紙和鋁是最常用的。預(yù) 浸料坯面板粘結(jié)到芯的每一面上。整體復(fù)合結(jié)構(gòu)和芯復(fù)合結(jié)構(gòu)都必須在暴露于潮濕環(huán)境后還能夠保持足夠的機(jī)械 屬性。蜂窩夾心板在使用期間特別容易出現(xiàn)濕氣侵入芯單元的情況。關(guān)于此主題的技術(shù)報告包括“Moisture Ingression in HoneycombCore Sandwich Panels" (Cise ^ Α Journal of MaterialsEngineering and Performance, 第 6 卷(6), 732,1997 年 12 月)；"Caution, Honeycomb Core Can Be Dangerous To Your Program' sHealth，， (Campbell, Corrosion Reviews,25(1-2),13-26,2007)以 及"Water Ingression Resistant Thin Faced Honeycomb CoredComposite Systems with Facesheets Reinforced with Kevlar AramidFiber and Kevlar with Carbon Fibers，，(Loken 等人，由 Ε. I. Du Pontde Nemours, Wilmington, DE 發(fā)表)。發(fā)明概述在一個實施方案中，本發(fā)明涉及用于具有樹脂組分的復(fù)合結(jié)構(gòu)的預(yù)浸料坯，該樹 脂組分包含熱固性樹脂、至少一種固化劑和高強(qiáng)纖維微漿，所述高強(qiáng)纖維具有0.01至100 微米的體積平均長度。在一個實施方案中，本發(fā)明還涉及將此類預(yù)浸料坯在固化復(fù)合材料面板中用作流 體不可滲透的阻擋層。在一個實施方案中，本發(fā)明還涉及可供選擇的膜狀、液態(tài)或糊狀的樹脂材料，該樹 脂材料結(jié)合微漿以起到降低復(fù)合結(jié)構(gòu)中的流體滲透性的作用。附圖
簡述圖IA和IB是六邊形蜂窩結(jié)構(gòu)的圖示。圖2是六邊形單元蜂窩結(jié)構(gòu)的另一個圖示。圖3是具有面板的蜂窩結(jié)構(gòu)的圖示。圖4是具有面板的蜂窩結(jié)構(gòu)的另一個圖示。
圖5是整體復(fù)合結(jié)構(gòu)的組合件的圖示。發(fā)明詳述圖IA是本發(fā)明蜂窩結(jié)構(gòu)1的平面圖示，其示出了由單元壁3形成的單元2。圖IB 是圖IA所示蜂窩結(jié)構(gòu)的正視圖，其示出了兩種外表面，或者說示出了由單元壁兩端形成的 表面4。芯也具有邊緣5。圖2是蜂窩結(jié)構(gòu)的三維視圖。所示為具有六邊形單元2和單元壁 3的蜂窩結(jié)構(gòu)1。“T”尺寸或蜂窩結(jié)構(gòu)的厚度示于圖2中。示出了六邊形單元；然而，其他幾 何排列方式也是可能的，正方形、過膨脹和彎曲形單元都屬于最常見的可能排列方式。這些 單元類型在本領(lǐng)域為人們所熟知，有關(guān)可能的幾何單元類型的更多信息，可參考T. Bitzer 的 Honeycomb Technology (Chapman&Hall,出版商，1997)。圖 3 示出了結(jié)構(gòu)夾心板 5，其由 蜂窩芯6與連接到芯的兩個外表面的面板7和8構(gòu)成。面板材料是預(yù)浸料坯。在一些情況 下，還會使用粘合劑薄膜9。該粘合劑薄膜的使用位置可使得薄膜的一個表面(即，內(nèi)膜表 面)正對著芯表面，而另一個表面(即，外膜表面)接觸第一預(yù)浸面板。通常，芯的每側(cè)有 2至25塊預(yù)浸面板。圖4示出了夾心板10的一個可供選擇的實施方案，其由蜂窩芯11、連 接到芯的兩個外表面的粘合劑薄膜12、和位于薄膜上方的預(yù)浸面板13構(gòu)成。在組合件的一 側(cè)上，結(jié)構(gòu)的外側(cè)是表面膜14。圖5示出了工具16上的預(yù)浸片15的組合件的一個實施方 案以構(gòu)成整體復(fù)合結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的必需組件是預(yù)浸料坯。預(yù)浸樹脂包括熱固性樹脂，或者熱固性樹脂(例 如酚、環(huán)氧化物、氰酸酯、雙馬來酰亞胺等)、固化劑和足量纖維微漿的組合以形成預(yù)浸料 坯，該預(yù)浸料坯固化后將在固化板中充分起到流體屏障的作用。該預(yù)浸料坯被稱為流體或 水分屏障預(yù)浸料坯。術(shù)語“預(yù)浸料坯”包括材料形態(tài)，例如模塑化合物和束狀預(yù)浸料坯，所 述模塑化合物為用短切樹脂浸漬的短切纖維股，并且所述束狀預(yù)浸料坯為用樹脂預(yù)浸漬的 連續(xù)長絲纖維絲束。根據(jù)本發(fā)明，與纖維層結(jié)合以形成水分屏障預(yù)浸料坯的熱固性樹脂可選自酚、環(huán) 氧化物、氰酸酯、聚酰亞胺或雙馬來酰亞胺樹脂。示例性環(huán)氧化物和氰酸酯樹脂包括縮水甘 油胺型環(huán)氧樹脂，例如三縮水甘油基對氨基苯酚、四縮水甘油基二氨基二苯基甲烷；縮水甘 油醚型環(huán)氧樹脂，例如雙酚A型環(huán)氧樹脂、雙酚F型環(huán)氧樹脂、雙酚S型環(huán)氧樹脂、苯酚酚醛 型環(huán)氧樹脂、甲酚酚醛型環(huán)氧樹脂和間苯二酚型環(huán)氧樹脂；氰酸酯，例如1，1'-雙(4-氰 氧苯基)乙烷(如得自 Huntsman，Inc.，The Woodlands, TX 的 AroCyL-10)、1，3-雙(4-氰 氧苯基-1-1-(1-甲基亞乙基)苯(如得自Huntsman的RTX366)。環(huán)氧樹脂是優(yōu)選的。尤 其優(yōu)選的環(huán)氧化物共混物包括三官能環(huán)氧化物和雙官能Bis-F環(huán)氧化物的混合物。環(huán)氧樹脂可由三官能環(huán)氧化物、雙官能環(huán)氧化物、和各種三官能和雙官能環(huán)氧化 物組合組成。還可使用四官能的環(huán)氧化物。示例性三官能環(huán)氧化物包括三縮水甘油基對 氨基苯酚和N，N- 二縮水甘油基-4-縮水甘油氧代苯胺(如得自Huntsman的MY-0510或 MY-0500)?？捎糜跇渲械氖纠噪p官能環(huán)氧化物包括Bis-F環(huán)氧化物，例如同樣得自 Huntsman 的 GY-281、LY_9703 和 GY-285)。Bis-A 環(huán)氧化物，(如 GY-6010 (Huntsman)和 DER 331 (Dow Chemical, Midland, Μ. I.)是合適的雙酚A型環(huán)氧化物并且也可用于樹脂。示例 性四官能環(huán)氧化物為四縮水甘油基二氨基二苯基甲烷(如得自Huntsman的MY-721、MY-720 和MY-9512)。其他合適的環(huán)氧化物包括苯酚酚醛型環(huán)氧化物、甲酚酚醛型環(huán)氧化物和間苯 二酚型環(huán)氧化物。優(yōu)選的Bis-F環(huán)氧化物包括得自Huntsman的GY281和GY285。
固化劑優(yōu)選為胺、酸酐、尿素衍生物或雙氰胺。也可使用固化劑的組合。示例性固 化劑包括雙氰胺、3，3-二氨基二苯砜(3，3-DDS)、氨基硅烷或縮水甘油基硅烷(如3-氨基 丙基三乙氧基硅烷)、CuAcAc/壬基苯酚(1/0. 1)、4，4' - 二氨基二苯砜(4，4' -DDS)、4， 4 ‘-亞甲基二(2-異丙基-6-間-乙基苯胺)(如 Lonzacure M-MIPA (Lonza Corporation, Fair Lawn, N. J.)) ,4,4'-亞甲基二(2，6-二異丙基苯胺)(如 Lonzacure M-DIPA (Lonza Corp.))。還可使用固化劑的組合，例如3，3' -DDS和雙氰胺。預(yù)浸樹脂的纖維微漿組分一般為足量配制的樹脂組合物的0. 05至10. O重量％， 更優(yōu)選為0. 05至6. O重量％，并且最優(yōu)選為0. 05至3. O重量％，并且平均表面積在25至 500平方米/克的范圍內(nèi)，優(yōu)選在25至200平方米/克的范圍內(nèi)，并且更優(yōu)選在30至80平 方米/克的范圍內(nèi)。體積加權(quán)平均長度在0.01微米至100微米的范圍內(nèi)，優(yōu)選在0. 1微米 至50微米的范圍內(nèi)，并且更優(yōu)選在0. 1微米至10微米的范圍內(nèi)。該微漿是一種纖維有機(jī) 材料，包含兩種或更多種網(wǎng)狀、樹枝狀、支化、菇狀或纖絲結(jié)構(gòu)的網(wǎng)孔內(nèi)組合。微漿的纖維原 料具有至少3克/旦尼爾的韌度(2. 7克/分特)。適于轉(zhuǎn)化為本發(fā)明中所用微漿的纖維可由脂族聚酰胺、聚酯、聚丙烯腈、聚乙烯 醇、聚烯烴、聚氯乙烯、聚偏1，1-二氯乙烯、聚氨酯、多氟烴、聚苯并咪唑、聚苯三唑、聚苯硫 醚、聚職二唑、聚酰亞胺、芳香族聚酰胺的聚合物或它們的混合物制成。更優(yōu)選的聚合物由 芳香族聚酰胺、聚苯并二唑、聚苯并咪唑、或它們的混合物制成。更優(yōu)選的有機(jī)纖維為芳香 族聚酰胺(聚對苯二甲酰對苯二胺、聚間苯二甲酰間苯二胺、或它們的混合物)。更具體地 講，優(yōu)選使用美國專利3，869，430,3, 869，429,3, 767，756和2，999，788中公開的芳香族聚 酰胺纖維。此類芳香族聚酰胺有機(jī)纖維和各種形式的這些纖維以商標(biāo)Kevlar 和Nomex 得自 Ε. I. du Pont de Nemoursand Company, Wilmington, Delaware (Dupont)。本文所用術(shù)語“芳族聚酰胺”是一種聚酰胺，其中至少85%的酰胺(-C0NH-)鍵直 接連接到兩個芳族環(huán)上。添加劑可與芳族聚酰胺一起使用。事實上，已發(fā)現(xiàn)，可將最多達(dá)10 重量％的其他聚合材料與芳族聚酰胺共混，或者可使用具有多達(dá)10%的其他二胺(其取代 了芳族聚酰胺的二胺)或多達(dá)10%的其他二甲酰氯(其取代了芳族聚酰胺的二甲酰氯)的 共聚物。對位芳族聚酰胺纖維和各種形式的這些纖維以商標(biāo)Kevlar 得自DuPont以及以 商標(biāo)Twaron 得自 Teijin，Ltd.。其他適于轉(zhuǎn)化為微漿的商業(yè)聚合物纖維包括全部由Toyobo，Japan提供的 ZyIon PBO-AS(聚(對亞苯基-2，6-苯并雙睡唑))纖維、ZyIon PBO-HM(聚(對 亞苯基-2，6-苯并雙睡唑))纖維、Dyneema SK60和SK71超高強(qiáng)度聚乙烯纖維；由 Engineering Fibers Technology (She 1 ton, Conn.)提供的 Celanese Vect ran HS 微菜(Celanese Vectran HS pulp), EFT1063-178 ；由 Sterling Fibers Inc. (Pace, Fla)提供的CFF纖絲化丙烯酸纖維(CFF Fibrillated Acrylic Fiber)；以及由Daicel Chemical Industries, Ltd. (ITeppo-Cho, Sakai City, Japan)Tiara IKIjliI^ KY-400S微漿(Tiara Aramid KY-400S Pulp)。也可利用天然纖維，例如纖維素、棉花和羊 毛纖維。適用于本發(fā)明的微漿可根據(jù)授予Kelly等人的美國專利公布20030114641A1中 公開的方法制備。微漿可通過以下兩種方式之一摻入到樹脂混合物中。微漿可被直接
5添加到樹脂中或者作為樹脂和/或溶劑預(yù)混物添加。合適的溶劑包括甲醇、甲基乙基酮 和二氯甲烷。制備此類微漿預(yù)混物的方法在授予Blankenbeckler等人的美國專利公布 2004/0191192A1中有所描述。以這種方式制備的樹脂摻入了 0. 05至10. 0重量％，更優(yōu)選 0. 05至6. 0重量％，以及最優(yōu)選0. 05至3. 0重量％的微漿，也可用于樹脂傳遞模塑(RTM)、 拉擠成型和長絲卷繞成型應(yīng)用。此類工藝優(yōu)選采用環(huán)氧樹脂，為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知。也可將其他性能增強(qiáng)材料或調(diào)節(jié)劑摻入到樹脂配方中?？蓡为?dú)或組合使用的這類 性能增強(qiáng)材料或調(diào)節(jié)劑的非限制性實例包括稀釋劑、粘度調(diào)節(jié)劑、阻燃劑、增韌劑、紫外線 穩(wěn)定劑和抗真菌劑。在很多情況下使用粘度調(diào)節(jié)添加劑。粘度調(diào)節(jié)劑優(yōu)選地為溶于熱固性 樹脂中的熱塑性材料。示例性粘度調(diào)節(jié)劑包括熱塑性聚醚酰亞胺，例如得自 GeneralElectric (Pittsfield，Mass.)的ULTEM 1000P ；微粉化聚醚砜(PES)，例如得自 Sumitomo Chemical Co. ， Ltd. (Osaka, Japan)的 5003P, \)JsRU g Huntsman 的胃酉月安 MATRIMID 9725。優(yōu)選ULTEM IOOOP和微粉化PES。尤其優(yōu)選微粉化PES。添加到環(huán)氧 樹脂混合物中的粘度調(diào)節(jié)劑的數(shù)量和類型可以變化以提供期望的粘度。有關(guān)典型配方的詳細(xì)信息，可參閱ASM手冊(第21卷，Composites，2001)中關(guān)于 環(huán)氧樹脂的章節(jié)。水分屏障預(yù)浸料坯的示例性預(yù)浸樹脂配方如下1至70重量份的環(huán)氧化物；5至40重量份的胺固化劑；1至30重量份的粘度調(diào)節(jié)劑；和0. 1至10重量份的纖維微漿。在另一個實施方案中，水分屏障預(yù)浸料坯的預(yù)浸樹脂配方如下10至40重量份的三官能環(huán)氧樹脂；10至40重量份的雙官能環(huán)氧樹脂；11至25重量份的芳族固化劑；0至3重量份的非芳族固化劑；5至15重量份的粘度調(diào)節(jié)劑；和0. 1至10重量份的纖維微漿。將配制好的樹脂施加到所需纖維上以形成預(yù)浸料坯。預(yù)浸料坯的樹脂含量可隨許 多不同參數(shù)而變化，以使復(fù)合材料面板達(dá)到期望的機(jī)械性能和結(jié)構(gòu)性能。優(yōu)選地，預(yù)浸料坯 具有30至45重量％的樹脂含量和55至70重量％的纖維含量。組合樹脂和纖維以制備預(yù) 浸料坯的方法可以是溶劑方法或非溶劑(熱熔融)方法，該方法已為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所 熟知，更多詳細(xì)信息，請參閱“Manufacturing Processes for Advanced Composites，，(F. C. Campbell, Elsevierare)第 56 頁禾口 Hexcel Corporation 白勺"PrepregTechnology，，產(chǎn)品 資料。用于預(yù)浸料坯的強(qiáng)化纖維可以是用于形成復(fù)合材料層壓板的任意一種纖維材料。 示例性纖維材料包括玻璃、芳族聚酰胺、碳、陶瓷、以及它們的混合物。纖維可以是織造的、 單向的、或者是無規(guī)纖維墊的形式。優(yōu)選的織造形式為由碳或玻璃纖維織造的平紋、緞紋或 斜紋織物。此類材料得自 Hexcel 或 BGF Industries Inc. (Greensboro，NC)。
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在本發(fā)明的另一個實施方案中，另一個必需組件為蜂窩結(jié)構(gòu)。用于本發(fā)明的示例 性蜂窩結(jié)構(gòu)材料包括鋁、芳族聚酰胺、碳或玻璃纖維。優(yōu)選的材料為間位芳族聚酰胺(如 Nomex )、對位芳族聚酰胺(如Kevlar 和5052或5056等級鋁合金)。蜂窩結(jié)構(gòu)的尺 寸可以有較大變化。通常，蜂窩芯具有1/8至1/2英寸(3. 2-12. 7mm)的單元，芯的厚度 為1/4英寸(6.4mm)至2英寸(50.8mm)。單元尺寸是蜂窩芯的單元中的內(nèi)切圓直徑。最 終的芯密度通常在2至12磅/立方英尺(32至192kg/m3)的范圍內(nèi)。蜂窩芯得自諸如 Euro-Composites(Elkwood, VA), Hexcel Corporation (Casa Grande, AZ)禾口 M.C.Gill Corporation (El Monte, CA)之類的公司。根據(jù)本發(fā)明，流體屏障預(yù)浸料坯，即圖5中的15，可裝配在模具(即圖5中的16) 上，然后被固化以形成復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)增強(qiáng)了抗流體滲透性。復(fù)合結(jié)構(gòu)還可包括蜂窩 芯。根據(jù)期望的結(jié)構(gòu)部件設(shè)計，所需預(yù)浸片材或?qū)悠臄?shù)量可介于1和30之間。盡管本發(fā) 明的預(yù)浸料坯可提供結(jié)構(gòu)性能，但復(fù)合材料面板也可包含不具備流體阻隔性能而僅起結(jié)構(gòu) 性作用的預(yù)浸料坯片材。此類預(yù)浸料坯廣泛用于復(fù)合材料行業(yè)，其中一個實例為得自Cytec Engineered Materials (Tempe, AZ)的Cycom 970。可對所用的不同預(yù)浸料坯的相對含量 進(jìn)行優(yōu)化以滿足設(shè)計需要。由預(yù)浸料坯和芯制備基于整體結(jié)構(gòu)或芯的結(jié)構(gòu)復(fù)合材料面板涉及本領(lǐng)域眾所周 知的技術(shù)。主要方法為高壓釜、熱壓和真空袋固化技術(shù)。這些技術(shù)在ASM手冊(第21卷， Composites, 2001)關(guān)于固化的章節(jié)中有更詳細(xì)的介紹。固化和粘結(jié)板組件所需的真空、壓 力和熱的量可隨特定樹脂配方以及預(yù)浸料坯中的樹脂量而變化。一般來講，必須向預(yù)浸料 坯施加足夠的壓力以確保樹脂充分流過此結(jié)構(gòu)。對于蜂窩結(jié)構(gòu)板結(jié)構(gòu)而言，樹脂流動以提 供足夠的成形于芯邊緣的圓角也是很重要的。在本發(fā)明的另一個實施方案中，芳族聚酰胺纖維微漿可被摻入到形成夾心板組合 件部件的薄膜粘合劑中。盡管此類薄膜粘合劑通常如圖3中的9所示鄰近芯，或者如圖4 中的14所示作為外表面層，但它們也可被置于預(yù)浸料坯片材之間。這些粘合劑基于環(huán)氧化 物、雙馬來酰亞胺、酚、聚酰亞胺和氰酸酯等化學(xué)成分，類似于預(yù)浸樹脂中的化學(xué)成分。鋁、 二氧化硅和阻燃劑也是常用的成分。薄膜也可具有載體布料，實例為聚酯紗的針織特里科 經(jīng)編織布料。不含載體時，薄膜配方中的芳族聚酰胺纖維微漿的含量一般為足量配制的薄 膜組合物的0. 05至10. 0重量％，更優(yōu)選0. 05至6. 0重量％，最優(yōu)選0. 05至3. 0重量％。 該微漿與預(yù)浸樹脂中所用微漿具有相同的性質(zhì)。薄膜和預(yù)浸料坯均可作為阻隔流體滲透的 面板用于相同的組合件中。本發(fā)明的另一個實施方案是將芳族聚酰胺纖維微漿摻入到粘合劑糊劑或復(fù)合劑 中以用于嵌入灌注(Insert potting)或芯邊緣填充等應(yīng)用。嵌入灌注是將位置連接物粘結(jié) 至夾心板中，夾心板被設(shè)置在扣件必須穿過面板的位置。該粘結(jié)通常作為與預(yù)浸料坯固化 一起進(jìn)行的共固化操作來完成。芯邊緣的填充在面板固化之后進(jìn)行，該填充過程將對芯邊 緣(圖IB中的5)進(jìn)行密封以防受到損壞和水分的侵入。該過程涉及機(jī)械地移除面板邊緣 的整個外圍的1/2至1個單元深的蜂窩芯，然后用樹脂手工填充所得的開放芯區(qū)域。在樹 脂固化后，將邊緣用機(jī)器磨平或手工磨平，并與面板邊緣平齊。這些灌注物和單元封邊粘合 劑基于環(huán)氧化物、雙馬來酰亞胺和聚酰亞胺等化學(xué)成分，類似于預(yù)浸樹脂中的化學(xué)成分。諸 如磨碎纖維或微球之類的填料以及阻燃劑也是常用的成分。糊劑或復(fù)合劑配方中的芳族聚酰胺纖維微漿的含量一般為足量配制的組合物的0. 05至10. 0重量％，更優(yōu)選0. 05至6. 0
重量％，最優(yōu)選0. 05至3. 0重量％。該微漿與預(yù)浸樹脂中所用微漿具有相同的性質(zhì)。
實施例在實施例中，除非另外指明，否則所有份數(shù)和百分比均按重量計，并且溫度以攝氏 度計實施例1樹脂可按以下配方制備26. 1 % MY-0510 (N, N- 二縮水甘油基_4_縮水甘油氧代苯胺)；24. 2% GY285 (Bis-F 環(huán)氧化物)；15. 3% 3,3' -二氨基二苯砜；1.3% 雙氰胺；13. 微粉化聚醚砜(PES)；17.0%致密聚醚砜(PES)；3.0%芳族聚酰胺纖維微漿。致密 PES 由得自 Sumitomo Chemical Co. Ltd. (Osaka, Japan)的 PES5003P 制成。 根據(jù)美國專利4，945，154所述，使PES變得致密。致密PES具有1025微米的平均粒度，其 中小于5微米的致密PES不超過13重量％，并且大于40微米的致密PES不超過4重量％。24. 2%的GY285和6. 0%的MY0510在樹脂釜中混合，并一邊攪拌一邊加熱至65攝 氏度。達(dá)到此溫度后，向樹脂釜中添加13. 的微粉化PES5003P。將該混合物加熱至128 攝氏度，然后在此溫度下保持75分鐘。達(dá)到75分鐘時，停止加熱，向釜中添加20. 的 MY0510。在混合物冷卻至65攝氏度的過程中持續(xù)攪拌。添加15. 3%的3，3_DDS并混合15 分鐘。然后添加1.3%的雙氰胺，并于65攝氏度下攪拌此混合物5分鐘。最后，添加17.0% 的致密PES和3. 0%的芳族聚酰胺纖維微漿，并于65攝氏度下攪拌15分鐘。制備蜂窩夾心板首先要形成預(yù)浸料坯，該預(yù)浸料坯包含193克/平方米(gsm)平 織3K碳纖維織物和138gsm樹脂。該預(yù)浸料坯按如下所述形成在約79攝氏度下，將樹脂通過逆輥工藝涂覆在防粘紙上以形成包含69gsm樹脂的 薄膜。將兩片樹脂薄膜浸漬到碳纖維織物中。該預(yù)浸料坯在22英寸(56cm)汞柱的真空下，施加到1/2英寸(1. 27cm)厚、1/8英 寸(0. 31cm)單元尺寸的Nomex 蜂窩結(jié)構(gòu)型miii 10 ( Nomex honeycomb type HRH 10， 得自Hexcel)，然后在177攝氏度和45psi的壓力下固化2小時，排氣壓力為20psi，并且升 溫冷卻速率為2攝氏度/分鐘。比較實施例1樹脂可按以下配方制備27. 0重量％ MY-0510 (N, N- 二縮水甘油基_4_縮水甘油氧代苯胺)；24. 9 重量 ％ GY285 (Bis-F 環(huán)氧化物)；15. 8 重量％ 3，3' -二氨基二苯砜；1.3重量％雙氰胺；13. 5重量％微粉化聚醚砜(PES)；
17. 5重量％致密聚醚砜(PES)。樹脂混合過程如實施例1所述，不同的是未添加芳族聚酰胺微漿。制備預(yù)浸料坯 和夾心板的步驟也如實施例1所述。在具有受控溫度和相對濕度的測試室中，將實施例1和比較實施例1的測試塊暴 露于流體中。在暴露前后稱量樣本，重量差值表示吸收流體的量。包含流體阻隔預(yù)浸片材的 面板受流體侵入較少。整體結(jié)構(gòu)的測試塊可根據(jù)ASTM 5229進(jìn)行測試，而對于蜂窩結(jié)構(gòu)，適 合的狽H式過禾呈描述于“Moisture Ingression in Honeycomb Core Sandwich Panels，，(Cise 等人，Journal of Materials Engineering and Performance，第 6 卷(6)，732，1997 年 12 月)中。
權(quán)利要求
用于復(fù)合結(jié)構(gòu)的未固化預(yù)浸料坯復(fù)合材料，所述預(yù)浸料坯包括(a)至少一個纖維層；(b)與所述纖維層結(jié)合以形成預(yù)浸料坯的樹脂，所述樹脂包含熱固性樹脂、至少一種固化劑和0.05至10.0重量％的纖維微漿，所述微漿纖維具有至少3克/旦尼爾的韌度和0.01至100微米的體積平均長度。
2.包括權(quán)利要求1的預(yù)浸料坯的固化的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)。
3.權(quán)利要求2的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，所述復(fù)合材料結(jié)構(gòu)還包括蜂窩芯。
4.用于復(fù)合結(jié)構(gòu)的未固化的薄膜粘合劑，所述薄膜粘合劑包含熱固性樹脂、至少一種 固化劑和0. 05至10. 0重量％的纖維微漿，所述微漿纖維具有至少3克/旦尼爾的韌度和 0. 01至100微米的體積平均長度。
5.包含權(quán)利要求4的薄膜粘合劑的固化的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)。
6.用于復(fù)合結(jié)構(gòu)的未固化的液態(tài)或糊狀樹脂，所述樹脂包含熱固性樹脂、至少一種固 化劑和0. 05至10. 0重量％的纖維微漿，所述微漿纖維具有至少3克/旦尼爾的韌度和0. 01 至100微米的體積平均長度。
7.包含權(quán)利要求6的液態(tài)或糊狀樹脂的固化的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)。
8.制備預(yù)浸料坯的方法，所述方法包括將預(yù)浸樹脂與纖維層組合的步驟，其中所述預(yù) 浸樹脂包含熱固性樹脂、至少一種固化劑和0. 05至10. 0重量％的纖維微漿，所述微漿纖維 具有至少3克/旦尼爾的韌度和0. 01至100微米的體積平均長度。
9.制備蜂窩夾心板的方法，所述方法包括以下步驟將權(quán)利要求1的預(yù)浸料坯連接至 蜂窩結(jié)構(gòu)的相對面，然后固化所述預(yù)浸料坯以形成所述蜂窩夾心板。
全文摘要
本發(fā)明公開了包括纖維層和樹脂的預(yù)浸料坯復(fù)合材料，所述樹脂包含熱固性樹脂組分、固化劑和纖維微漿。所述微漿組分是具有0.01至100微米的體積平均長度的芳族聚酰胺纖維。所述預(yù)浸料坯可用于構(gòu)造復(fù)合材料面板以最小化流體對固化結(jié)構(gòu)的滲透。所述預(yù)浸料坯尤其適于制備蜂窩夾心板。還公開了薄膜粘合劑、包含芳族聚酰胺纖維微漿的液態(tài)和糊狀樹脂。
文檔編號C08J5/24GK101980860SQ200980110561
公開日2011年2月23日 申請日期2009年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月4日
發(fā)明者H·Y·羅肯, S·罕 申請人:納幕爾杜邦公司