CN105531307B - 用于制造复合材料的预浸料坯 - Google Patents

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Abstract

一种用于制造纤维增强复合材料的预浸料坯，所述预浸料坯包含主体和树脂材料粉末涂料层，所述主体包含浸渍有基体树脂材料的纤维增强物层，所述树脂材料粉末涂料层位于所述主体的至少一个主表面上，并至少部分地融合至所述基体树脂材料。

Description

用于制造复合材料的预浸料坯
技术领域
本发明涉及用于制造纤维增强复合材料的预浸料坯，以及制造该预浸料坯的方法。本发明还涉及该预浸料坯在制造纤维增强复合材料中的用途。
背景技术
多年来，在纤维增强复合材料领域，人们已经知道要提供包含浸渍有结构聚合物树脂(structural polymer resin)的纤维增强物层的预浸料坯。结构聚合物树脂的量要与纤维增强物的量仔细匹配。因此，预浸料坯可用于形成纤维增强复合材料的方法中，该方法中，提供了具有所期望形状和构造(configuration)的预浸料坯的多层层叠件(stack)，然后将所述多层层叠件加热，从而使结构聚合物树脂熔融，再固化以形成单个均一的树脂基体，其中纤维增强物按照所期望的纤维取向配置。层叠件中的树脂的量足以由具有所期望机械性能的预浸料坯的层叠件制成纤维增强结构制品。通常，结构聚合物树脂为热固性树脂(最常见为环氧树脂)，其固化以形成固态树脂基体。所述纤维可以选自各种材料，最常见的包括玻璃纤维或碳纤维。
众所周知的是，提供结构聚合物树脂完全浸渍到纤维增强物层中的预浸料坯。这为预浸料坯的外主表面提供了树脂表面，使得纤维在整个预浸料坯树脂内实质上均匀分布，这样纤维均匀嵌入在树脂内，从而将初始树脂层内无意间存在的空隙最小化。其优点在于，树脂表面可以稍微具有粘着性，这样通过粘着性树脂表面将预浸料坯粘附在相邻表面上，结果有助于通过将预浸料坯支撑在所期望的位置处来将预浸料坯铺设(lay up)到模具中。另外，纤维增强物的完全浸渍避免了对于结构聚合物树脂在固化阶段显著流动的需求，并且确保了纤维在固化阶段期间均匀地浸湿。
但是，完全浸渍的预浸料坯的一个突出问题在于，在形成这种预浸料坯的层叠件时，空气会截留(trap)在相邻的预浸料坯层之间，从而导致在最终固化后的、纤维增强复合材料的树脂基材中，会存在层间空隙(inter-ply voids)。这些空隙的存在显著降低了复合材料的机械性能。在预浸料坯铺设阶段(lay-up process)，当完全浸渍的预浸料坯层逐渐堆积(built up)以形成其多层层叠件时，空气会截留在相邻预浸料坯层之间。相邻预浸料坯层的树脂表面的粘着性(tackiness)增加了空气在预浸料坯界面处截留在层间的可能性。
此外，为了提供具有低粘着性的此类完全浸渍的预浸料坯，基体树脂的粘度影响了预浸料坯的铺覆性，即，预浸料坯适应模具表面三维形状的能力。通常，铺覆性更高的树脂具有更高的表面粘着性。在本领域中对具有低粘着性和高铺覆性的组合的预浸料坯存在需求。
有不同厚度、形状和体积、以及所需机械性能的产品。复合材料的一个特殊用途在于制造细长的翼梁(spar)或横梁(beam)形式的结构元件，所述结构元件要求展现出高的机械劲度(stiffness)和压缩强度。本领域已知，“翼梁盖(sparcap)”为包含在特定铺设件(layup)中的、细长的翼梁层压物，用于制造风力涡轮机叶片。翼梁盖是细长的外部覆盖层压物层，位于中央结构元件相对的两面上，从而形成类似于“I”形横梁构造的、具有增强的机械强度的细长横梁。对于这类翼梁或横梁而言，为了将机械劲度和压缩强度最大化，期望提供主要沿着细长的翼梁或横梁的方向取向的纤维，尤其是单向纤维(unidirectionalfibre)。
相反，为了提供具有板状构造或者具有扭转强度的复合材料，提供双轴取向(biaxially oriented)的纤维是合乎需要的。
在风能翼梁部分和潮汐翼梁部分中形成主要结构增强物的典型细长构件长15m-70m，厚10mm-100mm。其主要由单向纤维制成，以产生纵向强度和劲度。根据设计，典型的翼梁盖部分可含有85％～100％的单向纤维，所述单向纤维具有一些离轴(off axis)的材料，以提供剪切力传递、扭转劲度和翼梁盖弯曲稳定性。通常，厚度和/或宽度可沿着翼梁的长度而改变，以匹配所需的设计劲度和应力。也可在任何给定的截面中改变厚度，从而向抗剪腹板(shear web)提供合适的几何形状和负载转移。除了改变厚度以外，翼梁盖的几何形状可在一个或多个方向具有曲率，以匹配所期望的空气动力学轮廓，并有利地利用曲率减少翼梁盖在负载下弯曲的趋势。
随着几何形状和厚度不断变化，层压物通常由纤维增强物的片层(ply)制成，从而在设计过程中得到模具沉积速率、材料成本和几何灵活性之间的经济平衡。通常使用单位面积织物重量为500-2400gsm的玻璃增强纤维织物或预浸料坯，或者单位面积重量为100-900gsm的碳增强纤维织物或预浸料坯。可将这些片层或层预先切成几何形状，或以卷的形式使用。随着曲率改变，通常需要进行一些剪切，以适应在纤维增强物的片材或卷中相邻纤维之间的长度变化。给定纤维增强物的宽度和厚度通常限于在不会显著地发生纤维弯曲或引起纤维波纹的情况下，将材料铺覆为模具形状。
相比于缝制材料、多轴向材料和编织材料而言，多层单向纤维可有效地嵌套并封装，仅剩余有限的自由体积空间，从而减少对空气和树脂的渗透性。碳纤维直径(7微米)通常小于玻璃纤维(17-24微米)，由于它们本质上更难以透过空气和树脂，因此更难以可靠地对此类碳纤维叠层进行加工。
在VARTM(真空辅助树脂传递模塑)方法中，将干燥纤维铺设至模具中，然后以低成本的低粘度液态树脂浸渍。所述纤维通常是预缝制的和/或使用热塑性粘合剂稳定化，使得可对纤维进行操作使其进入模具，并在纤维之间提供受控间距以形成间隙，从而促进树脂流动。这使得同时在翼梁中增加了未增强树脂材料的面积和附加的重量。纤维支承结构引起纤维波纹，降低了最终(尤其是在受压下)的承载能力。该方法已成功地用于生产当代玻璃纤维风力涡轮机，其中，该设计通常受限于劲度，并且层压物无需最高的压缩强度。对于更大的叶片和新一代空气动力学效率更高的涡轮机(其中翼梁盖间距减少)，需要更高的材料性能，从而得到空气动力学效率得以改进的更薄的叶片部分。此时，需要更高性能的玻璃纤维或碳纤维层压物。
由于增强物的低渗透性，碳纤维的较厚部分已证实难以使用VARTM法可靠地进行灌注。在碳翼梁设计中，抗压强度成为关键的设计驱动力。可通过使用改进材料特性的预浸料坯材料来实现经济上的节约，所述预浸料坯材料允许使用纯的准直纤维(collimatedfibre)。
在预浸料坯生产和铺设过程中，更高粘度的半固体预浸料坯树脂则以准直的形式保持纤维更直，从而使得层压物具有更少的固有纤维波纹和更高的抗压强度。另外，可以选择更高分子量的材料和增韧添加剂来配制预浸料坯树脂，使其同时具有高的树脂模量和良好的韧性/强度平衡，从而进一步提高压缩性能和抗疲劳性。
为了进一步使强度最大化，期望在厚的、细长的翼梁盖部分中除去任何层内和层间的空隙缺陷。传统上这是在航天工业中完成的，使用高压力的高压釜对来自材料中的任何截留空气和挥发物进行压缩。随后开发了许多仅在真空下使用的高压釜外(out-ofautoclave)预浸料坯技术，应用于对于生产大的部件(如风力涡轮机和潮汐翼梁)而言使用高压釜的成本变得无法接受的情况。
由于纤维自身桥接而形成了天然的空气通道，因此在含有纤维取向混合物的层压物中，这些使用部分浸渍或干燥纤维层的现有高压釜外材料提供了良好的结果。当用主要为单向的材料建造大而厚的层压物时，这些材料不能提供下述层压物：具有非常低的空隙水平、高水平的纤维对齐、以及对于高工作温度条件和低工作温度条件两者同时具有耐受性。
为了改善生产这些较高负载的涡轮部分的经济性，期望提供一种可铺覆的预浸料坯材料，所述材料适合于在更广泛的环境温度条件下直接铺设或离线预成形的纤维增强复合材料，该纤维增强复合材料可使用高压釜外的真空加工方法进行固化，从而使得纤维增强层压物良好地对齐，同时具有低的层内和层间空隙缺陷。
对于具有高铺覆性的、浸渍的预浸料坯，树脂应具有低粘度和低储能模量，从而使得铺覆剪切适应于使粘滞的树脂流动、而预浸料坯不趋于弹回至其初始位置。
已知的是用具有低粘着性、高粘度和高储能模量的树脂提供预浸料坯。当此类预浸料坯的层压层叠件成型、并经真空压实(de-bulking)步骤除去空气时，树脂保持一定程度的表面纹理，以提供空气排气路径，消除在压实循环期间截留的空气。在模制期间，树脂随后流动并产生均一的材料。
当不需要显著的曲率时，这一具有高粘度树脂的材料非常适合于生产厚的层压制件。为了铺覆该产品，需要一定程度的加热以软化树脂。加热降低了树脂的粘度，但随后树脂变得容易流动，会失去空气通道。这种流动可发生于施加真空之前，特别是在层压阶段树脂的某些预流动之前，所述预流动往往来自压力和接触点的变化(导致空气区域封闭)。施加真空可使得较软的树脂能够流动，并在空气有足够的时间被抽出层压物叠层之前关闭剩余的通道，从而降低了层压物的透过性。
随后，在进行固化之前，较低粘度的预浸料坯会对操作和任何压实均变得非常敏感。如果开始并中止真空循环，所述材料会固结并且会失去任何表面纹理排气途径。这通常在外周边缘附近更为明显，根据真空套袋(vacuume bagging)细节可发现所述外周边缘具有更大的力。除去真空后，空气可慢慢渗回材料之间，但由于较软预浸料坯树脂先前的粘滞流动，在再次及随后多次重新施加真空后，目前已压实的层压物层叠件的空气透过性要低得多。
同样，如果需要铺覆性和透气性，可减小工艺窗口(process window)，使得需要精确地控制车间的温度环境，显著增加了制造工艺的成本。
在克服不希望形成层间空隙的尝试中，新近已经提出了提供只是部分浸渍有结构聚合物树脂的预浸料坯，从而在预浸料坯的一个或两个主表面上存在干燥纤维增强物层。本申请人生产出了这种已知的部分浸渍预浸料坯或半浸料坯(semipreg)，并且以注册商标进行销售。
另外，在预浸料坯的真空固结期间，在将这些部分浸渍的预浸料坯在多层层叠件中组装在一起以形成结构件时，预浸料坯的多层层叠件厚度会收缩，即本领域已知的“失样(de-lofting)”的现象。由于纤维将容易在压缩负载作用下更早变形，所以该“失样”对单向纤维造成一些面外波纹(out-of plane waviness)，所述面外波纹降低了压缩机械性能。
许多现有的专利申请文件中已经解决了除去预浸料坯层压物中截留的空气，从而降低固化后的纤维增强复合材料中的空隙含量这一问题。特别是WO-A-2001/000405公开了部分浸渍的预浸料坯，其在中心具有干燥纤维；EP-A-1128958公开了具有中心树脂层和外部干燥纤维层的预浸料坯；EP-A-1379376公开了在具有中心树脂层和外部干燥纤维层的预浸料坯中提供非连续的树脂层；WO-A-2002/088231公开了在纤维表面提供树脂膜的带；EP-A-2268720公开了至少在所述预浸料坯的表面上提供高粘度的硬质树脂，并与凸起的树脂表面结合，以提供空气通道；EP-A-1595689公开了部分压至完全浸渍的预浸料坯树脂表面上的网格布(scrim)；EP-A-2254936公开了将树脂区域印制到预浸料坯上；并且WO-A-2012052272公开了在预浸料坯的表面提供干燥纤维通道，任选地与部分压入至预浸料坯树脂表面的网格布进行组合。
所有这些在先公开在可靠地、经济高效地生产无空隙大尺寸的结构件(特别是含有单向纤维的结构件)方面均受到各种问题的影响，所述结构中可实现树脂层叠件的高空气透过性、高铺覆性、低粘着性、低放样性(loft)和高纤维准直作用的组合，从而提供具有高机械性能的结构件。
因此，仍然需要在制造诸如翼梁的结构构件、特别是用于风力涡轮机叶片方面具有特殊应用的预浸料坯，其克服了如上所讨论的完全浸渍的预浸料坯、网格布包覆的完全浸渍的预浸料坯和部分浸渍的预浸料坯的问题。
在复合材料领域中同样众所周知的是，提供两相基体树脂(matrix resin)体系，其中基体树脂及其周围的纤维增强物包括细粒子的第二相，所述第二相提高纤维增强树脂复合材料的韧性、特别是耐冲击性。已知各种将粒子掺入基体树脂中的方法。例如，EP-A-0274889和EP-A-0745640公开了使用各种技术将粒子掺入基体树脂中，所述技术包括将粒子涂布至预浸料坯表面、然后进行铺设并固化，使得固化后的粒子浓缩于位于固化复合物内表面处的基体树脂层中，所述复合物相当于初始的预浸料坯层。并未公开如何提供具有一定结构或性能的预浸料坯，以提供使气体排放得以增加的层压预浸料坯层叠件。
发明内容
本发明至少部分是为了克服已知预浸料坯的这些技术问题，所述预浸料坯用于制造结构件、特别是翼梁或横梁形式的细长结构件。
因此，本发明提供了用于制造纤维增强复合材料的预浸料坯，所述预浸料坯包含主体和粉末涂料层，所述主体包含浸渍有基体树脂材料的纤维增强物层，所述粉末涂料层位于主体的至少一个主表面上并粘附至基体树脂材料，所述粉末涂料层包含至少部分地融合至基体树脂材料并从基体树脂材料向外突起的树脂粒子，并且所述粉末涂料层对于沿所述粉末涂料层的平面方向上的空气流动而言是多孔的。
本发明进一步提供生产用于制造纤维增强复合材料的预浸料坯的方法，所述方法包括如下步骤：
(a)提供基底，所述基底包含浸渍有基体树脂材料的纤维增强物层；
(b)将粉末涂料层涂布至所述纤维增强物层的至少一个主表面，所述粉末涂料层包含树脂粒子；以及
(c)对至少一个粉末涂料层和至少一个主表面进行加热，以将树脂粒子至少部分地融合至基体树脂材料，融合的树脂粒子从基体树脂材料向外突起，并且粉末涂料层对于沿该粉末涂料层的平面方向上的空气流动而言是多孔的。
在一个实施方式中，在粉末涂布步骤之后实施加热步骤(例如IR辐照步骤)，以对预浸料坯表面及其上的粉末进行加热。在一个可选的实施方式中，在粉末涂布步骤之前实施加热步骤(例如IR辐照步骤)，以在即将进行粉末涂布之前仅对预浸料坯表面进行加热。在进一步的可选实施方式中，在实施步骤(c)之后，存在下述步骤(d)：向粉末涂料的粒子施加压力，使得粉末粒子固结到至少一个主表面中，从而使得粉末粒子部分地嵌入至主表面。可在IR辐照步骤之后或之前实施固结。
本发明进一步提供了根据本发明的预浸料坯、或根据本发明的方法生产的预浸料坯在制造纤维增强复合材料的细长结构件(尤其是翼梁或横梁)中的用途。
本发明还提供了制造纤维增强复合材料的结构件的方法，所述方法包括如下步骤：
(a)提供预浸料坯，所述预浸料坯包含主体和粉末涂料层，所述主体包含浸渍有基体树脂材料的纤维增强物层，所述粉末涂料层位于主体的至少一个主表面上并粘附至基体树脂材料，所述粉末涂料层包括至少部分地融合至基体树脂材料并从基体树脂材料向外突起的树脂粒子；
(b)将多个预浸料坯组装为层叠件，使得至少一个所述预浸料坯的粉末涂料层与相邻预浸料坯的粉末涂料层或基体树脂表面相邻，从而在预浸料坯之间形成至少一条空气通路；
(c)使该层叠件经受真空，从而使层叠件固结、并且从层叠件的相邻预浸料坯之间除去空气，所述至少一条空气通路使得预浸料坯之间的空气排出；以及
(d)使基体树脂材料固化，以形成结构件。
所述粉末涂料层对于沿涂料层的平面方向上的空气流动而言是多孔的。
在本专利申请文件中的术语“预浸料坯”不仅是指完全浸渍树脂的纤维，而且还指干燥和部分浸渍的产品，所述产品提供了受控量的树脂和纤维增强物，使其成为即用的模制材料，所述模制材料将在随后的加工和固化期间形成合适的纤维增强层压物。
本发明人基于以下发现推断本发明：所提供的预浸料坯(可为完全浸渍的预浸料坯)可具有整体和表面性能(bulk and surface properties)的组合，特别是高铺覆性和低表面粘着性，其可使空气由预浸料坯层叠件中的排出得以增强。所获得的为可在所得的固化纤维增强树脂基体复合材料中提供更低空隙含量的预浸料坯。由于其低的表面粘着性，因此可容易地对预浸料坯进行操作；并且由于其高的铺覆性，因此可将预浸料坯容易地铺设入具有三维轮廓的模具。预浸料坯在细长结构件(如翼梁或横梁)、尤其是风力涡轮机叶片翼梁盖的制造中具有特殊应用。
预浸料坯具有树脂粒子的涂料层，所述涂料层对于沿该涂料的平面方向上的空气流动而言是多孔的，粒子至少部分地融合至预浸料坯表面。
已经发现将树脂粒子和预浸料坯表面融合在一起提供了如下的组合：(i)对于沿涂料的平面方向上的空气流动而言，提供了粉末涂料层的有效多孔性，以及(ii)提供了粒子与预浸料坯之间的强键，以减少、最小化或防止树脂粒子从操作期间的预浸料坯以及模制期间的预浸料坯的铺设件(lay-up)中不经意地去粘附。
每个完全浸渍的预浸料坯片层在预浸料坯内部可具有低的初始空气含量(低于部分浸渍的预浸料坯)，这转而有助于降低固化的复合材料中的空隙的存在。
该完全浸渍的预浸料坯结构使得单向纤维保持正确的纵向对齐，并且横向或沿厚度方向的纤维几乎没有或完全没有变形。粉末涂料并未实质上影响纵向纤维对齐。这不仅增加了结构件的机械性能，特别是相对于使用半预浸料坯(其中存在未对齐的问题)的情况，而且相对于半预浸料坯降低了铺设时间，这是因为半预浸料坯在成形为预浸料坯层叠件时需要仔细定位，以尽量减少暴露在外的干燥纤维无意间的变形。完全浸渍的预浸料坯结构还避免了与使用半预浸料坯相关的失样及平面内波纹的问题。
因此，本发明的优选实施方式提供了预浸料坯材料，其浸渍有具有粘弹性的第一树脂，以获得高的铺覆性水平，并且纤维材料在制造过程中容易并且快速地浸渍。随后用树脂粉末对浸渍的预浸料坯进行涂覆，优选在上表面和下表面均进行涂覆，从而形成低粘着性的预浸料坯，所述预浸料坯具有温度耐受性的空气透过性粉末涂料。在一些实施方式中，所述涂料实质上覆盖表面，以防止底层树脂在储存和铺设中发生迁移。在其它实施方式中，所述涂料除局部的点以外实质上覆盖表面，以防止底层树脂在储存和铺设中发生迁移，在所述局部的点处，可省略所述涂料以提供粘着性树脂的小区域，从而足以使预浸料坯粘附至模具表面和其它材料堆叠层(pile)，而不降低预浸料坯的总体排气性能。
在一些实施方式中，所述粉末涂料也可由树脂材料组成，所述树脂材料可与基体树脂材料共聚。
粉末涂料包括从基体树脂材料向外突起的粒子，使得当多个预浸料坯被组装成层叠件时，至少一个预浸料坯的粉末涂料层与相邻预浸料坯的粉末涂料层或基体树脂表面相邻，所述粉末涂料层在预浸料坯之间形成至少一条空气通路。在预浸料坯层叠件真空固结(所述真空固结使得从层叠件的相邻预浸料坯之间除去空气)期间，所述至少一条空气通路使得预浸料坯之间的空气排出。
优选地，所述粉末涂料具有低的堆积密度。优选地，所述粉末涂料的熔点和玻璃化转变温度高于预浸料坯预期或指定的存储和铺设温度，以防止流动和粒子结块(sinter)，从而在铺设和随后的真空固结期间保持涂层的排气性能。这一涂层在固化期间提供了增强的空气透过性，而不产生过多的失样，从而保持纤维对齐。
粉末涂料可在基体树脂表面上形成连续或不连续的粒子层。
优选地，所述涂层随后在固化过程中熔融和/或溶解，并且可与基体树脂共固化，以避免未增强树脂的潜在的弱面(weak planes)。
对预浸料坯进行加热，以促进粉末的粘附，也可使用刷涂或气刀方法除去过量的、未粘附的粉末，从而在相应的预浸料坯表面上保留至少一个粘附的粉末层。该加热使得树脂粉末至少部分地融合至预浸料坯表面。
由于具有粉末涂料，因此可使用具有较低粘度、并且作为常规预浸料坯而言可能过于粘着而无法操作的树脂。这使得可在给定的应用温度下形成更具铺覆性的预浸料坯，并且更低的粘度允许碳增强物进行更快且更可靠的热熔融浸渍。
已经发现，已知用于通过粉末涂料方法进行的其它树脂涂料应用中的树脂对于涂覆预浸料坯而言是理想的，因为树脂可在升温固化步骤期间流动，随后与主基体树脂共固化。这些树脂材料被设计成不会在存储中结块，这些涂料树脂的玻璃化转变温度Tg和熔融温度Tm通常分别超过55℃。这样，所述涂层树脂在铺设温度下更具刚性，并且不具有结块和流动的趋势，从而在真空固结之前和真空固结期间保持粉末涂料的排气结构。与固态树脂膜或纤维网格布不同，各个粉末粒子不会增加预浸料坯的刚性，并且中心涂覆预浸料坯的铺覆性得以维持。不同于用于形成通道的固态树脂或在网格布纤维旁通过片层桥接效应(ply bridging effect)提供空气通路的纤维网格布，通过使用粉末涂覆，获得了更均匀的厚度，在随后的固结之后产生降低的纤维波纹度。
通过在铺设件的预浸料坯片层之间提供粉末涂料，对于给定的固结厚度而言，铺设件的层间排气性能被最大化，这是因为排气空间和多孔性集中在层间区域。粉末涂料提供了增强的层间透气性，而在固化过程中不产生过量厚度的固结，这是因为预浸料坯已被完全浸渍，并且随后仅在层间区域将提供空气输运渗透性的多孔性作为目标。
粉末涂料在预浸料坯材料的两个片层之间形成的多孔性提供了多个用于排出层间空气的空气网络。此外，粉末涂料具有非常均匀的厚度。这些结构特征共同提供了对局部层压或边缘压力的改善的耐受性，否则所述局部层压或边缘压力可能趋于在真空固结之前或真空固结期间引起早期树脂流动和气路闭锁。
相比于不存在粉末涂料时所需要的主基体树脂的相应性质而言，粉末涂料使得允许将具有较低粘度、更具粘着性的树脂用作主基体树脂，从而显出足够低的粘着性，使得预浸料坯可易于操作。因此，粉末涂覆的预浸料坯允许具有给定的粘着性的预浸料坯使用低粘度的主基质树脂。这提供了如下优点：这种较低粘度的树脂更容易热熔浸渍至纤维增强物中，在浸渍过程中提供更快的线速度。另外，与采用较高粘度的基体树脂的预浸料坯相比，由于使用了粘度较低的主基体树脂，所述预浸料坯更具铺覆性，并且所述预浸料坯可在较低的铺设温度下使用，可用于延长的工艺窗口。
粉末涂料可靠且均匀地粘附至所述低粘度的、具粘着性的主基体树脂，并且可易于以高的粉末负载可靠地覆盖整个表面。这一具有高的粉末负载的完全覆盖为预浸料坯表面上的粉末涂料层提供了增强的排气性能。
在本发明的一些优选实施方式中，粉末涂层可提供足够干燥且不具粘着性的表面，从而当预浸料坯绕制成卷时，相邻预浸料坯层并不互相粘附，并且在需要使用时，所述卷能够可靠地解绕。这使得无须交错地在层间放置脱模衬垫材料层(例如聚乙烯)而制造预浸料坯，从而通过消除这一消耗品浪费而降低成本。
根据本发明的优选实施方式，在预浸料坯浸渍后，以受控的量将具有受控粒度的树脂粉末涂布至一个或多个预浸料坯表面，得到如下的组合：(a)预浸料坯表面上的空气排气结构；以及(b)受控的粘着性水平和宽的温度范围内(例如10℃-45℃，这是预浸料坯铺设温度的通常温度范围)的操作性能。对粉末粒径进行选择，以得到良好的通气性能和随后的预浸料坯卷的存储性能。
在基体树脂固化期间，粉末粒子优选在升高的温度下熔融或溶解于基体树脂中，从而避免空气空隙，并避免由粒子引起的纤维取向混乱。粒子树脂和基体树脂在固化时可形成单相的固化树脂基体。
可对粉末粒子进行选择，使其具有第二功能性优点，例如增韧、阻燃性能、表面印纹减少、以及粘着性控制中的一个或多个。
在本发明的优选实施方式中，树脂粒子由固化后与基体树脂形成单相的树脂组成，例如包括热固性树脂或由热固性树脂组成的粒子。然而，粉末涂料层的另外的粒子可由其它材料组成，以提供额外的功能并为预浸料坯提供空气多孔性表面和低的粘着性，所述其它材料例如下列材料中的一种或多种：无机材料(例如用以提供增韧和/或阻燃性能)、热塑性树脂(例如用以提供增韧)或弹性材料(例如用以提供增韧)。
特别优选的粒子由经研磨的高分子量(Mw)环氧树脂组成。已经发现此类环氧树脂粒子可包含可固化的树脂组合物，所述可固化的树脂组合物中不包含固化剂。可采用该组合物，而最终固化的复合材料的机械性能无任何显著降低。或者，树脂粒子溶于基体树脂中并扩散入基体树脂，随后与基体树脂中的固化剂发生反应，所述固化剂还在粒子树脂与基体树脂共固化、从而共聚的过程中充当固化剂。
粉末粒子可具有足够高的Tg，从而在预浸料坯制造期间、以及随后以卷的形式储存预浸料坯期间对粉末进行加工和操作时，避免结块。不存在结块使得表面涂覆有粉末的预浸料坯保留透气性的排气通路，直至对预浸料坯进行铺设。
预浸料坯的粉末涂覆表面促进了预浸料坯片层在铺设和随后的真空固结过程中产生滑动。这提供了增强的铺覆性，并在铺设期间，尤其是当制造风力涡轮机叶片的翼梁盖时避免了片层桥接缺陷。
对预浸料坯的主基体树脂的粘度、粒子分布、以及制造应用进行选择，以避免粒子在预浸料坯制造和随后以卷形式的储存预浸料坯期间完全掺入树脂之中。粉末粒子仅粘附至预浸料坯的表面，使得当将预浸料坯片层在一起层压时，形成层间表面多孔性。
因此，本发明优选的实施方式允许生产高品质的预浸料坯，其可被全部浸渍或部分浸渍，具有直的纤维取向，并且不具有层内空隙，在层压、真空固结和固化之后通过在层压物层叠件的层间区域中提供透气性，将固化的任何失样和波纹降至最低。
根据本发明的另一方面，所述粉末涂料包含增韧添加剂材料，在预浸料坯加工期间(如制造纤维增强复合材料时)将所述添加剂材料随后分散至基体树脂材料中，并且作为用于纤维增强复合材料的增韧添加剂。
在一些实施方式中，增韧添加剂可在固化过程中熔融和/或溶解，并且随后可能发生相分离，形成精细分布的增韧区域。或者，在其它实施方式中，增韧添加剂可具有初始的精细分散，并且不会在固化过程中熔融或溶解，同时所述分散形成精细分布的增韧区域相。
该增韧粒子不仅可提供增强的韧性，而且还增加了如本文所述的加工期间的通气作用。
本发明人已经发现，使用热塑性或弹性粉末粒子的粉末涂料来提高断裂韧性还提高了通气作用，从而产生空隙含量更低的层压物。此外，在加工之后，于相邻预浸料坯片层之间提供了增韧的层间区域。通过将增韧粒子分散于层间区域，可有效地对复合层压物进行增韧，而无须将增韧添加剂分散于整个基体树脂中。
因为粉末粒子至少部分地覆盖了粘着性基体树脂材料并降低了预浸料坯表面的粘着性，其不仅可提高预浸料坯的通气性能，而且还可提高操作性能，即使将粒子完全压入或浸渍入基体树脂材料中也是如此。
可将增韧添加剂材料的粉末涂覆在预浸料坯的一个主表面或全部两个主表面上。通常，粉末粒子可包含热塑性树脂或弹性橡胶，例如选自于以下材料的一种或多种：嵌段共聚物、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚醚砜、聚芳酯、聚苯醚、聚醚醚酮、聚苯砜、丙烯酸类橡胶、硅酮橡胶、苯氧基热塑性塑料、聚酯、丁腈橡胶、或者已知对热固性复合材料进行增韧的其它聚合树脂粒子。
可将增韧添加剂材料的粉末完全或部分浸渍至预浸料坯的各个主表面中，或者不进行浸渍而是粘附至预浸料坯的各个主表面中。
通常，可将粉末粒子以5-80g/m2的涂覆重量进行涂布，但是也可使用更高的涂覆量以进一步提高断裂韧性。
在一些实施方式中，增韧粒子可与树脂材料混合，所述树脂材料可与基体树脂材料共聚，例如包含环氧树脂的树脂材料、或本文公开的任何其它可共聚的树脂。
粒径必须足够小，以实现韧性的改善；粒径通常小于250微米，例如50-200微米。
在一些实施方式中，增韧粒子的熔点低于预浸料坯的基体树脂材料的固化温度，从而提高粒子的分散性，并因此增韧。
已经发现，通过使用本文所述的增韧添加剂粉末涂料，复合材料的增韧参数GIC和GIIC增加了50％-200％，而其它机械性能并未降低。
在本发明的这一方面，目的在于提供增韧交错区域，以增加断裂韧度性能。传统上来讲，将热塑性塑料或弹性体分散在整个热固性树脂基体中。在层压物固化期间，这些热塑性塑料或弹性体在树脂基体内形成单独的橡胶相。这些相的存在通过以下多种不同的机制提高了韧性，即，裂缝桥接，剪切带和空穴作用。这一策略存在多个缺点：使用热塑性塑料或弹性体增加了体系的成本；树脂体系的粘度显著增加；降低了其它性能(如劲度相关的性能)。
根据本发明的这一方面，通过仅在该复合材料的层间区域提供增韧粒子，使得韧性增加，而使劲度相关性能最小程度地降低。此外，因为使用了更低净量的增韧添加剂，降低了材料成本，而树脂粘度保持不变。
附图说明
接下来参照附图，仅以示例的方式来对本发明的实施方式进行描述，其中：
图1为根据本发明第一实施方式的、用于形成纤维增强复合材料的预浸料坯的示意性剖面图；
图2为铺设件的示意性剖面图，所述铺设件包含两个图1所述预浸料坯的层叠件；
图3为根据本发明第二实施方式的、用于形成纤维增强复合材料的预浸料坯的示意性剖面图；
图4为铺设件的示意性剖面图，所述铺设件包含两个图3所述预浸料坯的层叠件；
图5为用于制造图3所述预浸料坯的装置的一个实施方式的示意性侧视图；
图6为用于制造图3所述预浸料坯的装置的另一实施方式的示意性侧视图；以及
图7为用于制造图3所述预浸料坯的装置的另一实施方式的示意性侧视图。
具体实施方式
参照图1和图2，示出了本发明第一实施方式所述的预浸料坯2。为了进行清楚说明，将附图中的一些尺寸进行放大，并且仅示出了一部分纤维。
预浸料坯2包含纤维增强物4的层，作为多个束或纤维捆(tows or fibrebundles)5示出，其实质上由基体树脂6完全浸渍。完全浸渍使得预浸料坯2相对的主表面8和10包含树脂表面。如本领域中已知的，树脂6通常为包含潜伏性固化剂的环氧官能树脂。也可使用其它树脂，特别是热固性树脂。纤维增强物4包含由玻璃、碳、芳族聚酰胺或类似材料制成的纤维14。纤维14是单向的(UD)，其取向为与图1和图2的图纸平面相垂直的共同纵向方向。优选地，预浸料坯2是细长的，并且在纵向方向上延伸，并且纤维增强物4的层为在预浸料坯2的纵向方向上延伸的单向纤维增强物。
最典型地，为了制造碳纤维结构元件(如翼梁盖)，纤维增强物4在环氧树脂或乙烯基酯树脂基体中包含100-900g/m2、更优选400-800g/m2、典型地为600g/m2的单向碳纤维。
最典型地，为了制造玻璃纤维结构元件(如翼梁盖)，纤维增强物4在环氧树脂或乙烯基酯树脂基体中包含500-2400g/m2、更优选1200-1600g/m2的单向玻璃纤维。
预浸料坯的厚度通常可为0.1mm-1.5mm。对于玻璃纤维、尤其是单向玻璃纤维而言，典型的预浸料坯的厚度为约1.2mm；而对于碳纤维、尤其是单向碳纤维而言，典型的预浸料坯的厚度为约0.6mm。
树脂材料的粉末涂料层16位于主体18的至少一个主表面8上，所述主体18包含纤维增强物4和基体树脂6。粉末涂料层16粘附至基体树脂6。通过主基体树脂6的固有粘着性并通过将粉末粒子至少部分地融合至主基体树脂的外表面，将粉末粒子粘附至主基体树脂的外表面。在图1和图2的实施方式中，粉末涂料层16仅位于主体18的一个主表面8上。
在示出的实施方式中，粉末涂料层16实质上覆盖至少一个主表面8。或者，粉末涂料层16部分地覆盖至少一个主表面8，并保留至少一些未覆盖区域20，仅如图1所示，所述未覆盖区域20暴露了基体树脂材料6。任选地，所述未覆盖区域20以相互间隔的阵列进行排列。
粉末涂料层16包含树脂粒子21，所述树脂粒子21的粒径通常为25-2000微米、任选50-1000微米、进一步任选75-750微米、更进一步任选100-600微米、又进一步任选175-500微米、更进一步任选250-500微米。优选地，粉末涂料层16的至少50％的粒子21的粒径为25-2000微米、任选50-1000微米、进一步任选75-750微米、更进一步任选100-600微米、又进一步任选175-500微米、更进一步任选250-500微米。
在图1至图4中，示意性地将粒子21示为球形。这纯粹是说明性的，所述粒子可为球形、或更通常地为不规则的三维形状。这种不规则的三维形状提供了以下优点：粒子被基体树脂浸湿的几率降低，从而浸没于基体树脂之内，并且如下文所述，不规则的形状还增加了粉末涂料层之间、或者粉末涂料层与基体树脂表面之间形成空气通路的倾向。
粒子21从基体树脂表面向外突出，并且通常对于粉末涂料层中至少大部分(50％)的粒子来说，大于50％、更通常大于75％的粒子高度被暴露在基体树脂表面以上。
树脂材料的粉末涂料层16的涂料重量通常为5-80克/平方米、任选5-50克/平方米、任选10-30克/平方米、进一步任选15-25克/平方米。
在一些实施方式中，所述粉末涂料层16包含粒径为250-500微米的粉末粒子21，所述粒径为250-500微米的粉末粒子21的涂料重量为15-25克/平方米；任选地，所述粉末涂料层16进一步包含粒径为2-100微米的另外的粉末粒子21，所述粒径为2-100微米的粉末粒子21的涂料重量为1-5克/平方米。较小的粒子21可置于较大的粒子21之间，以降低粉末涂覆树脂表面8的粘着性。
通常情况下，粉末涂料层16实质上包含位于主体18的主表面8上的粉末粒子21的单层。所述单层可以是连续或不连续的。粉末粒子21通常在主体18的主表面8处部分地嵌入至基体树脂材料6中。
通常，基体树脂材料6和粉末涂料层16的树脂材料均由热固性树脂组成，并且基体树脂材料6和粉末涂料层16的树脂材料通常均为环氧树脂。因此，最通常的是，基体树脂材料6和粉末涂料层16的树脂材料可共聚。
在优选的实施方式中，当粉末涂料层16的树脂材料与基体树脂材料6均处于熔融状态时，粉末涂料层16的树脂材料在基体树脂材料6中是可溶的。通常，粉末涂料层16的树脂材料具有比基体树脂材料6更高的熔点，另外，粉末涂料层16的树脂材料具有比基体树脂材料6更高的Tg。任选地，粉末的熔点低于85℃。
参照图2，将多个(例如如图所示的两个或者更多个)图1的预浸料坯2铺设为层叠件22，一个预浸料坯2的粉末涂料层16与层叠件22中相邻预浸料坯2的未涂覆基体树脂材料表面10相邻并接触。粉末涂料层16的粉末粒子21夹在相对的树脂表面10和8之间，并与树脂表面10和8相接触，在相邻的预浸料坯2的相对的树脂表面10和8之间提供一个或多个通路24。因此，空气可沿相邻的预浸料坯2中相对的树脂表面10和8之间的界面23自由通过在沿粉末涂料层16方向上的通路。
对粉末涂料层16中粉末粒子21的粒径和分布进行选择，从而提供对于待制造的产品的结构、面积和构造而言足够的空气输运通路，转而使得对于产品的任意给定区域而言的总体空气输运通路是足够的。已经发现，对于多种不同铺设构造而言，如上所述的粒子尺寸和分布可靠地提供了有效的空气除去作用，而不产生转而可导致空隙问题的树脂不混溶性。
在图3的另外的实施方式中，上述各粉末涂料层16分别位于具有上述结构的预浸料坯26的主体18两个相对的主表面8和10的每一面上。这使得当如图4所示将多个预浸料坯26铺设为层叠件28时，分别位于相对的预浸料坯表面10和8每一面上的两个粉末涂料层16在各成对的预浸料坯26之间接合在一起，从而在相邻预浸料坯26相对的粉末涂料层16之间提供一个或多个通路25。这一变化在基体树脂材料6的层之间提供了更高的通路含量，从而进一步提高相邻预浸料坯26之间的空气输运性能。
对于以上任一实施方式而言，当使经涂覆的预浸料坯2和26形成经绕制的预浸料坯卷时(其中，所述卷的相邻预浸料坯层的粉末涂料16彼此直接接触，或与相对的树脂表面10接触)，相邻的粉末涂料16、或涂料16和相对的树脂表面10实质上彼此不发生粘附，从而可避免使用层间脱模材料(如聚乙烯)。这降低了生产成本，并且不需要对层间脱模片层进行清理。
图1至图4的实施方式示出了完全浸渍的预浸料坯2和26，其中，实质上不存在干燥纤维，且实质上全部纤维增强物4均浸渍有基体树脂6。然而，本发明也可使用部分浸渍或甚至未浸渍的预浸料坯，其中存在树脂外表面，所述树脂外表面上涂覆有粉末涂料层16。这种部分浸渍的预浸料坯在外部树脂层之间可包含干燥纤维的中心层，或在树脂外表面中包含干燥的纤维通道。随着树脂外表面涂覆粉末涂料，并通过使粉末粒子至少部分地融合至树脂外表面，这种部分浸渍或未浸渍的预浸料坯可在至少一个树脂层附近包含一个或多个干燥纤维层。对于这些实施方式的任意一种而言，所述粉末涂料可控制树脂膜的粘着性，使其在更宽的温度范围内更加稳定，并且任选地，没有粉末的树脂区域可在一些应用需要时提供粘着性树脂点。
参照图5，示出了图3所述预浸料坯的制造方法的一个实施方式的示意性透视图。在示出的实施方式中，通过使用两个树脂膜，并且将纤维增强物4夹于其间，预浸料坯26通常通过从相对的两侧浸渍纤维增强物4而制造。在浸渍步骤中，每个树脂膜朝向纤维增强物4的层的中心进行浸渍，并且这两部分树脂在中心处汇合，以形成完全浸渍的预浸料坯，其中树脂6在纤维增强物4的整个厚度上延伸。在浸渍后，预浸料坯26的相对的主表面8和10通过相应的保护网(例如纸张)进行覆盖，从而暂时保护所述主表面免受意外损坏或沉积。
在可选的实施方式中，通过在两层纤维增强物之间提供树脂层，并且该树脂向外浸渍至纤维中而制造预浸料坯。在另一可选的实施方式中，通过在纤维增强物层之间的邻近位置提供树脂层，并且该树脂向外浸渍至纤维层的相邻表面之中而制造预浸料坯。
如图5所示(其中为了清楚地说明，示出了放大的尺寸)，通过成对轧辊(niproller)34将带有保护纸张30和32的预浸料坯26送向涂覆工段36。在涂覆工段36之前，通过部分地牵绕于各轧辊38和40、并分别卷绕至承接辊(take-up roll)42和44来除去保护纸张30和32。随后，将具有暴露的上表面8和下表面10的预浸料坯26运送通过涂覆工段36。
在涂覆工段36处，通过成对静电磁刷48将树脂材料粉末涂料的粒子46同步涂布至相对的主表面8和10，每一个所述静电磁刷朝向相应的待涂覆表面8和10。该静电磁刷48是本领域已知的。刮片(doctor blade)50对树脂材料粒子46向毛刷辊52上的加载进行控制，从而提供覆盖了预浸料坯26的整个表面8和10的粒子46的均匀层53。
随后，经涂覆的预浸料坯26通过红外辐射辐照工段51，在该工段处对粒子46的粉末涂料层53以及表面8、10进行加热，以使得粒子46至少部分地融合至预浸料坯26的基体树脂材料。辐照工段51包含一个或多个IR灯55，该IR灯55包含至少一个红外辐射源。将红外辐射从IR灯55施用至粉末涂料层53以及表面8、10，以将树脂加热至足以引起基体树脂和树脂粒子的经辐照的树脂表面熔融的表面温度。通常，将树脂加热到70℃-100℃的表面温度。粉末涂料层53和表面8、10曝露至红外辐射的时间通常为0.2秒-2秒、任选0.2秒-0.5秒。在30,000mm2的辐照区域内，IR灯55通常具有2kW-4kW的输出功率。通常，IR源与粉末涂料层53及表面8、10相隔开5mm-150mm的距离。通常，IR辐射沿纵向方向照射的长度为50mm-250mm、例如约100mm。虽然可采用相反的设置，或者IR源以及预浸料坯和粉末涂料层均可为静止的，但是在示出的实施方式中，IR源是静止的，并将预浸料坯和粉末涂料层运送穿过IR源。
经涂覆的预浸料坯26随后通过成对固结辊54，所述固结辊54通常具有由可脱模材料(如PTFE)构成的表面56。该固结辊54施加压力、并任选地加热，以确保粒子46牢固地融合并粘附至主基体树脂表面8和10，从而形成平整均一的涂料层53。可任选地对固结辊54进行加热，以促进粘附步骤，但其温度不引起进一步的树脂熔融或固化或者导致粒子浸没在基体树脂中，所述温度例如高于环境温度(20℃)直至高达40℃。
在可选的实施方式中，在固结步骤之后实施IR辐照步骤。在另外的可选实施方式中，在粉末涂布步骤之前实施IR辐照步骤，以在即将进行粉末涂布之前仅对预浸料坯表面进行加热。
随后将涂覆的预浸料坯26运送至背衬层施用工段58，此处将脱模材料(例如硅酮涂覆的纸或塑料材料，如聚乙烯或聚丙烯)的细长背衬网60和62施用至每一粉末涂覆的表面8和10。背衬网60和62各自从相应的卷筒64和66解绕，并且背衬网60、经涂覆的预浸料坯26和背衬网62的夹层结构(sandwich)65连续通过成对的施用辊67，并随后通过成对轧辊68。
所得到的组装件包含“粉末涂料树脂材料层/主基体树脂材料层中的包含纤维增强物的预浸料坯层/粉末涂料树脂材料层”的三层夹层结构69，所述夹层结构69暂时定位于背衬网层60和62之间。
如前所述，在一些实施方式中，当将预浸料坯绕制成卷时，粉末涂料树脂材料层不发生自粘附的情况下，可省去背衬网层60和62。
通常，预浸料坯2和26在纤维14取向的纵向方向上具有不确定的或未指定的长度，并且以卷的形式(例如卷绕在圆柱形芯上)提供。当用于制造如下文所述的细长结构件(如翼梁盖)时，预浸料坯2和26具有相对窄的宽度，从而使得可制造细长的翼梁或横梁。然而，可通过将具有未指定长度、初始较宽的片材成型来制造预浸料坯，所述片材随后被纵向分割为多根较窄的条，或进行切割以提供所期望的平面形状，每一情况均界定出相应的预浸料坯2。
参照图6，示出了制造图3所述预浸料坯的方法的另一实施方式的示意性透视图。在示出的实施方式中，就图5的实施方式而言，预浸料坯26在辊38和40处除去保护纸张30和32，随后将预浸料坯26输送通过两个连续的涂覆工段70和71。
在第一涂覆工段70和第二涂覆工段71处，通过在重力作用下将粉末分散至表面8和10上，将树脂材料的粉末涂料粒子46连续涂布至相对的主表面8和10。上表面8在第一涂覆工段70处涂覆之后，经涂覆的预浸料坯26通过红外辐射辐照工段73，如上对于图5的实施方式所述，在红外辐射辐照工段73处对粒子46的粉末涂料层和表面8加热，以使粒子46至少部分地融合至预浸料坯26的基体树脂材料。随后，经涂覆的预浸料坯26通过第一对固结辊72，任选地对固结辊72进行加热，固结辊72通常具有由可脱模材料(如PTFE)构成的表面75。固结辊72施加压力，并任选地加热，以确保粒子46牢固地融合并粘附至主基体树脂表面8，形成平整均一的涂料层。随后预浸料坯26通过第一翻转辊73，翻转180度的角度，先前的下表面10成为上表面。在第一翻转辊73处，使用脱模材料(例如硅酮涂覆的纸或塑料材料，如聚乙烯或聚丙烯)的第一细长背衬网74覆盖涂覆有放射状外层粉末的表面8，将所述第一细长背衬网74施用至经粉末涂覆的表面8。背衬网74自卷筒76解绕。
随后，通过如下对此时翻转后的上表面10进行涂覆：在第二涂覆工段71处，通过在重力作用下将粉末分散至表面上，而将树脂材料的粉末涂料粒子46涂布至表面10。随后，使双面的经粉末涂覆的预浸料坯26通过红外辐射辐照工段77，如上对于图5的实施方式所述，在红外辐射辐照工段77处对粒子46的粉末涂料层和表面10加热，以使粒子46至少部分地融合至预浸料坯26的基体树脂材料。随后，经涂覆的预浸料坯26通过第二对固结辊78，任选地对固结辊78进行加热，通常固结辊78具有由可脱模材料(如PTFE)构成的表面80。固结辊78施加压力，并任选地加热，从而确保粒子46牢固地融合并粘附至主基体树脂表面10，以形成平整均一的涂层。随后，预浸料坯26通过第二翻转辊82，以翻转180度的角度，先前的下表面8再次成为上表面。随后将双面的经粉末涂覆的预浸料坯26和脱模材料的背衬网74的组装件运送至背衬层施用工段84，在此处将脱模材料(例如硅酮涂覆的纸或塑料材料，如聚乙烯或聚丙烯)的第二细长背衬网86施用至粉末涂覆表面10。所述背衬网86从相应的卷筒88解绕，并且使第一背衬网74、经涂覆的预浸料坯2和第二背衬网86在成对的施用辊90之间连续通过。
在可选的实施方式中，在各自的固结步骤之后实施每个IR辐照步骤。在另外的可选实施方式中，在粉末涂布步骤之前实施IR辐照步骤，以在即将进行粉末涂布之前仅对预浸料坯表面加热。
参照图7，示出了制造图3所述预浸料坯的方法的另一实施方式的示意性透视图。在示出的实施方式中，就图5的实施方式而言，预浸料坯26在辊38和40处除去保护纸张30和32，随后将预浸料坯26输送通过涂覆工段100，所述涂覆工段100用相应的粉末涂料层同时对表面8和10进行涂覆。
在涂覆工段100处，通过相应的摩擦静电喷枪102，将树脂材料粉末涂料的粒子46同时涂布至相对的主表面8和10，所述摩擦静电喷枪102中的每一喷枪分别将粉末喷涂至相对的预浸料坯表面8和10上。摩擦电喷枪102位于实质上封闭的喷涂室104内，所述喷涂室104具有上游开口106和下游开口108，用于接收和输出预浸料坯26。在喷涂室104的底部设置了收集器136，用于收集过量喷涂的粉末。每个摩擦静电喷枪102的下游分别为来自各相应的喷嘴114和116的喷气流110和112，所述喷嘴反向朝向上游方向的相应的预浸料坯表面8和10。喷气流110和112迫使粉末粒子46逆着运送预浸料坯26的下游方向而向上，从而使得粉末粒子46均匀涂覆在相应的预浸料坯表面8和10上。
随后，经涂覆的预浸料坯26通过红外辐射辐照工段107，如上对于图5的实施方式所述，在红外辐射辐照工段107处，通过来自IR灯109的IR辐射对粒子46的粉末涂料层以及表面8、10加热，以使粒子46至少部分地融合至预浸料坯26的基体树脂材料。随后，经涂覆的预浸料坯26通过成对固结辊118，任选地对固结辊118进行加热，固结辊118通常具有由可脱模材料(如PTFE)构成的表面120。该固结辊118施加压力，并任选地加热，以确保粒子46牢固地粘附至主基体树脂表面8和10，以形成平整均一的涂料层。
在可选的实施方式中，在固结步骤之后实施IR辐照步骤。在另外的可选实施方式中，在粉末涂布步骤之前实施IR辐照步骤，以在即将进行粉末涂布之前仅对预浸料坯表面加热。
随后，将经涂覆的预浸料坯26运送至背衬层施用工段122，在此处将脱模材料(例如硅酮涂覆的纸或塑料材料，如聚乙烯或聚丙烯)的细长背衬网124和126施用至各粉末涂覆表面8和10。背衬网124和126分别从相应的卷筒128和130解绕，随后使背衬网124、经涂覆的预浸料坯26和背衬网126的夹层结构连续通过成对施用辊132，并随后通过成对轧辊134。
为了由本发明的预浸料坯制造纤维增强基体树脂复合材料，将预浸料坯层压为层叠件，并随后进行真空固结和固化。
如图2和图4所示，在预浸料坯铺设期间，将各粉末涂料层置于粉末涂料层相邻处；或者若存在的话，将各粉末涂料层置于层叠件相邻预浸料坯的主基体树脂表面相邻处。所得到的铺设件(特别是用于形成翼梁的铺设件)可包含单个平面主体，但也可使用其它的形状和构造。为了对翼梁沿其长度的弯曲模量进行改变，已知的是改变部件的宽度。在这种情况下，也可从更宽的片材切割出梯形或三角形的部件以及多个平行条带，以避免任何预浸料坯材料的浪费。
预浸料坯的粉末涂料层具有空气输运特性，从而当形成预浸料坯的多层层叠件，并使所述多层层叠件在固结步骤中经受真空时，可容易地抽出存在于预浸料坯表面附近和预浸料坯片层之间的界面处的空气。
特别而言，对粉末涂料层的树脂进行选择，使其具有相对高的粘度和相对低的粘着性，从而在相邻的预浸料坯之间提供空气通路，所述空气通路在真空固结期间得以保留；而相比之下，对预浸料坯的主基体树脂进行选择，使其具有相对低的粘度和相对高的粘着性。
通常，对主基体树脂和单向纤维的组合进行选择，从而在(a)纵向长度方向上(其为单向纤维取向的方向)以及(b)与其正交的横向方向上提供相对高的可铺覆性和低的劲度。粉末涂料层防止相邻的预浸料坯层过早地相互粘结或粘结至模具表面，甚至可允许预浸料坯层在铺设后相互滑动，并且预浸料坯的可铺覆性不因为粉末涂料层的存在而减弱。
粉末涂料层提供了表面粗糙度，在粉末粒子之间引入通路，从而使铺设的层叠件中相邻预浸料坯片层的主基体树脂表面之间的间隔的产生和保持得以增强。所述通路起到沿铺设件长度和跨越铺设件宽度提供空气通路的作用，从而在真空固结期间大大提高了除去空气的能力。这又转而提供了降低的空隙含量。
当制造纤维增强树脂基体复合材料的制品时，在随后的固化期间，预浸料坯经受升高的固化温度。这导致基体树脂发生流动，同时使得树脂粒子熔融或溶解于树脂基体中。粒子的树脂熔融或溶解于基体树脂中，形成树脂混合物，所述树脂混合物至少在预浸料坯的外表面上是实质上均匀的。随后该树脂混合物发生固化，粒子的树脂与基体树脂发生共固化，形成固化的共聚物。因此，在最终的固化复合材料中，最终固化的树脂基体为单相、实质上均匀的树脂基体，具有实质上均一且高的机械性能。
本发明的预浸料坯在制造作为公模(male moulded)翼梁的一部分的碳纤维或玻璃纤维翼梁盖中具有特定应用，其包含翼梁和抗剪腹板组装件，用于在常规已知的叶片制造技术中使用预浸料坯制造的风力涡轮机叶片。或者，可将碳纤维或玻璃纤维翼梁盖成型为独立产品，例如与使用常规树脂灌注而制造的风力涡轮机叶片组合使用。本发明的预浸料坯也可用于制造厚截面单向纤维增强复合材料层压物的其它应用。
本发明的预浸料坯尤其能够生产公模翼梁中的低空隙含量碳纤维层压物。
当制造细长结构件整体成型于产品的其它复合层压部件内部的产品时(例如风力涡轮机叶片，其中，每一单向翼梁被双轴复合材料所包围)，通过预浸料坯的层叠可促进空气的抽出，从而在真空固结阶段期间形成由干燥纤维增强物包围的细长结构件。这些干燥纤维具有高的渗透性，允许在大型复合模塑中将被截留的气体输送回真空源。该干燥纤维增强物可存在于部分浸渍的预浸料坯(如半预浸料坯)中，或存在于如本申请人的材料的产品中，所述材料包含具有干燥纤维外表面的离散中心树脂层。
当使预浸料坯成型为用于形成细长结构件(诸如翼梁)的多层层叠件时，通常将2-30层单向预浸料坯层进行层叠，从而提供单向材料的厚度。根据翼梁的设计，随后添加多轴向材料，再加入重复的单向预浸料坯层，再将另外的通常为2-30层的单向预浸料坯层进行层叠，从而在翼梁盖中为单向材料提供进一步的厚度。可重复这一过程，使得最后翼梁盖的最终厚度为约25-75mm。
其目的在于：在翼梁盖中使单向材料的量最大化，但在关键点添加了多轴向纤维，以防止翼梁盖承受低的横向抗弯曲性；向网提供足够的剪切传导和扭转刚性；限制单向材料的厚度，以防止单向层叠件发生剪切裂缝。一般来说，与使用碳单向预浸料坯相比，如果使用玻璃纤维单向预浸料坯，则单向元件的厚度更大。
在特别优选的实施方式中，制造了用于风力涡轮机叶片的翼梁，其含有玻璃单向纤维部分，所述部分通常由约10-25层的预浸料坯层层叠在一起形成，提供了10-30mm的单向厚度以及20-100mm的最终翼梁盖厚度。在另一优选的实施方式中，制造了用于风力涡轮机叶片的翼梁，所述翼梁含有碳单向纤维部分，所述部分通常由约6-40层的预浸料坯层层叠在一起形成，提供了3-20mm的单向厚度和20-60mm的最终厚度。
已经发现，尤其是当包含预浸料坯主体和至少一个粉末涂料层的预浸料坯具有0.5mm-0.85mm、任选0.6mm-0.8mm的总厚度时，特别是当制造碳纤维结构复合材料(例如翼梁盖)时，可实现高排放和低失样的组合。低失样提供了如下优点：在真空固结和固化期间，预浸料坯层压物不会显示出褶皱。由于褶皱在视觉上不雅观而且显著降低了复合材料的结构性能，此类褶皱是不可接受的。

Claims (125)

1.一种用于制造纤维增强复合材料的预浸料坯，所述预浸料坯包含主体和粉末涂料层，所述主体包含浸渍有基体树脂材料的纤维增强物层，所述粉末涂料层位于所述主体的至少一个主表面上，并粘附至所述基体树脂材料，所述粉末涂料层包含至少部分地融合至所述基体树脂材料并从所述基体树脂材料向外突起的树脂粒子，并且所述粉末涂料层对于沿所述粉末涂料层的平面方向上的空气流动而言是多孔的。
2.如权利要求1所述的预浸料坯，其中，所述主体具有两个相对的主表面，并且所述粉末涂料层位于全部两个主表面上。
3.如权利要求1或2所述的预浸料坯，其中，所述粉末涂料层实质上覆盖所述至少一个主表面。
4.如权利要求1或2所述的预浸料坯，其中，所述纤维增强物层被所述基体树脂材料完全浸渍。
5.如权利要求1或2所述的预浸料坯，其中，所述预浸料坯是细长的，在纵向方向上延伸，并且所述纤维增强物层为在所述预浸料坯的纵向方向上延伸的单向纤维增强物。
6.如权利要求1或2所述的预浸料坯，其中，所述粉末涂料层包含具有如下粒径的粒子：25-2000微米。
7.如权利要求6所述的预浸料坯，其中，所述粒径为50-1000微米。
8.如权利要求7所述的预浸料坯，其中，所述粒径为75-750微米。
9.如权利要求8所述的预浸料坯，其中，所述粒径为100-600微米。
10.如权利要求9所述的预浸料坯，其中，所述粒径为175-500微米。
11.如权利要求10所述的预浸料坯，其中，所述粒径为250-500微米。
12.如权利要求6所述的预浸料坯，其中，所述粉末涂料层至少50%的粒子为具有如下粒径的粒子：25-2000微米。
13.如权利要求12所述的预浸料坯，其中，所述粉末涂料层至少50%的粒子为具有如下粒径的粒子：50-1000微米。
14.如权利要求13所述的预浸料坯，其中，所述粉末涂料层至少50%的粒子为具有如下粒径的粒子：75-750微米。
15.如权利要求14所述的预浸料坯，其中，所述粉末涂料层至少50%的粒子为具有如下粒径的粒子：100-600微米。
16.如权利要求15所述的预浸料坯，其中，所述粉末涂料层至少50%的粒子为具有如下粒径的粒子：175-500微米。
17.如权利要求16所述的预浸料坯，其中，所述粉末涂料层至少50%的粒子为具有如下粒径的粒子：250-500微米。
18.如权利要求1或2所述的预浸料坯，其中，所述粉末涂料层具有5-80克/平方米的涂料重量。
19.如权利要求18所述的预浸料坯，其中，所述粉末涂料层具有5-50克/平方米的涂料重量。
20.如权利要求19所述的预浸料坯，其中，所述粉末涂料层具有10-30克/平方米的涂料重量。
21.如权利要求20所述的预浸料坯，其中，所述粉末涂料层具有15-25克/平方米的涂料重量。
22.如权利要求1或2所述的预浸料坯，其中，所述粉末涂料层实质上包含位于所述主体的所述主表面上的粉末粒子单层。
23.如权利要求22所述的预浸料坯，其中，所述单层为连续或不连续的。
24.如权利要求1或2所述的预浸料坯，其中，所述粉末涂料层包含粉末粒子，所述粉末粒子在所述主体的所述主表面处部分嵌入至所述基体树脂材料中。
25.如权利要求1或2所述的预浸料坯，其中，所述粉末涂料层包含粒径为250-500微米的粉末粒子，所述粒径为250-500微米的粉末粒子具有15-25克/平方米的涂料重量。
26.如权利要求25所述的预浸料坯，其中，所述粉末涂料层进一步包含粒径为2-100微米的另外的粉末粒子，所述粒径为2-100微米的另外的粉末粒子具有1-5克/平方米的涂料重量。
27.如权利要求1或2所述的预浸料坯，其中，所述预浸料坯包含所述主体和至少一个所述粉末涂料层，具有0.5 mm-0.85 mm的总厚度。
28.如权利要求27所述的预浸料坯，其中，所述总厚度为0.6 mm-0.8 mm。
29.如权利要求1或2所述的预浸料坯，其中，所述树脂粒子包含能够与所述基体树脂材料共聚的树脂材料。
30.如权利要求29所述的预浸料坯，其中，所述基体树脂材料和所述粉末涂料的树脂材料均由热固性树脂构成。
31.如权利要求29所述的预浸料坯，其中，所述粒子的树脂和所述基体树脂在固化时形成单相的固化树脂基体。
32.如权利要求29所述的预浸料坯，其中，所述基体树脂材料和所述粉末涂料的树脂材料各自为环氧树脂。
33.如权利要求1或2所述的预浸料坯，其中，所述粉末涂料的树脂材料具有比所述基体树脂材料更高的熔点。
34.如权利要求33所述的预浸料坯，其中，所述粉末的熔点低于85℃。
35.如权利要求1或2所述的预浸料坯，其中，所述粉末涂料的树脂材料具有比所述基体树脂材料更高的Tg。
36.如权利要求1或2所述的预浸料坯，其中，对于所述粉末涂料层中至少50%的粒子而言，大于50%的粒子高度被暴露在所述基体树脂表面以上。
37.如权利要求1或2所述的预浸料坯，所述预浸料坯被成型为经绕制的所述预浸料坯的卷，其中所述卷的相邻预浸料坯层的所述粉末涂料层彼此直接接触，相邻的所述粉末涂料层实质上彼此未相互粘附。
38.一种生产用于制造纤维增强复合材料的预浸料坯的方法，所述方法包括如下步骤：
（a）提供基底，所述基底包含浸渍有基体树脂材料的纤维增强物层；
（b）将粉末涂料层涂布至所述纤维增强物层的至少一个主表面，所述粉末涂料层包含树脂粒子；以及
（c）对至少一个所述粉末涂料层和所述至少一个主表面进行加热，以将所述树脂粒子至少部分地融合至所述基体树脂材料，经融合的树脂粒子从所述基体树脂材料向外突起，并且所述粉末涂料层对于沿所述粉末涂料层的平面方向上的空气流动而言是多孔的。
39.如权利要求38所述的方法，其中，在涂布步骤（b）中，通过静电磁刷、通过重力或通过摩擦静电喷枪将所述粉末涂料粒子涂布至所述至少一个主表面。
40.如权利要求38或39所述的方法，其中，在加热步骤（c）中，将来自至少一个红外辐射源的红外辐射施用至粉末涂料层和至少一个主表面，以将树脂加热至足以引起所述基体树脂和所述树脂粒子的经辐照的树脂表面熔融的表面温度。
41.如权利要求40所述的方法，其中，将所述树脂加热至70℃-100℃的表面温度。
42.如权利要求41所述的方法，其中，所述粉末涂料层和所述至少一个主表面曝露至所述红外辐射的时间为0.2秒-2秒。
43.如权利要求42所述的方法，其中，所述曝露至所述红外辐射的时间为0.2秒-0.5秒。
44.如权利要求40所述的方法，其中，将来自至少一个红外辐射源的所述红外辐射施用于30,000 mm2的辐照区域内，具有2 kW-4 kW的输出功率。
45.如权利要求44所述的方法，其中，所述至少一个红外辐射源与所述粉末涂料层及所述至少一个主表面相隔开5mm-150mm的距离。
46.如权利要求40所述的方法，其中，在加热步骤（c）中，所述至少一个红外辐射源是静止的，并将所述基底和所述粉末涂料层运送穿过所述至少一个红外辐射源。
47.如权利要求38或39所述的方法，所述方法在涂布步骤（c）之后进一步包含下述步骤（d）：向所述粉末涂料的粒子施加压力，使得所述粉末粒子固结到所述至少一个主表面中，从而使得所述粉末粒子部分地嵌入至所述主表面。
48.如权利要求47所述的方法，其中，在步骤（c）中，由成对的辊施加所述压力，所述粉末涂覆的基底从所述成对的辊之间通过。
49.如权利要求48所述的方法，其中，对所述辊进行加热。
50.如权利要求48所述的方法，其中，所述辊具有PTFE表面。
51.如权利要求38或39所述的方法，其中，所述基底具有两个相对的主表面，并且在步骤（b）中，将所述粉末涂料层涂布至全部两个主表面。
52.如权利要求38或39所述的方法，其中，在步骤（b）中，涂布所述粉末涂料层，从而使得实质上覆盖所述至少一个主表面。
53.如权利要求38或39所述的方法，其中，在所述基底中，所述纤维增强物层被所述基体树脂材料完全浸渍。
54.如权利要求38或39所述的方法，其中，所述基底是细长的，并沿纵向方向延伸，所述纤维增强物层为在所述基底的纵向方向上延伸的单向纤维增强物。
55.如权利要求38或39所述的方法，其中，在步骤（b）中，所述粉末涂料层包括具有如下粒径的粒子：25-2000微米。
56.如权利要求55所述的方法，其中，所述粒径为50-1000微米。
57.如权利要求56所述的方法，其中，所述粒径为75-750微米。
58.如权利要求57所述的方法，其中，所述粒径为100-600微米。
59.如权利要求58所述的方法，其中，所述粒径为175-500微米。
60.如权利要求59所述的方法，其中，所述粒径为250-500微米。
61.如权利要求55所述的方法，其中，所述粉末涂料层至少50%的粒子为具有如下粒径的粒子：25-2000微米。
62.如权利要求61所述的方法，其中，所述粉末涂料层至少50%的粒子为具有如下粒径的粒子：50-1000微米。
63.如权利要求62所述的方法，其中，所述粉末涂料层至少50%的粒子为具有如下粒径的粒子：75-750微米。
64.如权利要求63所述的方法，其中，所述粉末涂料层至少50%的粒子为具有如下粒径的粒子：100-600微米。
65.如权利要求64所述的方法，其中，所述粉末涂料层至少50%的粒子为具有如下粒径的粒子：175-500微米。
66.如权利要求65所述的方法，其中，所述粉末涂料层至少50%的粒子为具有如下粒径的粒子：250-500微米。
67.如权利要求38或39所述的方法，其中，在步骤（b）中，涂布所述粉末，使得所述粉末涂料层具有5-80克/平方米的涂料重量。
68.如权利要求67所述的方法，其中，所述粉末涂料层具有5-50克/平方米的涂料重量。
69.如权利要求68所述的方法，其中，所述粉末涂料层具有10-30克/平方米的涂料重量。
70.如权利要求69所述的方法，其中，所述粉末涂料层具有15-25克/平方米的涂料重量。
71.如权利要求38或39所述的方法，其中，在步骤（b）中，涂布所述粉末，使得所述粉末涂料层实质上包含位于所述纤维增强物层的所述主表面上的粉末粒子单层。
72.如权利要求71所述的方法，其中，所述单层为连续或不连续的。
73.如权利要求38或39所述的方法，其中，所述粉末涂料层包含粒径为250-500微米的粉末粒子，所述粒径为250-500微米的粉末粒子具有15-25克/平方米的涂料重量。
74.如权利要求73所述的方法，其中，所述粉末涂料层进一步包含粒径为2-100微米的另外的粉末粒子，所述2-100微米的另外的粉末粒子具有1-5克/平方米的涂料重量。
75.如权利要求38或39所述的方法，其中，所述预浸料坯包含所述基底和所述至少一个粉末涂料层，具有0.5 mm-0.85 mm的总厚度。
76.如权利要求75所述的方法，其中，所述总厚度为0.6 mm-0.8 mm。
77.如权利要求38或39所述的方法，其中，所述粒子包含能够与所述基体树脂材料共聚的树脂材料。
78.如权利要求77所述的方法，其中，所述基体树脂材料和所述粉末涂料的树脂材料均由热固性树脂构成。
79.如权利要求77所述的方法，其中，所述粒子的树脂和所述基体树脂在固化时形成单相的固化树脂基体。
80.如权利要求77所述的方法，其中，所述基体树脂材料和所述粉末涂料的树脂材料各自为环氧树脂。
81.如权利要求38或39所述的方法，其中，所述粉末涂料的树脂材料具有比所述基体树脂材料更高的熔点。
82.如权利要求81所述的方法，其中，所述粉末的熔点低于85℃。
83.如权利要求38或39所述的方法，其中，所述粉末涂料的树脂材料具有比所述基体树脂材料更高的Tg。
84.如权利要求38或39所述的方法，其中，对于所述粉末涂料层中至少50%的粒子而言，大于50%的粒子高度被暴露在所述基体树脂表面以上。
85.如权利要求38或39所述的方法，所述方法在步骤（c）之后进一步包括以下步骤：将所述粉末涂覆的基底进行绕制以形成所述预浸料坯的卷，其中所述卷的相邻预浸料坯层的所述粉末涂料层彼此直接接触，相邻的所述粉末涂料层实质上彼此未相互粘附。
86.一种制造纤维增强复合材料结构件的方法，所述方法包括如下步骤：
（a）提供多个权利要求1-37中任一项所述的预浸料坯或根据权利要求38-85中任一项所述的方法生产的预浸料坯；
（b）将所述多个预浸料坯组装为层叠件，从而使得至少一个所述预浸料坯的粉末涂料层与相邻预浸料坯的粉末涂料层或基体树脂表面相邻，从而在所述预浸料坯之间形成至少一条空气通路；
（c）使所述层叠件经受真空，从而使所述层叠件固结、并且从所述层叠件的所述相邻预浸料坯之间除去空气，所述至少一条空气通路使得所述预浸料坯之间的空气排出；以及
（d）使所述基体树脂材料固化，形成所述结构件。
87.权利要求1-37中任一项所述的预浸料坯或根据权利要求38-85中任一项所述的方法生产的预浸料坯在制造纤维增强复合材料细长结构件中的用途。
88.如权利要求87所述的用途，其中，所述纤维增强复合材料细长结构件为翼梁或横梁。
89.一种制造纤维增强复合材料结构件的方法，所述方法包括如下步骤：
（a）提供预浸料坯，所述预浸料坯包含主体和粉末涂料层，所述主体包含浸渍有基体树脂材料的纤维增强物层，所述粉末涂料层位于所述主体的至少一个主表面上，并粘附至所述基体树脂材料，所述粉末涂料层包含至少部分地融合至所述基体树脂材料并从所述基体树脂材料向外突起的树脂粒子；
（b）将多个所述预浸料坯组装为层叠件，从而使得至少一个所述预浸料坯的所述粉末涂料层与相邻预浸料坯的粉末涂料层或基体树脂表面相邻，从而在所述预浸料坯之间形成至少一条空气通路；
（c）使所述层叠件经受真空，从而使所述层叠件固结、并且从所述层叠件的所述预浸料坯之间除去空气，所述至少一条空气通路使所述预浸料坯之间的空气排出；以及
（d）使所述基体树脂材料固化，形成所述结构件。
90.如权利要求89所述的方法，其中，所述主体具有两个相对的主表面，并且所述粉末涂料层位于全部两个主表面上。
91.如权利要求89或90所述的方法，其中，所述粉末涂料层实质上覆盖所述至少一个主表面。
92.如权利要求89或90所述的方法，其中，所述纤维增强物层被所述基体树脂材料完全浸渍。
93.如权利要求89或90所述的方法，其中，所述预浸料坯是细长的，在纵向方向上延伸，并且所述纤维增强物层为在所述预浸料坯的纵向方向上延伸的单向纤维增强物。
94.如权利要求89或90所述的方法，其中，所述粉末涂料层包含具有如下粒径的粒子：25-2000微米。
95.如权利要求94所述的方法，其中，所述粒径为50-1000微米。
96.如权利要求95所述的方法，其中，所述粒径为75-750微米。
97.如权利要求96所述的方法，其中，所述粒径为100-600微米。
98.如权利要求97所述的方法，其中，所述粒径为175-500微米。
99.如权利要求98所述的方法，其中，所述粒径为250-500微米。
100.如权利要求94所述的方法，其中，所述粉末涂料层至少50%的粒子为具有如下粒径的粒子：25-2000微米。
101.如权利要求100所述的方法，其中，所述粉末涂料层至少50%的粒子为具有如下粒径的粒子：50-1000微米。
102.如权利要求101所述的方法，其中，所述粉末涂料层至少50%的粒子为具有如下粒径的粒子：75-750微米。
103.如权利要求102所述的方法，其中，所述粉末涂料层至少50%的粒子为具有如下粒径的粒子：100-600微米。
104.如权利要求103所述的方法，其中，所述粉末涂料层至少50%的粒子为具有如下粒径的粒子：175-500微米。
105.如权利要求104所述的方法，其中，所述粉末涂料层至少50%的粒子为具有如下粒径的粒子：250-500微米。
106.如权利要求89或90所述的方法，其中，所述粉末涂料层具有8-80克/平方米的涂料重量。
107.如权利要求106所述的方法，其中，所述粉末涂料层具有5-50克/平方米的涂料重量。
108.如权利要求107所述的方法，其中，所述粉末涂料层具有10-30克/平方米的涂料重量。
109.如权利要求108所述的方法，其中，所述粉末涂料层具有15-25克/平方米的涂料重量。
110.如权利要求89或90所述的方法，其中，所述粉末涂料层实质上包含位于所述主体的所述主表面上的粉末粒子单层。
111.如权利要求110所述的方法，其中，所述单层任选为连续或不连续的。
112.如权利要求89或90所述的方法，其中，所述粉末涂料层包含粉末粒子，所述粉末粒子在所述主体的主表面处部分嵌入至所述基体树脂材料中。
113.如权利要求89或90所述的方法，其中，所述粉末涂料层包含粒径为250-500微米的粉末粒子，所述粒径为250-500微米的粉末粒子具有15-25克/平方米的涂料重量。
114.如权利要求113所述的方法，其中，所述粉末涂料层进一步包含粒径为2-100微米的另外的粉末粒子，所述粒径为2-100微米的另外的粉末粒子具有1-5克/平方米的涂料重量。
115.如权利要求89或90所述的方法，其中，所述预浸料坯包含所述主体和至少一个所述粉末涂料层，具有0.5 mm-0.85mm的总厚度，所述粒子包含树脂材料。
116.如权利要求115所述的方法，其中，所述总厚度为0.6 mm-0.8 mm。
117.如权利要求89或90所述的方法，其中，所述粒子包含能够与所述基体树脂材料共聚的树脂材料。
118.如权利要求117所述的方法，其中，所述基体树脂材料和所述粉末涂料的树脂材料均由热固性树脂构成。
119.如权利要求117所述的方法，其中，所述粒子的树脂和所述基体树脂在固化时形成单相的固化树脂基体。
120.如权利要求117所述的方法，其中，所述基体树脂材料和所述粉末涂料的树脂材料各自为环氧树脂。
121.如权利要求89或90所述的方法，其中，所述粉末涂料的树脂材料具有比所述基体树脂材料更高的熔点。
122.如权利要求121所述的方法，其中，所述粉末的熔点低于85℃。
123.如权利要求89或90所述的方法，其中，所述粉末涂料的树脂材料具有比所述基体树脂材料更高的Tg。
124.如权利要求89或90所述的方法，其中，对于所述粉末涂料层中至少50%的粒子而言，大于50%的粒子高度被暴露在所述基体树脂表面以上。
125.如权利要求89或90所述的方法，其中，所述粉末涂料层对于沿所述粉末涂料层的平面方向上的空气流动而言是多孔的。
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