CN114901752A - 用于复合零件的抗uv性表面材料 - Google Patents
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Abstract
一种表面材料，其可以提供改进的抗UV性，同时提供良好的表面特性。该表面材料包括由可固化树脂组合物形成的树脂层，该可固化树脂组合物含有：(A)一种或多种脂环族环氧树脂，其每分子各自具有两个或更多个环氧基团；(B)环氧胺加合物，其每分子具有两个或更多个环氧基团并且通过(i)每分子具有两个或更多个脂环族环氧基团的环氧化合物与(ii)每分子具有两个或更多个氨基的胺化合物的反应获得；(C)固化剂和/或催化剂；(D)陶瓷微球；以及(E)流动控制剂，其呈不是陶瓷微球的无机颗粒的形式。
Description
具体实施方式
纤维增强的聚合物基质复合材料(PMC)是高性能结构材料，其通常用于需要对腐蚀性环境的抗性、高强度、和/或低重量的应用中。此类应用的实例包括飞行器部件(例如，机尾、机翼、机身和螺旋桨)、高性能汽车、船壳和自行车车架。用于航空航天应用的复合结构零件典型地包括通常称为“表面膜”的保护性外膜，以在涂漆之前为复合结构提供所需的性能特征。此种表面膜用于改进结构零件的表面质量，同时减少劳动力、时间和成本。在结构零件的制造期间，通常使表面膜与纤维增强的聚合物基质复合材料共固化。
由于芳香族环氧树脂的优异的机械特性，常规的基于环氧树脂的表面膜主要基于芳香族环氧树脂。芳香族环氧树脂的特征在于在环氧树脂中具有芳香族苯环结构。基于双酚的环氧树脂是最常见的基于表氯醇(ECH)与双酚A反应的环氧树脂，称为双酚A二缩水甘油醚(BADGE、或DGEBA)。酚醛清漆环氧树脂是衍生自表氯醇与酚醛清漆(novolak)的反应的另一种常见的芳香族环氧树脂，诸如环氧苯酚酚醛清漆(EPN)或环氧甲酚酚醛清漆(ECN)。
已发现，此类常规表面膜缺乏抗紫外光(UV)性，使得在暴露于UV辐射之后，它们显示出颜色改变和/或表面降解，即，粉化和涂漆粘着力的损失。据信，基于芳香族环氧树脂的表面材料由于芳香族环氧树脂是良好的发色团的事实而易受来自紫外光(UV)暴露的降解的影响。由于环氧树脂分子中芳香族结构的固有UV敏感性，先前通过包含UV吸收剂和稳定剂以改进这些基于芳香族环氧树脂的膜的抗UV性的努力尚未非常成功。脂肪族环氧树脂也已被用于改进对UV暴露的抗性，但是已经发现，对于航空航天应用，使用此类脂肪族环氧树脂导致在更低的玻璃化转变温度(Tg)、更低的强度和韧性方面更差的机械性能以及更差的长期耐久性。
防止UV暴露和损害的已知解决方案是在最终零件组装或涂漆之前用含有UV保护添加剂的涂料底漆(paint primer)覆盖复合结构的所有暴露表面。典型地，在从模制工具中使复合零件脱模之后不久就施加此种底漆。使用涂料底漆的缺点包括高劳动力成本和维护成本、增加的重量以及由于涂料底漆中典型使用的有机溶剂而导致的不利环境影响。
使用凝胶涂层(gel coat)或其他保护涂层，诸如具有UV保护特性的涂料(paint)，是保护表面膜免受UV暴露的更有效的方法。然而，凝胶涂层和涂料两者都需要定期重新施加并且不被认为是永久固定的。着色的热塑性膜(诸如PTFE膜)可以提供UV保护以及易于使用性，但在结构零件的轮廓区域上缺乏悬垂性(drape-ability)。
本文披露了一种多功能表面材料，其可以提供改进的抗UV性，同时提供良好的表面特性，诸如光滑度和无孔隙度。此外，在固化后，该多功能表面材料无缺陷并且是“准备好涂漆的”，即，在涂漆之前不需要另外的表面处理。当将导电材料掺入表面材料中时，可以实现雷击保护(LSP)。该多功能表面材料重量轻(面积重量小于300gsm(g/m2))，并且与常规表面材料相比其制造成本降低。在一些应用中，表面材料的面积重量在50-200gsm、或0.05-0.04psf的范围内。
在一个实施例中，多功能表面材料由由可固化树脂组合物形成的单一树脂膜组成，该可固化树脂组合物含有：
(A)一种或多种脂环族环氧树脂，其每分子各自具有至少一个脂环族骨架和两个或更多个环氧基团；
(B)环氧胺加合物，其每分子具有两个或更多个环氧基团并且通过(i)每分子具有两个或更多个脂环族环氧基团的环氧化合物与(ii)每分子具有两个或更多个氨基的胺化合物的反应获得；
(C)固化剂和/或催化剂；
(D)陶瓷微球；以及
(E)流动控制剂，其呈不同于组分(D)的无机颗粒的形式。
环氧胺加合物含有末端环氧官能团，由于其化学结构上的反应性环氧基团，其可以与固化剂或催化剂反应。
基于可固化树脂组合物的总重量，组合的组分A和B构成大于40％的重量百分比(wt％)。基于可固化树脂组合物的总重量，组分A和B的相对量可以如下：5至30wt％的组分(A)，以及15-55wt％的组分(B)。可替代地，组分(A)和(B)的相对量可以描述如下：每100重量份的组合的A和B(或A+B)，5至80重量份、或10至75重量份、或20至65重量份的A。
可固化树脂组合物中固化剂和/或催化剂的量根据所选定的选择而变化。固化剂和催化剂将与组合物中的环氧树脂反应以提供交联的热固性基质。固化剂通常与可用的环氧树脂反应并且掺入固化的热固性网络中。催化剂引发环氧基团的聚合并形成固化的热固性网络。
基于可固化树脂组合物的总重量，可固化树脂组合物中陶瓷微球(D)的量可以在10-30wt％的范围内，并且流动控制剂的量可以在2-8wt％的范围内。
在优选实施例中，可固化树脂组合物含有以上所讨论的组分A-E以及选自金属氧化物和炭黑的无机颜料(F)。优选的金属氧化物包括白色氧化钛(TiO2)和红色氧化铁。基于可固化树脂组合物的总重量，组分F的量可以在5-30wt％的范围内。
在另一个优选实施例中，可固化树脂组合物含有以上所讨论的组分A至E或A至F加上增韧剂(G)，该增韧剂不是环氧胺加合物，即，其不同于组分B。增韧剂(G)可以选自热塑性聚合物、弹性聚合物、以及核-壳橡胶(CSR)颗粒。优选的增韧剂选自：(i)聚乙烯醇缩醛树脂(PVB)；(ii)聚乙烯醇缩甲醛树脂；(iii)聚醚砜(PES)和聚醚醚砜(PEES)的共聚物；(iv)核-壳橡胶(CSR)颗粒，及其组合。基于可固化树脂组合物的总重量，组分G的量可以在1-15wt％的范围内。
根据本文所披露的实施例中的任一个，可固化树脂组合物可以进一步含有除了先前所提及的那些之外的另外的组分，以便进一步改进表面材料的特性。
在优选实施例中，可固化树脂组合物不含有任何芳香族环氧树脂，因为它们易于由于UV暴露而降解。此类芳香族环氧树脂包括基于双酚的环氧树脂、酚醛清漆环氧树脂、以及其他多官能芳香族环氧树脂，诸如EPONTM 828(双酚-A二缩水甘油醚)、DERTM 331(表氯醇与双酚A的液体反应产物)、
PY 306(双酚-F二缩水甘油醚)、DENTM 439(环氧酚醛清漆树脂-表氯醇与苯酚-甲醛酚醛清漆的反应产物)、DENTM 431(环氧酚醛清漆树脂-表氯醇与苯酚-甲醛酚醛清漆的反应产物)、
MY 0510(对氨基苯酚的二缩水甘油醚)、以及
MY 721(N,N,N',N'-四缩水甘油基-4,4'-亚甲基双苯胺)。
在使由本文所描述的可固化树脂组合物形成的树脂膜固化之后，固化膜被认为是“UV稳定的”，意指在UV暴露之后，其不示出明显的表面色移或具有小于1或2.5的总色移ΔE*。
脂环族环氧树脂
脂环族环氧树脂(组分A)的特征在于其分子结构中的非芳香族饱和环。如本文所使用的，术语“环氧树脂”是指含有环氧基团的单体、低聚物和聚合物。用于本文所披露的可固化树脂组合物中的脂环族环氧树脂(A)是每分子具有至少一个脂环族骨架(或饱和碳环)和两个或更多个环氧基团的化合物。合适的脂环族环氧树脂包括由以下通式(I)表示的化合物：
在通式(I)中，X表示单键或连接基团。连接基团由以下示例：二价烃基团、羰基(-CO-)、醚键(-O-)、酯键(-COO-)、酰胺键(-CONH-)、碳酸酯键(-OCOO-)、以及含有两个或更多个彼此连接的这些基团的基团。二价烃基团优选地由以下示例：具有1至18个碳原子的直链或支链亚烷基(其中具有1至6个碳原子的那些是更优选的)；以及二价脂环族烃基团(其中二价亚环烷基是更优选的)。直链或支链亚烷基以亚甲基、甲基亚甲基、二甲基亚甲基、亚乙基、亚丙基、以及三亚甲基为代表。二价脂环族烃基团以1,2-亚环戊基、1,3-亚环戊基、亚环戊基、1,2-亚环己基、1,3-亚环己基、1,4-亚环己基、以及亚环己基为代表。
在由通式(I)表示的脂环族环氧化合物中，优选的是通过典型地用脂肪族过氧羧酸氧化相应的脂环族烯烃化合物而制备的那些，该脂肪族过氧羧酸是基本上无水的。
合适的双官能脂环族环氧化合物的实例包括具有以下化学结构的环氧化物：
其中n表示1至30的整数。
在本文中可用作组分A的示例性脂环族环氧化合物除了以上化合物之外进一步包括其中环氧基团不包括构成脂环族骨架的碳原子的缩水甘油醚化合物(例如，缩水甘油醚环氧化合物，其各自具有至少一个脂环族骨架和缩水甘油醚基团)。这些化合物具体由以下化合物示例：
六氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯
环己烷二甲醇二缩水甘油醚。
化合物8和9分别是作为
5000/5001和5200从CVC热固性特种材料公司(CVC Thermoset Specialties)可获得的。化合物10是作为HeloxyTM107从瀚森公司(Hexion)可获得的。
在本文中可用作组分(A)的示例性脂环族环氧化合物进一步包括具有三个或更多个环氧基团的多官能环氧化合物，其由以下化学式11涵盖：
其中R表示对应于q-价(q-氢)醇R-(OH)q的基团，不同之处在于从其除去数目为q的-OH；p是从1至50的整数；并且q是从1至10的整数。p和q的数字可以彼此相同或不同。
具有三个或更多个环氧基团的另外的脂环族环氧化合物包括由以下结构12和13表示的化合物：
其中a、b、c、d、e、f各自独立地表示0至30的整数。
组分A可以含有单一脂环族环氧树脂或不同脂环族环氧树脂的组合。优选地，组分A由具有不同官能度的脂环族环氧树脂的组合组成。在优选实施例中，组分A含有(a)双官能脂环族环氧树脂和(b)具有大于2的官能度的多官能脂环族环氧树脂(诸如三官能或四官能环氧树脂)的组合。
当与组分A中的另一种脂环族环氧树脂组合使用时，具有低粘度的脂环族环氧树脂可以充当反应性稀释剂。合适的低粘度化合物包括在25℃下具有如通过布氏粘度计所确定的2500mPa·s或更小的粘度、优选地在25℃下具有500mPa·s或更小的粘度的亚环烷基二醇二缩水甘油醚。此类亚环烷基二醇二缩水甘油醚包括环己烷二甲醇二缩水甘油醚、环己二醇二缩水甘油醚、以及氢化双酚A环氧树脂。可商购的低粘度脂环族环氧树脂的实例是来自大赛璐公司(Daicel Corporation)的CelloxideTM 2021P((3',4'-环氧环己烷)3,4-环氧环己基甲酸甲酯)、CelloxideTM 2081(3,4-环氧环己基甲基-3',4'-环氧环己烷甲酸酯改性的ε-己内酯)、CelloxideTM 8000和8010((3',4'-环氧环己基)-3,4-环氧环己烷)；来自亨斯迈公司(Huntsman Corp.)的
CY 184(六氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯)；
5000、5001和5200(先前所提及的)、以及HeloxyTM107(先前所提及的)。
环氧胺加合物
可固化树脂组合物中的环氧胺加合物(组分B)每分子具有两个或更多个环氧基团，并且通过(i)每分子具有两个或更多个脂环族环氧基团的环氧化合物与(ii)每分子具有两个或更多个氨基的胺化合物的反应获得。
作为实例，环氧胺加合物可以具有从2至10、或2至4个环氧基团。环氧胺加合物中的环氧基团可以位于任何位置，但通常位于环氧胺加合物的分子链末端处。特别地，当其是线性环氧胺加合物时，环氧基团通常位于环氧胺加合物的分子链的两个末端处。然而，环氧基团位置不限于此。
在一个实施例中，环氧胺加合物由式II表示：
其中X在每次出现时独立地选自单键和具有至少一个原子的二价基团，并且以式(I)中的X作为示例；R2是在与式中所指定的氮原子的每个键合位点处具有碳原子的二价有机基团；并且n是1或更大的整数。
用于环氧胺反应中的环氧化合物(i)可以选自以上对于组分A所描述的脂环族环氧化合物。
用作形成环氧胺加合物的起始材料(或前体)的胺化合物(ii)是每分子具有两个或更多个氨基(-NH2)、优选地未取代的氨基的多胺化合物。除非另有规定，否则如本文所使用的，术语“氨基”是指-NH2(未取代的氨基)，并且术语“-NH-基团”不包括未取代的氨基(-NH2)。胺化合物(ii)由通式III表示：
R2(NH2)r (III)
其中r是2或更大、优选地从2至6、或从2至5的整数，更优选地2或3。
在式III中，R2表示有机基团(有机残基)，其具有r的化合价并且在与式中所指定的氮原子的每个键合位点处具有碳原子。R2由以下示例：r-价直链或支链脂肪族烃基团；r-价环状脂肪族烃基团；r-价芳香族烃基团；以及各自包括直接或通过含杂原子的连接基团(二价基团)键合的这些基团中的两个或更多个的r-价基团。
含杂原子的连接基团(二价基团)由以下示例：各自含有一个或多个杂原子(例如，氧、氮和硫原子)的二价基团，诸如-CO-(羰基)、-O-(醚键)、-CO-O-(酯键)、-O-CO-O-(碳酸酯基团)、-CO-NH-(酰胺基)、-CO-NRa-(取代的酰胺基；其中Ra表示烷基)、-NH-、-NRb-(其中Rb表示烷基)、-SO-、以及-SO2-；以及各自包括彼此连接的它们中的两个或更多个的二价基团。
在一些实施例中，胺化合物含有2或3个氨基。如果氨基的数目大于6，则可能难以将环氧胺加合物(通过使胺化合物与环氧化合物反应所形成的)与树脂组合物中的其他组分共混。
胺化合物(ii)可以具有从80至15000、或从100至12000、或从200至10000的数均分子量(Mn)。数均分子量(Mn)可以通过凝胶渗透色谱法(GPC)测量。
合适的胺化合物是由以下式IV表示的聚醚胺：
其中p指示括号中结构单元的重复数目并且表示1或更大的整数。重复数目p优选地是从1至100，包括1至70、以及1至30。
在式IV中，R3选自二价直链、支链、或环状脂肪族烃基团以及包括彼此连接的一个或多个直链或支链脂肪族烃基团和一个或多个环状脂肪族烃基团的二价基团，并且此种二价直链、支链、或环状脂肪族烃基团可以具有一个或多个取代基。此类取代基由r-价直链或支链脂肪族烃基团可以具有的取代基来示例。R3优选地是C2-C6直链或支链亚烷基、或C2-C4直链或支链亚烷基，特别是亚乙基、三亚甲基、或亚丙基。
在式IV中，R4在每次出现时独立地选自二价直链、支链、或环状脂肪族烃基团；以及包括彼此连接的一个或多个直链或支链脂肪族烃基团和一个或多个环状脂肪族烃基团的二价基团。二价直链、支链、或环状脂肪族烃基团可以具有一个或多个取代基。这些取代基由r-价直链或支链脂肪族烃基团可以具有的取代基来示例。R4优选地是C2-C6直链或支链亚烷基、或C2-C4直链或支链亚烷基，特别是亚乙基、三亚甲基、或亚丙基。
在式IV中，当p是2或更大的整数时，各对括号中的R4(即，出现两次或更多次的R4)可以相同或不同。当出现两次或更多次的R4彼此不同时，具有p的各对括号中的结构可以以无规形式或嵌段形式加成(聚合)。
在式IV中，R3和R4在每次出现时可以相同或不同。
具有式IV的示例性胺化合物是具有以下化学结构14的胺官能化的丁醚弹性体：
其中n是聚合度，并且是50-150的整数。具体实例是具有约10,000g/mol的平均分子量(MW)的聚(氧基-1,4-丁二基),α-(4-氨基-丁基)-ω-(4-氨基丁氧基)。
胺化合物(ii)还可以是由以下式V表示的聚醚胺：
其中s表示1或更大、优选地1至100、或1至70、或1至30的整数；
t指示键合至R6的结构的数目并且表示3或更大、优选地3至6、或3至5的整数，并且在一些实施例中表示3或4。
在式V中，R5在每次出现时独立地选自二价直链、支链、或环状脂肪族烃基团；以及包括彼此连接的一个或多个直链或支链脂肪族烃基团和一个或多个环状脂肪族烃基团的二价基团。二价直链、支链、或环状脂肪族烃基团是如以上对于R2所描述的。
在式V中，R6表示有机基团，其具有t的化合价并且在与式中所指定的氧原子的每个键合位点处具有碳原子。有机基团R6是如以上对于R2所描述的。
由式V涵盖的胺化合物的具体实例可以以JEFFAMINE的商品名作为商业产品获得。JEFFAMINE产品中的一些包括以下实例：
JEFFAMINE D-230，聚丙二醇130双(2-氨基丙基醚，双官能伯胺，其特征在于主链中重复的氧亚丙基单元，如由以下结构15所示出的：
JEFFAMINE EDR-148，三甘醇二胺，由以下结构16表示的对称的、非受阻二胺：
JEFFAMINE T-403，三羟甲基丙烷聚氧丙烯三胺，由以下结构17表示的三官能伯胺：
其中x+y+z＝5-6。
本文所披露的环氧胺加合物可以通过使环氧化合物(i)和胺化合物(ii)彼此反应来产生。更具体地，环氧化合物(i)的脂环族环氧基团和胺化合物(ii)的氨基在彼此反应时产生环氧胺加合物(反应产物)。
可以使用单一环氧化合物或不同环氧化合物的组合来产生根据本披露的环氧胺加合物。同样地，可以使用单一胺化合物或不同胺化合物的组合来形成环氧胺加合物。
可以允许环氧化合物(i)与胺化合物(ii)之间的反应在溶剂的存在下或不存在(即，不使用)溶剂的情况下进行，例如，热熔法。
溶剂没有限制，但优选地是环氧化合物(i)和胺化合物(ii)可以均匀地溶解或分散在其中的溶剂。更具体地，溶剂可以选自脂肪族烃，诸如己烷、庚烷、以及辛烷；脂环族烃，诸如环己烷；芳香族烃，诸如苯、甲苯、二甲苯、以及乙苯；卤代烃，诸如氯仿、二氯甲烷、以及1,2-二氯乙烷；醚，诸如二乙醚、二甲氧基乙烷、四氢呋喃、以及二噁烷；酮，诸如丙酮、甲基乙基酮、以及甲基异丁基酮；酯，诸如乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸异丙酯、以及乙酸丁酯；酰胺，诸如N,N-二甲基甲酰胺和N,N-二甲基乙酰胺；腈，诸如乙腈、丙腈、以及苄腈；醇，诸如甲醇、乙醇、异丙醇、以及丁醇；以及二甲基亚砜。每种不同的溶剂可以单独或组合使用。
可以允许环氧化合物(i)与胺化合物(ii)之间的反应在催化剂的存在下或不存在催化剂的情况下进行。更具体地，当使用非芳香族胺化合物时，优选地允许反应在不存在催化剂的情况下进行。
当使用非芳香族胺化合物作为胺化合物(ii)时，催化剂可以以每100重量份的环氧化合物(i)小于1重量份(但大于0)的量使用。在一些实施例中，催化剂的量可以是每100重量份的环氧化合物(i)小于0.5重量份，并且在其他实施例中，小于0.3重量份。
当使用芳香族胺化合物作为胺化合物(ii)时，催化剂可以以每100重量份的环氧化合物(i)从0.1至10重量份、或从0.5至8重量份、或从1至5重量份的量使用。
待经受反应的环氧化合物(i)与胺化合物(ii)的摩尔比没有限制，并且可以进行调节，使得反应中脂环族环氧基团与氨基的摩尔比是从1至0.05、或从0.95至0.10、或从0.90至0.15。如果在大于1的脂环族环氧基团/氨基的摩尔比下进行环氧胺反应，则在环氧胺反应期间未反应的过量环氧化合物将可用作本文所披露的可固化组合物中的环氧树脂组成的一部分。
环氧胺反应可以在从30℃至250℃、或从80℃至200℃、或从120℃至180℃的温度(反应温度)下进行。
环氧胺反应可以进行足以使所有胺化合物反应的时间(反应时间)。在一些实施例中，反应时间是从0.2至20小时，包括从0.5至10小时以及从1至5小时。
环氧胺反应可以在任何压力下进行，诸如在标准大气压下、在压力下(在负载下)、或在减压下。反应也可以在任何气氛中进行，诸如惰性气体(例如，氮气或氩气)或空气气氛。
环氧胺反应可以在选自间歇、半间歇、以及连续流动系统的任何系统中进行而没有限制。例如，当在间歇系统中进行时，反应可以典型地通过以下进行：将环氧化合物(i)、胺化合物(ii)、以及其他任选的组分(诸如溶剂)根据需要装入间歇反应器中；并且根据需要进一步加热和/或搅拌混合物。
固化剂和催化剂
适用于在本披露的可固化树脂组合物中使用的固化剂和催化剂(组分C)可以选自基于胺的化合物、路易斯酸-胺络合物、酸酐、以及阳离子催化剂。如本文所使用的，术语“基于胺的”意指在化合物的化学式中含有一个或多个胺基团。根据所选定的固化剂或催化剂的选择，可以使用一种或多种固化剂和催化剂的组合。
路易斯酸-胺络合物(固化催化剂)是路易斯酸和胺化合物的络合物。将酸与碱性胺组合以形成路易斯酸-胺络合物。
构成路易斯酸-胺络合物的路易斯酸的实例包括常规路易斯酸而没有特别限制，例如，包括卤化金属(例如，四氯化钛、四氯化锡、氯化锆、氯化铝、氯化铁、氯化锌、氯化铜、氯化锑、以及溴化锌等)；卤化硼化合物(例如，三氟化硼、三氯化硼、以及三溴化硼等)；卤化磷化合物(例如，五氟化磷和五氯化磷等)；卤化砷化合物(例如，五氟化砷等)；卤化锑化合物(例如，五氟化锑等)；以及金属三氟甲磺酸盐化合物(例如，三甲基甲硅烷基三氟甲磺酸盐、三氟甲磺酸钪、三氟甲磺酸钇、以及三氟甲磺酸锌等)。在优选实施例中，使用卤化硼化合物用于形成络合物。
构成路易斯酸-胺络合物的胺的实例包括常规胺而没有特别限制，并且其实例包括氨、脂肪族胺、脂环族胺、芳香族胺、以及杂环胺。其更具体的实例包括：氨；单甲胺；二甲胺；三甲胺；单乙胺；二乙胺；三乙胺；异丙胺；正丁胺；戊胺；正己胺；辛胺；十二烷基胺；月桂胺；4,4-二氨基二苯胺；异佛尔酮二胺；三亚乙基四胺；苄胺；哌啶；苯胺；单乙醇胺；二乙醇胺；三乙醇胺；环己胺；吗啉；胍；N-烷基吗啉；1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳烯-7,6-二丁基氨基-1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳烯-7；1,5-二氮杂双环[4.3.0]壬烯-5,1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷；1,5,7-三氮杂双环[4.4.0]癸-5-烯，以及7-甲基-1,5,7-三氮杂双环[4.4.0]癸-5-烯；吡啶；以及N-烷基哌啶。在它们之中，从使固化反应在低温下进行以抑制与固化反应相关的热产生的观点来看，脂肪族胺是优选的。
路易斯酸-胺络合物的更具体的实例包括BF3·正己胺、BF3·单乙胺、BF3·苄胺、BF3·二乙胺、BF3·哌啶、BF3·三乙胺、BF3·苯胺、BF4·正己胺、BF4·单乙胺、BF4·苄胺、BF4·二乙胺、BF4·哌啶、BF4·三乙胺、BF4·苯胺、PF5·乙胺、PF5·异丙胺、PF5·丁胺、PF5·月桂胺、PF5·苄胺、以及AsPF5·月桂胺。在优选实施例中，使用三氟化硼的胺络合物、特别是三氟化硼的脂肪族胺络合物作为固化催化剂。
当选择时，基于可固化树脂组合物的总重量，一种或多种路易斯酸-胺络合物(单一络合物或不同络合物的组合)的总量是在1-8wt％的范围内。可替代地，基于可固化树脂组合物中100重量份的环氧组分(A)和环氧胺加合物组分(B)的总量(即，A+B的组合量)，一种或多种路易斯酸-胺络合物的总量可以是0.5至20重量份、或1至15重量份。
用于用作固化剂的酐可以是酸酐。此类酸酐可以选自常规用作用于环氧树脂的固化剂的那些。酸酐优选地是在室温下为液体的酸酐，诸如甲基四氢邻苯二甲酸酐、甲基六氢邻苯二甲酸酐、十二碳烯基琥珀酸酐、甲基-内亚甲基-四氢邻苯二甲酸酐、及其混合物。可替代地，可以在不会不利地影响环氧树脂在组合物中的均匀共混的范围内使用在室温下为固体的酸酐。合适的固体酸酐包括邻苯二甲酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、甲基纳迪克酸酐(methyl nadic anhydride)、降冰片烯二酸酐(carbic anhydride)、甲基环己烯二甲酸酐、及其混合物。
当选择时，可固化树脂组合物可以含有每100重量份的环氧组分(A)和环氧胺加合物(B)的总量50至150重量份、或55至140重量份的量的酸酐固化剂。可替代地，基于可固化树脂组合物的总重量，酸酐的量可以是在20-40wt％的范围内。更通常地，可固化树脂组合物优选地含有酸酐固化剂，其量足以引起环氧树脂的交联，并且更具体地，其量足以产生每环氧组分(A)和环氧胺加合物(B)中的一当量环氧基团0.5至1.5的酸酐当量。
当选择酸酐时，其优选地与用于酸酐的固化促进剂组合使用。固化促进剂是具有在通过酸酐的作用使环氧树脂固化时促进固化反应的功能的化合物。
此种固化促进剂没有限制，并且可以是二氮杂双环十一碳烯固化促进剂或磷固化促进剂。此种固化促进剂可以单独使用或作为与用于环氧树脂的一种或多种其他固化促进剂(诸如叔胺或季胺)的混合物组合使用。
二氮杂双环十一碳烯固化促进剂的实例包括由以下化学结构(18)表示的1,8-二氮杂双环-[5.4.0]-十一碳烯-7(DBU)、及其盐。
1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳烯-7(DBU)
与酸酐一起可用作本文的催化剂的其他固化促进剂的实例包括叔胺，诸如苄基二甲胺和2,4,6-三(二甲基氨基甲基)苯酚；咪唑，诸如2-乙基-4-甲基咪唑和1-氰基乙基-2-乙基-4-甲基咪唑；有机膦化合物，诸如三苯基膦；叔铵盐；季铵盐；鏻盐；以及金属盐，诸如辛酸锡和辛酸锌。
可固化树脂组合物中的一种或多种固化促进剂的总量可以是每100重量份的组分A和B的总量0.05至5重量份、或0.1至3重量份、或0.2至3重量份、或0.25至2.5重量份的范围内。当与其他促进剂一起使用时，二氮杂双环十一碳烯或磷固化促进剂优选地构成固化促进剂的总量的按重量计至少50％。
用于在可固化树脂组合物中使用的催化剂可以是阳离子聚合引发剂。阳离子聚合引发剂是通过加热释放引发阳离子聚合的物质的引发剂。
示例性阳离子聚合引发剂包括芳基重氮鎓盐、芳基碘鎓盐、芳基锍盐、以及封闭型酸(blocked acid)。具体实例包括三芳基锍六氟锑酸盐；4-羟基苯基)甲基(1-萘基甲基)锍六氟锑酸盐；4-羟基苯基)甲基(2-甲基苄基)锍六氟锑酸盐；苄基(4-羟基苯基)甲基锍六氟锑酸盐；以及苄基(4-羟苯基)锍六氟锑酸盐；六氟锑酸铵；以及三氟甲磺酸的铵盐。
当选择时，阳离子催化剂可以以每100重量份的组分A和B的总量0.01至15重量份、或0.05至12重量份、或0.1至10重量份的量存在。可替代地，基于可固化树脂组合物的总重量，阳离子催化剂的量可以是在0.1-2wt％的范围内。
用于与树脂组合物中的环氧树脂反应的基于胺的固化剂包括潜伏性胺固化剂，其在升高的温度(例如，高于150°F(65℃)的温度)下活化。关于固化剂的术语“基于胺的”意指在固化剂的化学式中含有一个或多个胺基团。合适的潜伏性胺固化剂的实例包括双氰胺(DICY)、胍胺、胍、氨基胍、及其衍生物。基于可固化树脂组合物的总重量，基于胺的固化剂可以以1-5wt％的范围内的量存在。固化促进剂可以与潜伏性胺固化剂结合使用，以促进环氧树脂与基于胺的固化剂之间的固化反应。合适的促进剂包括咪唑、二酰肼、以及脂肪族多胺。基于可固化树脂组合物的总重量，此种固化促进剂可以以0.5-8wt％的范围内的量存在。
用于潜伏性胺固化剂的合适的固化促进剂包括烷基和芳基取代的脲(包括芳香族或脂环族二甲基脲)；以及基于甲苯二胺或亚甲基二苯胺的双脲。双脲的一个实例是4,4′-亚甲基双(苯基二甲基脲)(作为
U-52或CA 152可商购自CVC化学品公司(CVCChemicals))，其是用于双氰胺的合适促进剂。另一个实例是2,4-甲苯双(二甲基脲)(作为
U-24或CA 150可商购自CVC化学品公司)。另一个实例是
U-35M/U-35，脂环族取代的脲，可商购自CVC化学品公司。另外的取代的脲实例是
IPDU-8，其是N-3-(二甲基氨基)羰基氨基甲基-3,5,5-三甲基-环己基-N,N-二甲基-脲，可商购自A&C催化剂公司(A&C Catalyst)。
合适的脂肪族多胺包括
2014、
2337S(脂肪族胺酚树脂反应产物)、
2441(脂环族胺)；合适的二酰肼包括己二酸二酰肼(ADH)、间苯二甲酸二酰肼(IDH)、缬氨酸二酰肼(VDH)；并且合适的咪唑包括2-甲基咪唑嗪和TechnicureLC-80(包封的改性咪唑)。这些促进剂可以与DICY组合使用、或单独使用。
陶瓷微球
将陶瓷微球(组分D)添加至可固化树脂组合物中以改进由此种树脂组合物形成的表面膜的表面光滑度。在一个实施例中，使用由惰性二氧化硅-氧化铝陶瓷材料制成的空心陶瓷微球。陶瓷微球可以具有超过60,000psi的压碎强度、约3.7-4.6的介电常数、在1000℃-1100℃(或1832°F-2012°F)范围内的软化点、以及从0.1微米至50微米或1-50微米范围内的颗粒直径。此类粒径可以通过扫描电子显微镜(SEM)确定。陶瓷微球的高软化点使得它们对溶剂不具吸附性、不易燃、以及对化学品的高抗性。已发现具有在从约0.1至约20微米并且优选地从约1至约15微米范围内的直径的微球是特别合适的。特别适用于本发明表面膜组合物中的可商购陶瓷微球的实例由Zeelan工业有限公司(Zeelan Industries,Inc.)以商品名
例如G-200、G210和W-200销售。这些微球是具有厚壁、没有气味并且颜色为浅灰色的空心二氧化硅-氧化铝球。在某些实施例中，基于可固化树脂组合物的总重量，陶瓷微球的量是至少10wt％、优选地至少15wt％。在一些实施例中，基于可固化树脂组合物的总重量，陶瓷微球的量可以是在10-30wt％的范围内。
流动控制剂
将呈无机颗粒的形式(例如粉末)的流动控制剂(组分E)作为流变改性组分添加至可固化树脂组合物中，以控制树脂组合物的流动并且防止其中的附聚。可以用于可固化树脂组合物中的合适的无机填料包括滑石、云母、碳酸钙、氧化铝、以及二氧化硅。在一个实施例中，使用疏水性气相二氧化硅(例如Cab-O-Sil TS-720)作为无机填料。基于可固化树脂组合物的总重量，无机填料的量可以是在1-8wt％的范围内。
颜料和染料
可以将用于将颜色添加至树脂体系中的颜料和/或染料添加至可固化树脂组合物中。实例包括但不限于氧化铁红、铬绿、炭黑、以及氧化钛。在优选实施例中，将氧化钛(TiO2)白色颜料添加至可固化树脂组合物中。二氧化钛是以两种晶体结构—锐钛矿和金红石可商购的。优选金红石TiO2颜料，因为其比锐钛矿颜料更有效地散射光、更稳定并且更耐久。在它们之中，最优选具有直径在0.2与0.3微米之间的粒度的金红石TiO2，诸如来自杜邦公司(DuPont)(现为科慕公司(Chemours))的Ti-Pure TS-6200、或R-902+、或R-706颜料。在其他实施例中，添加炭黑颜料。
另外的增韧剂
除了以上所描述的环氧胺加合物之外，可以将一种或多种第二增韧剂添加至可固化树脂组合物中以协同地起作用，以使本文所披露的可固化组合物的韧性性能最大化。这些另外的增韧剂选自：(i)聚乙烯醇缩醛树脂(PVB)；(ii)聚乙烯醇缩甲醛树脂；(iii)聚醚砜(PES)和聚醚醚砜(PEES)的热塑性共聚物；以及(iv)核-壳橡胶(CSR)颗粒；及其组合。
合适的聚乙烯醇缩醛树脂包括具有30,000至45,000的范围内的数均分子量(Mn)的乙烯醇缩丁醛聚合物(PVB)。Mn可以通过凝胶渗透色谱法(GPC)使用聚苯乙烯分子量标准品来确定。
合适的聚乙烯醇缩甲醛树脂包括具有44,000至134,000的范围内的Mn的Vinylec(聚乙烯醇缩甲醛)或Vinylec-C(聚乙烯醇缩甲醛-共聚-丙烯酸)聚合物。
基于可固化树脂组合物的总重量，一种或多种另外的增韧剂的量可以是在1-15wt％的范围内。
PES和PEES的共聚物如美国专利号7084213(转让给氰特科技股份有限公司(CytecTechnology Corp.))中所描述。
核-壳橡胶(CSR)颗粒可以是其中软核被硬壳包围的任何核-壳颗粒。优选的CSR颗粒是具有聚丁二烯橡胶核或苯乙烯-丁二烯橡胶核以及聚丙烯酸酯壳的那些颗粒。然而，还可以使用具有由软壳包围的硬核的CSR颗粒。CSR颗粒可以作为分散在液体环氧树脂中的25-40wt％的CSR颗粒供应。优选具有300nm或更小的粒度的CSR颗粒。此种粒度可以通过扫描透射电子显微镜(STEM)确定。
具有橡胶核和聚丙烯酸酯壳的CSR颗粒是以商品名Kane
MX从钟渊德州公司(Kaneka Texas Corporation)(德州休斯顿(Houston,Tex.))可商购的。优选但不必需的是，将核-壳橡胶颗粒作为颗粒在合适的液体环氧树脂中的悬浮液添加至可固化树脂组合物中。Kane
MX 553和MX 554是按重量计25％-30％的核-壳橡胶颗粒在脂环族环氧树脂中的悬浮液，并且是核-壳橡胶颗粒的合适来源。Kane
MX 411是按重量计25％的核-壳橡胶颗粒在MY 721环氧树脂中的悬浮液，并且是核-壳橡胶颗粒的合适来源。含有分散在D.E.R.TM331树脂中的25-37wt％的相同核-壳橡胶颗粒的Kane
MX 120、MX 125、或MX 156也是核-壳橡胶颗粒的合适来源。还可以使用核-壳橡胶颗粒的其他合适来源，诸如MX 257、MX 215和MX 451。核-壳橡胶颗粒的另一个商业来源是来自陶氏化学公司的ParaloidTM EXL-2691(具有约200nm的平均粒度的甲基丙烯酸酯-丁二烯-苯乙烯CSR颗粒)。
导电材料
还可以将呈微粒形式(例如，颗粒或薄片)的导电材料添加至可固化树脂组合物中，以赋予由可固化树脂组合物所形成的成品表面膜导电性。基于可固化树脂组合物的总重量，对于基于碳的导电颗粒，导电材料的量可以在0.5-3wt％的范围内，或者对于基于金属的导电颗粒，导电材料的量可以大于35wt％。
合适的导电材料的实例包括呈薄片或颗粒的形式的金属，诸如银、金、镍、铜、铝、及其合金。基于碳的纳米尺寸的材料，诸如碳纳米管(单壁纳米管或多壁纳米管)、碳纳米纤维和石墨烯薄片也可以用作导电组分以赋予树脂膜导电性。纳米纤维可以具有从70与200纳米范围内的直径和约50-200微米的长度。这些纳米管可以具有约10纳米的外径、约10,000纳米的长度和约1000的长径比(L/D)。
UV稳定剂或吸收剂
可以将一种或多种UV稳定剂或吸收剂添加至可固化树脂组合物中。基于树脂组合物的总重量，一种或多种UV稳定剂的总量可以是在0.5-5wt％的范围内。
实例包括酚类抗氧化剂，诸如丁羟甲苯(BHT)；季戊四醇四(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯；2-羟基-4-甲氧基-二苯甲酮；2,4-双(2,4-二甲基苯基)-6-(2-羟基-4-辛氧基苯基)-1,3,5-三嗪；3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸正十六烷基酯；液体受阻胺光稳定剂(HALS)，诸如2-(2H-苯并三唑-2-基)-4,6-二叔戊基苯酚和1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基癸二酸甲酯。癸二酸、双(2,2,6,6-四甲基-1-(辛氧基)-4-哌啶基酯和2-[4-[(2-羟基-3-十三烷氧基丙基)氧基]-2-羟基苯基]-4,6-双(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪也可以用作合适的UV稳定剂。
以下表1示出了用于形成本披露的表面材料的可固化树脂组合物的各种实施例。量以基于整个组合物的总重量的重量百分比(wt％)示出。
表1A示出了用于形成表1中所示出的每个实施例中的环氧胺加合物(组分B)的组分。表1A中的实施例对应于表1中的实施例。在掺入表1的可固化树脂组合物中之前，使表1A中所示出的组分预反应以形成环氧胺加合物。量以基于用于加合物的所有组分的总重量的重量百分比(wt％)指示。
表1
表1A-环氧胺加合物
可以将表面膜组合物的组分添加至配备用于混合、加热、和/或冷却组分的混合容器中。此外，也可以按需要将一种或多种有机溶剂加入到混合物中以促进组分的混合。随后使用常规成膜方法由表面膜组合物形成表面膜。
由本文所披露的可固化树脂组合物所形成的树脂层可以通过热熔法或溶液法制备。对于热熔法，树脂膜由可固化树脂组合物在无溶剂的情况下形成。对于溶液法，将一种或多种溶剂添加至可固化树脂组合物中以实现适于涂覆的可行的固体含量，例如，65％至85％、优选地70％至80％的固体含量。此类溶剂的实例可以包括但不限于甲基乙基酮(MEK)、丙酮、二甲基乙酰胺、以及N-甲基吡咯烷酮。
为了便于将树脂层处理为表面材料，可以通过在轻微压力下将载体压入树脂层中以将载体嵌入树脂膜中来将树脂层与载体组合。此种载体可以选自：由热塑性聚合物纤维、玻璃纤维、或碳纤维或其组合制成的非织造面纱(veil)或织造织物；由聚合物纤维组成的针织面纱或织物等。金属筛或箔的实例可以包括膨胀式(expanded)金属筛或箔、以及金属涂覆的面纱。此类筛和箔可以包含铜、铝、银、镍、及其合金。非织造垫、织造或针织背衬的实例可以包括碳垫、聚合物垫，以及金属涂覆的碳、玻璃、或聚合物玻璃面纱。非织造垫、织造或针织背衬可以涂覆有铜、铝、银、镍、及其合金。
用作表面层的树脂层(具有或不具有载体)可以具有总计小于约500gsm，例如约50gsm至约250gsm、或50gsm-200gsm的面积重量。载体可以具有约5gsm至20gsm的面积重量。
如以上所讨论的，表面材料可以由单个树脂层和任选地嵌入其中的载体组成。在其他实施例中，表面材料是多层结构，其包括由以上所描述的可固化树脂组合物所形成的树脂层和导电层。当将此种导电层掺入表面材料中时，可以实现雷击保护(LSP)。导电层可以是具有小于约102μm(在一些实施例中，在约5μm至约75μm、或10μm至40μm、或16μm至38μm的范围内)的厚度的金属或非金属导电材料的无孔连续层。可替代地，导电层可以是多孔层，例如金属筛或穿孔金属箔。此种金属筛可以具有在约60gsm至约820gsm、或60gsm至约350gsm的范围内的面积重量。如果导电层是穿孔金属箔，则其可以具有在约10μm至约75μm的范围内的厚度。
当导电层是金属层时，金属可以选自铜、铝、青铜、钛、以及其合金。导电层可以由具有固有导电性的非金属材料形成，诸如呈片材形式的碳，包括石墨烯片和碳纳米管(CNT)纸。CNT纸的具体实例是柔性CNT巴基纸。
可以使用常规涂覆技术将可固化树脂组合物施加至导电层(例如固体金属箔)的一个或两个表面，以分别形成双层或三层结构。可替代地，可以通过将预制的树脂膜层压至导电层的一侧以形成双层结构、或者将两个预制的树脂膜层压至导电层的相对的表面上以形成三层结构来制造导电表面材料。也可以将导电层嵌入由可固化树脂组合物所形成的树脂层中。
图1示出了由树脂层10和导电层11组成的表面材料，其被层压至复合基材20上，该复合基材可以是预浸料叠层。图2示出了由具有嵌入其中的导电层14的树脂层13组成的表面材料，其被层压至复合基材20上，该复合基材可以是预浸料叠层。
由本文所披露的可固化树脂组合物所形成的树脂层可以用于形成包括可自剥离层和导电层的多层表面材料，以便形成如WO 2017/112766 A1(于2017年6月29日公布)和相应的US 2018370083 A1(于2018年12月27日公布)中所披露的可脱模表面材料。预期本文所披露的表面材料的UV稳定特征显著减少工具准备时间，并且消除模内UV保护底漆的使用，从而增加制造速率并且显著降低用于制造复合零件的制造成本。
由本文所披露的可固化树脂组合物所形成的树脂层可以用于形成包括阻挡膜的多层表面材料。此种多层表面材料可以由夹在由本文所披露的可固化树脂组合物所形成的两个树脂膜之间的阻挡膜组成。此种多层表面材料可以进一步包括与阻挡膜相邻并且在两个树脂膜之间的导电层。阻挡膜如WO 2017/095810(于2017年6月8日公布)中所描述。
阻挡膜由液体不可渗透的聚合物材料形成。聚合物材料的优选特性包括高Tg，例如在140℃-170℃)或150℃-162℃内，如通过DSC在10℃/分钟的斜升速率下根据ASTMD3418测量的。另一个优选特性是3％-50％、包括10％-40％或20％-30％的结晶度，如通过DSC在10℃/分钟的斜升速率下根据ASTM D3418测量的。作为实例，阻挡膜可以由选自以下的热塑性材料制成：聚芳醚酮(PAEK)聚合物、聚酰胺、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺(PEI)、聚酰胺-酰亚胺、聚酯以及其组合。在一些实施例中，阻挡膜的组成含有选自以下的PAEK聚合物：聚(醚酮)(“PEK”)、聚(醚醚酮)(“PEEK”)、聚(醚酮酮)(“PEKK”)、聚(醚酮醚酮酮)(“PEKEKK”)、聚(醚醚酮醚醚酮)(“PEEKEEK”)、聚(醚二苯基酮)(“PEDK”)、聚(醚二苯基醚酮)(“PEDEK”)、聚(醚二苯基醚酮酮)(“PEDEKK”)、和聚(醚酮醚萘)(“PEKEN”)、及其组合。
具有此种流体阻挡膜的多层表面材料特别适用于含有多孔芯的复合夹层板。由于高的刚度与重量比和强度与重量比，此类复合夹层板广泛用于航空航天结构部件。复合夹层板典型地具有通过高压釜处理使用粘合剂共固化至芯的复合蒙皮。芯材料可以采用多种形式，诸如轻质蜂窝、硬质泡沫、纸或木材。具有蜂窝芯的复合夹层板的示例性构造包括粘着地结合至蜂窝芯的第一预浸料蒙皮和第二预浸料蒙皮，以及层压至每个预浸料蒙皮的最外表面材料。每个预浸料蒙皮可以由若干个可固化预浸料板层构成。最外表面材料可以是具有结合在其中的阻挡膜的多层结构。
本文所披露的表面材料被设计成在高于150°F(65℃)、更具体地在120℃-185℃的范围内的温度下与纤维增强的树脂基质复合基材共固化。纤维增强的树脂基质复合基材由已经用基质树脂浸渍或灌注的增强纤维构成。基质树脂可以包括一种或多种热固性树脂，诸如环氧树脂。复合基材可以呈预浸料板层或预浸料叠层的形式。预浸料板层由已经用树脂(例如环氧树脂)浸渍的呈织物或定向对齐的连续纤维的形式的增强纤维构成。这些定向对齐的纤维可以是单向或多向纤维。预浸料叠层由多个以堆叠顺序布置的预浸料板层构成。通常，可以将未固化的表面材料施加至纤维增强的树脂基质复合基材上，该复合基材处于未固化或部分地固化的状态，随后进行共固化以形成具有作为最外层粘结至其上的热固性(硬化)表面层的完全固化的复合结构。在实施例中，将表面材料施加至模具表面上，然后将多个预浸料板层以堆叠布置铺设至表面材料上。工具表面可以是平面的或非平面的(例如曲面或一些其他3维构造)。可替代地，可以首先将预浸料板层铺设至模具表面上，并且然后将表面材料施加至预浸料叠层上。然后施加热和压力以使预浸料叠层和表面材料共固化成具有选定形状的最终硬化的复合结构。
本披露的表面材料可以呈柔性带的形式，其是轻质的并且被配置成用于自动铺放工艺，诸如自动带铺设(ATL)或自动纤维铺放(AFP)，在后文中称为“表面带”。表面带可以具有约0.125英寸至约12英寸(或约3.17mm至约305mm)的宽度。在一个实施例中，表面带具有约0.125英寸至约1.5英寸(或约3.17mm至约38.1mm)、包括约0.25英寸至约0.50英寸(或约6.35mm至约12.77mm)的宽度。在另一个实施例中，表面带具有约6英寸至约12英寸(或约152mm至约305mm)的宽度。带的长度是连续的或相对于其宽度非常长的，例如，是其宽度的至少10倍，更具体地，是其宽度的100-100,000倍。在连续形式中，可以将表面带在其应用于自动工艺中之前卷绕成卷用于储存。
连续表面带可以结合到ATL/AFP工艺中，该工艺自动铺设连续的树脂浸渍的预浸料带以形成复合结构。每个预浸料带由嵌入可固化树脂基质(例如，基于环氧树脂的基质)中的单向增强纤维(例如，碳纤维)构成。当在此种自动铺放工艺中使用表面带时，首先将表面带铺设到模具表面上。将这些带并排分配以产生具有期望宽度和长度的表面层。随后，将单独的预浸料带铺设到表面层上，并且然后将附加层构建到先前的层上以提供具有期望厚度的预浸料叠层。后续的带可以相对于先前的带以不同的角度定向。以高速铺设所有带，在铺放期间使用一个或多个数控铺放头以分配、夹紧、切割和重新启动每个带。此种ATL/AFP工艺被常规用于制造大型复合航空航天结构，诸如飞机的机身部分或机翼蒙皮。该自动铺放工艺消除了在现有预浸料叠层上手动施加大表面膜的常规方法中典型的一些中间加工步骤。
实例
以下实例用于给出根据本披露所形成的表面膜的具体实施例，但不意味着以任何方式限制本披露的范围。
基于表2-9中所示出的配方制备八种表面膜。为了对比，根据表11中所示出的配方制备对比表面膜。
实例1
根据表2制备用于形成表面膜的可固化树脂组合物。通过使8.8g(克)的3',4'-环氧环己烷)3,4-环氧环己基甲酸甲酯与20.6g的聚[(2-环氧乙烷基)-1,2-环己二醇]2-乙基-2(羟甲基)-1,3-丙二醇醚和8.8g的聚四氢呋喃胺(弹性体)在150℃下反应1小时来制备环氧胺加合物(B)。
通过将这些组分添加到混合容器中并且使用高速剪切实验室混合器混合这些组分来制备每种环氧胺加合物。将环氧树脂和胺化合物添加至混合容器中，并在剪切混合(1000-3000rpm)下将混合物逐渐加热至指定的加合物反应温度，并在反应温度下保持特定的时间段。在保持时间之后，将反应产物冷却至约30℃-40℃，并且然后将环氧胺加合物排出用于进一步在制备表2的可固化组合物中使用。
表2
通过将表2中所披露的组分添加到混合容器中并且使用高速剪切实验室混合器混合这些组分来制备表面膜。首先添加环氧树脂(A)和环氧胺加合物(B)。根据需要，添加甲基乙基酮(MEK)溶剂以控制以上混合物的粘度至约80wt％固体。在混合期间将组合物的温度保持低于约70℃。
为了形成表面膜，将所制备的组合物过滤、脱气并沉积为树脂膜。过滤通过过滤介质(尼龙网筛)进行。进行脱气使得组合物的固体含量是约80wt％。然后通过膜涂覆机将过滤和脱气的组合物涂覆为具有约50-200gsm的膜重量的膜，并且然后干燥以便实现按重量计小于2％的挥发物。在轻微压力下将载体(具有10-20gsm的面积重量的玻璃或聚酯型载体)压入树脂膜中，以将载体嵌入膜中。
实例2
根据表3制备用于形成表面层的可固化树脂组合物。通过使9.6g的环氧化氢化双酚A与22.5g的聚[(2-环氧乙烷基)-1,2-环己二醇]2-乙基-2(羟甲基)-1,3-丙二醇醚和9.6g的聚四氢呋喃胺(弹性体)在135℃下反应1.5小时来制备环氧胺加合物(B)。用与实例1中对于环氧胺加合物所描述的相同的程序制备环氧胺加合物。
表3
如实例1中所描述的，由表3的树脂组合物形成具有嵌入其中的载体和约150gsm的面积重量的可固化表面膜。所使用的载体是10gsm玻璃稀松布(scrim)。
实例3
根据表4制备用于形成表面层的可固化树脂组合物。通过使8.6g的环氧化氢化双酚A与19.9g的聚[(2-环氧乙烷基)-1,2-环己二醇]2-乙基-2(羟甲基)-1,3-丙二醇醚和8.6g的聚四氢呋喃胺(弹性体)在135℃下反应1.5小时来制备环氧胺加合物(B)。用与实例1中所描述的相同的程序制备环氧胺加合物。
表4
如实例1中所描述的，由表4的树脂组合物形成具有嵌入其中的载体和约150gsm的面积重量的可固化表面膜。所使用的载体是10gsm玻璃稀松布。
实例4
根据表5制备用于形成表面层的可固化树脂组合物。通过使8.8g环氧化氢化双酚A与20.5g的聚[(2-环氧乙烷基)-1,2-环己二醇]2-乙基-2(羟甲基)-1,3-丙二醇醚和8.8g的聚四氢呋喃胺(弹性体)在135℃下反应1.5小时来制备环氧胺加合物(B)。用于形成环氧胺加合物的程序与实例1中所描述的相同。
表5
使用如实例1中所描述的方法，由表5的树脂组合物形成具有嵌入其中的载体和约150gsm的面积重量的可固化表面膜。所使用的载体是10gsm玻璃稀松布。
实例5
根据表6制备用于形成表面层的可固化树脂组合物。通过使8.8g的3',4'-环氧环己基)-3,4-环氧环己烷)与20.6g的聚[(2-环氧乙烷基)-1,2-环己二醇]2-乙基-2(羟甲基)-1,3-丙二醇醚和8.8g的聚四氢呋喃胺(胺封端的弹性体)在150℃下反应1小时来制备环氧胺加合物(B)。
表6
使用如实例1中所描述的方法，由表6的树脂组合物形成具有嵌入其中的载体和约150gsm的面积重量的可固化表面膜。所使用的载体是10gsm玻璃稀松布。
实例6
根据表7制备用于形成表面层的可固化树脂组合物。通过使5.0g的(3',4'-环氧环己烷)3,4-环氧环己基甲酸甲酯与4.9g的(3',4'-环氧环己基)-3,4-环氧环己烷、23.2g的聚[(2-环氧乙烷基)-1,2-环己二醇]2-乙基-2(羟甲基)-1,3-丙二醇醚和9.9g的聚四氢呋喃胺(弹性体)在150℃下反应1小时来制备环氧胺加合物(B)。
表7
使用如实例1中所描述的方法，由表7的树脂组合物形成具有嵌入其中的载体和约150gsm的面积重量的可固化表面膜。所使用的载体是10gsm玻璃稀松布。
实例7
根据表8制备用于形成表面层的可固化树脂组合物。通过使8.8g的(3',4'-环氧环己烷)3,4-环氧环己基甲酸甲酯)与20.6g的聚[(2-环氧乙烷基)-1,2-环己二醇]2-乙基-2(羟甲基)-1,3-丙二醇醚和8.8g的聚四氢呋喃胺(胺封端的弹性体)在150℃下反应1小时来制备环氧胺加合物(B)。
表8
使用如实例1中所描述的方法，由表8的树脂组合物形成具有嵌入其中的载体和约150gsm的面积重量的可固化表面膜。所使用的载体是10gsm玻璃稀松布。
实例8
根据表9制备用于形成表面层的可固化树脂组合物。通过使9.7g的环氧化氢化双酚A与22.6g的聚[(2-环氧乙烷基)-1,2-环己二醇]2-乙基-2(羟甲基)-1,3-丙二醇醚和9.7g的聚四氢呋喃胺(弹性体)在135℃下反应1.5小时来制备环氧胺加合物(B)。
表9
使用如实例1中所描述的方法，由表9的树脂组合物形成具有嵌入其中的载体和约150gsm的面积重量的可固化表面膜。所使用的载体是10gsm玻璃稀松布。
表面膜评价
使用根据实例1-8生产的表面材料制备测试板。每个测试板是通过将表面材料置于工具上，随后铺设预浸料板层(来自氰特工业公司(Cytec Industries Inc.)的CYCOM5276-1，碳纤维/基于环氧树脂的预浸料)以形成预浸料叠层而制造的复合板。然后在高压釜中在80psi下在约177℃的温度下使预浸料叠层固化2小时。
固化之后，检查表面具有表面膜的复合板的表面外观缺陷(凹坑、针孔)。然后评价复合板的Tg、UV稳定性(在UV暴露下的色移)、涂料剥离剂抗性、在UV暴露或不UV暴露下的干和湿涂料粘着力。表10示出了测试板的表面特性和测试结果。测试板编号对应于实例编号。
表10
当被单独测试时，所有表面膜实例均示出了优异的UV稳定性，在UV照射持续延长的时间段(>7+天)之后具有最小的明显颜色变化(ΔE*<1)。表面具有可固化的UV稳定的表面膜的大部分测试板还示出了良好的涂料剥离剂抗性，具有大于200℃的Tg。
通过使用调制DSC(TA 2910)或热机械分析仪(TMA 2940，TA仪器公司(TAInstruments))在氮气下以10℃/min的斜升速率在30℃-300℃温度范围内确定固化的表面膜的玻璃化转变温度(Tg)。
UV稳定性测试
根据ASTM G154测量表面具有表面膜的复合板(呈3"×6"试样尺寸的形式，具有0.15mm厚度)的抗UV性或UV稳定性。ASTM G154是指用于通过将表面暴露在荧光UV光源下对涂覆膜的UV稳定性进行加速老化测试的标准测试方法。通过UVA灯(340nm波长)以1.55W/m2照射固化的测试板持续不同的时间段。用于UV测试的仪器是QUV加速老化测试机。
制备具有可固化组合物膜的每个测试板表面并且暴露于特定的QUV测试条件。定期取出测试板以测试其颜色变化。通过X-Rite SP 62分光光度计测量测试板的颜色变化(CIELABΔE*)。测量并报告UV暴露之前与之后的色差(ΔE*)。色差越小，测试板的UV稳定性越好。小于2.5的色差(ΔE*)被认为几乎没有明显的颜色变化，具有良好的UV稳定性。
涂料剥离剂抗性测试
通过测量用于航空航天复合结构涂料剥离工艺的基于苄醇的涂料剥离剂溶液(由美吉诺公司(McGean)可获得的Cee Bee 2012A或由汉高公司(Henkel)可获得的Turco1270-6)在浸渍期间(在环境室温下高达168小时)的涂料剥离剂流体吸收和表面铅笔硬度变化，来测量未涂漆的表面复合板(2"×2"试样尺寸，具有0.15mm厚度)的涂料剥离剂抗性。在涂料剥离剂浸泡24小时、48小时和高达168小时(7天)的间隔之前与之后测量每个测试板的重量。以相同的测试间隔高达168小时(7天)的浸渍来测量测试板的涂料剥离剂流体吸收(随浸渍时间推移的重量变化，以wt.％表示)。
在环境室温下，将每个未涂漆的测试板的表面浸入基于苄醇的涂料剥离剂溶液高达168小时，并且然后根据ASTM D3363测试浸渍期间的铅笔硬度变化。ASTM D3363是指用于确定基材上的透明和着色的有机涂覆膜的表面硬度的标准测试方法。铅笔硬度标度如下：6B(最软)、5B、4B、3B、2B、B、HB、F、H、2H、3H、4H、5H、6H、7H、8H、9H(最硬)。在涂料剥离剂中浸泡24小时、48小时和高达168小时(7天)的间隔之前与之后测量测试板的铅笔硬度。浸渍24小时后变化超过2H水平的铅笔硬度不被认为具有良好的涂料剥离剂抗性。
有或没有UV暴露的干和湿涂料粘着力
根据ASTM D3359测量表面具有表面膜的涂漆的复合板(呈3"×6"试样尺寸的形式，具有0.15mm厚度)在涂漆之前有或没有UV暴露的情况下的干划和湿划涂料粘着力。ASTMD3359是指通过在膜中制作的切口上施加并移除压敏胶带来评估涂覆膜对基材的表面粘着力的标准测试方法(划十字线胶带测试(cross-hatch scribe tape test))。根据AATCC测试方法16、选项3，将固化的测试板暴露于零(没有UV)、200kJ/m2或1000kJ/m2紫外线(UV-A)辐射。用于UV测试的仪器是Xeno Weather-o-meter，诸如Atlas CI3000褪色计。制备每个测试板表面(清洁的、打磨和不打磨)并且施加在航空航天涂漆中使用的外部装饰涂料涂层(环氧涂料底漆，随后是基于聚氨酯的面漆)。随后，根据ASTM D3359进行干涂料粘着力测试。为了进行湿涂料粘着力，将UV暴露的测试板涂漆，并且然后浸入75°F下的去离子水中持续7天。然后根据ASTM D3359进行湿涂料粘着力测试。
实例9(对比)
为了对比，基于表11中所示出的配方制备表面膜。量以重量百分比(wt％)计。
表11
| 组分 | wt％ |
| 四缩水甘油基4,4’-二氨基二苯基甲烷 | 10 |
| 氨基苯酚的三缩水甘油醚 | 12 |
| 双酚A、双-A环氧树脂和Hycar弹性体的预反应加合物 | 30 |
| 具有CSR颗粒(25wt％)的双酚A二缩水甘油醚 | 12 |
| 双氰胺 | 2.3 |
| 4,4’-亚甲基双(苯基二甲基脲) | 2.3 |
| 陶瓷微球 | 23 |
| 气相二氧化硅 | 2.5 |
| TiO<sub>2</sub>颜料 | 5.9 |
| 总计 | 100 |
以与实例1中所描述的类似的程序，基于表11组成制备表面膜。使用表11的对比表面膜制备复合测试板。使用先前所描述的测试程序测试固化的测试板，以确定其Tg、UV稳定性、涂料剥离剂抗性和涂料粘着力。对比测试结果示于表12中。
表12
如由表12可以看出的，基于芳香族环氧树脂的表面膜在UV暴露下示出显著的颜色变化，表明其高UV敏感性并且不具有抗UV性。
Claims (46)
1.一种表面材料，其包含至少一个由可固化树脂组合物形成的树脂层，该可固化树脂组合物包含：
(A)一种或多种脂环族环氧树脂，其每分子各自具有两个或更多个环氧基团；
(B)环氧胺加合物，其每分子具有两个或更多个环氧基团并且通过(i)每分子具有两个或更多个脂环族环氧基团的环氧化合物与(ii)每分子具有两个或更多个氨基的胺化合物的反应获得；
(C)固化剂和/或催化剂；
(D)陶瓷微球；以及
(E)流动控制剂，其呈不是陶瓷微球的无机颗粒的形式。
2.如权利要求1所述的表面材料，其中，该可固化树脂组合物进一步包含：
(F)无机颜料，其选自金属氧化物和炭黑、优选地白色氧化钛(TiO2)。
3.如权利要求1或2所述的表面材料，其中，该可固化树脂组合物进一步包含：
(G)增韧剂，其不是环氧胺加合物并且选自：热塑性聚合物、弹性聚合物、以及核-壳橡胶(CSR)颗粒。
4.根据前述权利要求中任一项所述的表面材料，其中，该一种或多种脂环族环氧树脂由以下通式I表示：
其中X表示单键或连接基团；该连接基团选自：二价烃基团、羰基(-CO-)、醚键(-O-)、酯键(-COO-)、酰胺键(-CONH-)、碳酸酯键(-OCOO-)、以及含有两个或更多个彼此连接的所述基团的基团。
5.根据权利要求4所述的表面材料，其中，该二价烃基团选自：具有1至18个碳原子的直链或支链亚烷基，包括亚甲基、甲基亚甲基、二甲基亚甲基、亚乙基、亚丙基、以及三亚甲基；以及二价脂环族烃基团，包括1,2-亚环戊基、1,3-亚环戊基、亚环戊基、1,2-亚环己基、1,3-亚环己基、1,4-亚环己基、以及亚环己基。
6.根据前述权利要求中任一项所述的表面材料，其中，该一种或多种脂环族环氧树脂选自具有以下化学结构的聚环氧化物：
其中n是从1至30的整数；
其中a、b、c、d、e、f独立地表示0至30的整数。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的表面材料，其中，该一种或多种脂环族环氧树脂选自具有以下化学结构的聚环氧化物：
其中R表示对应于q-价(q-氢)醇R-(OH)q的基团，不同之处在于从其除去数目为q的-OH；p是从1至50的整数；并且q是从1至10的整数。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的表面材料，其中，该一种或多种脂环族环氧树脂选自具有如通过布氏粘度计所确定的在25℃下2500mPa·s或更小、优选地在25℃下500mPa·s或更小的粘度的一种或多种亚环烷基二醇二缩水甘油醚。
9.根据权利要求1至5中任一项所述的表面材料，其中，该一种或多种脂环族环氧树脂选自：环己烷二甲醇二缩水甘油醚；环己二醇二缩水甘油醚；聚[(2-环氧乙烷基)-1,2-环己二醇]2-乙基-2(羟甲基)-1,3-丙二醇醚；3',4'-环氧环己烷)3,4-环氧-环己基甲酸甲酯；3,4-环氧环己基-3',4'-环氧环己烷甲酸甲酯；3',4'-环氧环己基)-3,4-环氧环己烷；以及六氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯。
10.根据前述权利要求中任一项所述的表面材料，其中，该环氧胺加合物每分子具有从2至10、或2至4个环氧基团，并且这些环氧基团位于该环氧胺加合物的分子链末端处。
11.根据前述权利要求中任一项所述的表面材料，其中，该环氧胺加合物由式II表示：
其中X在每次出现时独立地选自单键和具有至少一个原子的二价基团；R2是在每个键合位点处具有碳原子的二价有机基团；并且n是1或更大的整数。
12.根据前述权利要求中任一项所述的表面材料，其中，该环氧胺加合物是脂环族环氧化合物与选自以下的胺的反应产物：聚丙二醇130双(2-氨基丙基醚；三甘醇二胺；三羟甲基丙烷聚氧丙烯三胺；以及聚(氧基-1,4-丁二基),α-(4-氨基-丁基)-ω-(4-氨基丁氧基)。
13.根据前述权利要求中任一项所述的表面材料，其中，该固化剂和/或催化剂(C)选自：
(i)含胺化合物；
(ii)路易斯酸-胺络合物；
(iii)酸酐；以及
(iv)阳离子催化剂(或阳离子聚合引发剂)。
14.根据权利要求13所述的表面材料，其中，该含胺化合物选自：双氰胺(DICY)、胍胺、胍、氨基胍、及其衍生物。
15.根据前述权利要求中任一项所述的表面材料，其中，该可固化树脂组合物进一步包含选自以下的固化促进剂：咪唑、二酰肼、脂肪族多胺、烷基和芳基取代的脲(包括芳香族或脂环族二甲基脲)、以及双脲。
16.根据权利要求13至15中任一项所述的表面材料，其中，该路易斯酸-胺络合物选自：BF3·正己胺、BF3·单乙胺、BF3·苄胺、BF3·二乙胺、BF3·哌啶、BF3·三乙胺、BF3·苯胺、BF4·正己胺、BF4·单乙胺、BF4·苄胺、BF4·二乙胺、BF4·哌啶、BF4·三乙胺、BF4·苯胺、PF5·乙胺、PF5·异丙胺、PF5·丁胺、PF5·月桂胺、PF5·苄胺、以及AsPF5·月桂胺。
17.根据权利要求13至16中任一项所述的表面材料，其中，该酸酐选自：甲基四氢邻苯二甲酸酐、甲基六氢邻苯二甲酸酐、十二碳烯基琥珀酸酐、甲基-内亚甲基-四氢邻苯二甲酸酐、邻苯二甲酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、甲基纳迪克酸酐、降冰片烯二酸酐、甲基环己烯二甲酸酐、及其混合物。
18.根据权利要求17所述的表面材料，其中，该酸酐与选自二氮杂双环十一碳烯、磷化合物、叔胺和季胺的固化促进剂组合使用。
19.根据权利要求13至18中任一项所述的表面材料，其中，该阳离子催化剂(或阳离子聚合引发剂)选自：芳基重氮鎓盐、芳基碘鎓盐、芳基锍盐、以及封闭型酸。
20.根据权利要求19所述的表面材料，其中，该阳离子催化剂(阳离子聚合引发剂)选自：三芳基锍六氟锑酸盐；4-羟基苯基)甲基(1-萘基甲基)锍六氟锑酸盐；4-羟基苯基)-甲基(2-甲基苄基)锍六氟锑酸盐；苄基(4-羟基苯基)-甲基锍六氟锑酸盐；苄基(4-羟基苯基)锍六氟锑酸盐；六氟锑酸铵)；以及三氟甲磺酸的铵盐。
21.根据前述权利要求中任一项所述的表面材料，其中，该可固化树脂组合物不含有任何芳香族环氧树脂。
22.根据前述权利要求中任一项所述的表面材料，其中，基于该可固化树脂组合物的总重量，组合的组分A和B构成按重量计大于40％。
23.根据前述权利要求中任一项所述的表面材料，其中，组分A以每100重量份的组合的A和B 5至80重量份、或10至75重量份、或20至65重量份的量存在。
24.根据前述权利要求中任一项所述的表面材料，其中，基于该可固化树脂组合物的总重量，该陶瓷微球(D)以至少10wt％、优选地10-30wt％的范围内的量存在。
25.根据前述权利要求中任一项所述的表面材料，其中，该流动控制剂(E)选自：滑石、云母、碳酸钙、氧化铝、以及二氧化硅。
26.根据权利要求25所述的表面材料，其中，基于该可固化树脂组合物的总重量，该流动控制剂以1-8wt％的范围内的量存在。
27.根据权利要求2至26中任一项所述的表面材料，其中，基于该可固化树脂组合物的总重量，该无机颜料(F)以5-30wt％的范围内的量存在。
28.根据权利要求3至27中任一项所述的表面材料，其中，该增韧剂(G)选自：(i)聚乙烯醇缩醛树脂(PVB)；(ii)聚乙烯醇缩甲醛树脂；(iii)聚醚砜(PES)和聚醚醚砜(PEES)的热塑性共聚物；以及(iv)核-壳橡胶(CSR)颗粒。
29.根据权利要求3至28中任一项所述的表面材料，其中，基于该可固化树脂组合物的总重量，该增韧剂(G)以1-15wt％的范围内的量存在。
30.根据前述权利要求中任一项所述的表面材料，其中，该可固化树脂组合物进一步包含呈微粒形式的导电材料，优选地金属薄片或颗粒、碳颗粒或碳纳米管。
31.根据前述权利要求中任一项所述的表面材料，其中，该可固化树脂组合物进一步包含一种或多种UV稳定剂或吸收剂。
32.根据权利要求31所述的表面材料，其中，该一种或多种UV稳定剂选自：丁羟甲苯(BHT)；季戊四醇四(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯；2-羟基-4-甲氧基-二苯甲酮；2,4-双(2,4-二甲基苯基)-6-(2-羟基-4-辛氧基苯基)-1,3,5-三嗪；3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸；正十六烷基酯；2-(2H-苯并三唑-2-基)-4,6-二叔戊基苯酚，1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基癸二酸甲酯；癸二酸；双(2,2,6,6-四甲基-1-(辛氧基)-4-哌啶基酯；以及2-[4-[(2-羟基-3-十三烷氧基丙基)氧基]-2-羟基苯基]-4,6-双(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪。
33.根据前述权利要求中任一项所述的表面材料，其中，该树脂层具有在50-200gsm的范围内的面积重量。
34.根据前述权利要求中任一项所述的表面材料，其中，该树脂层具有嵌入其中的载体，所述载体选自：包含玻璃纤维、聚合物纤维、碳纤维或其组合的非织造面纱或织造织物；以及包含聚合物纤维的针织面纱或织物。
35.根据前述权利要求中任一项所述的表面材料，其进一步包含与该树脂层相邻或嵌入该树脂层中的导电层。
36.根据权利要求35所述的表面材料，其中，该导电层选自：金属的无孔连续层；多孔金属筛；穿孔金属箔；以及碳的片。
37.根据前述权利要求中任一项所述的表面材料，其进一步包含由热塑性材料形成的阻挡膜，优选地，所述热塑性材料选自：聚芳醚酮(PAEK)聚合物、聚酰胺、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺(PEI)、聚酰胺-酰亚胺、聚酯以及其组合。
38.根据权利要求1至32中任一项所述的表面材料，其包含由所述可固化树脂组合物形成的两个树脂层和在所述树脂层之间的阻挡膜，
其中所述阻挡膜由热塑性材料形成，优选地，所述热塑性材料选自：聚芳醚酮(PAEK)聚合物、聚酰胺、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺(PEI)、聚酰胺-酰亚胺、聚酯以及其组合。
39.根据权利要求38所述的表面材料，其进一步包含在该两个树脂层之间的导电层，优选地，该导电层选自：金属的无孔连续层；多孔金属筛；穿孔金属箔；以及碳的片。
40.根据前述权利要求中任一项所述的表面材料，其中，该表面材料呈适用于自动铺放的连续或细长带的形式。
41.根据权利要求40所述的表面材料，其中，该带具有在约0.125英寸至约12英寸(或约3.17mm至约305mm)的宽度以及其宽度的至少10倍的长度。
42.一种复合结构，其包含：
包含增强纤维和可固化基质树脂的复合基材；
以及
根据权利要求1至41中任一项所述的表面材料，其被施加至该复合基材的表面上。
43.一种复合结构，其包含：
预浸料叠层，其包含以堆叠布置布置的多个预浸料板层，每个预浸料板层包含用可固化基质树脂浸渍或嵌入在可固化基质树脂中的增强纤维；以及
根据权利要求1至41中任一项所述的表面材料，其被施加至该预浸料叠层的表面上。
44.一种用于形成复合结构的方法，其包括：
将根据权利要求1至41中任一项所述的表面材料置于模具表面上；
在该表面材料上形成多个预浸料板层的预浸料叠层，每个预浸料板层包含用可固化基质树脂浸渍或嵌入可固化基质树脂中的增强纤维；
使该表面材料和该预浸料叠层共固化以形成固化的复合结构；以及从该模具表面移除该固化的复合结构。
45.一种用于形成复合结构的方法，该方法包括：
在模具表面上形成多个预浸料板层的预浸料叠层，每个预浸料板层包含用可固化基质树脂浸渍或嵌入可固化基质树脂中的增强纤维；
将根据权利要求1至41中任一项所述的表面材料置于该预浸料叠层上；
使该表面材料和该预浸料叠层共固化以形成固化的复合结构；
以及
从该模具表面移除该固化的复合结构。
46.根据权利要求44或45所述的方法，其中，共固化在高于150°F(65℃)、优选地在120℃-185℃的范围内的温度下进行。
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