ES2857856T3 - Materiales compuestos con capacidades estructurales e ignífugas - Google Patents

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Abstract

Un material compuesto que comprende: al menos dos capas de fibras de refuerzo impregnadas con una resina curable; una región interlaminar formada entre capas adyacentes de fibras de refuerzo; y una combinación de partículas de endurecimiento poliméricas (P1) y partículas ignífugas (P2) en la región interlaminar, en donde las partículas de endurecimiento poliméricas son partículas de polímero(s) termoplástico(s) o polímero(s) termoplástico(s) reticulado(s), y en donde las partículas ignífugas son térmicamente expansibles, en el que las partículas se expanden cuando se exponen al fuego o temperatura superior a 200 ºC.

Description

DESCRIPCIÓN
Materiales compuestos con capacidades estructurales e ignífugas
La presente divulgación se refiere, en general, a materiales compuestos de resina reforzados con fibra y a aplicaciones de los mismos.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
La FIG. 1 ilustra esquemáticamente el comportamiento de un laminado de material compuesto bajo exposición al fuego según una realización de la presente divulgación.
La FIG. 2 ilustra esquemáticamente la configuración para ensayos de perforación.
DESCRIPCIÓN DETALLADA
El fuego es un riesgo importante para la seguridad de los aviones comerciales. Los incendios en vuelo se han clasificado como una de las principales causas conocidas que contribuyen a la mortalidad resultante de los accidentes que implican a aviones a reacción comerciales. Todos los materiales no metálicos usados dentro del compartimento a presión de los aviones comerciales están sometidos a reglamentaciones de inflamabilidad en muchos países. En los últimos años, algunas partes de los aviones, tales como el fuselaje y las alas, se fabrican de materiales compuestos compuestos de fibras de refuerzo incorporadas en una matriz de polímero. El calor, el humo y los gases liberados por una estructura de material compuesto en combustión y la degradación de su integridad estructural pueden poner rápidamente en peligro la seguridad de un avión en caso de un accidente con fuego.
En muchos países, se establecen reglamentaciones y requisitos para probar las partes interiores y los materiales de los aviones. Por ejemplo, la Administración Federal de Aviación (FAA) en los Estados Unidos establece dichos requisitos en FAR Sección 25.853, que son aplicables para partes de material compuesto, especialmente la cabina de fuselaje de los aviones. La AGENCIA EUROPEA DE SEGURIDAD AÉREA (EAs A) establece requisitos similares en Europa.
Un requisito es que el material debe ser capaz de autoextinguirse en segundos predeterminados una vez se retira la fuente de la llama de su aplicación a un material compuesto.
Otro requisito es que la combustión de un material no debe generar altos niveles de humo y gases tóxicos. El nivel de humo y gases tóxicos se puede medir por medio de un ensayo de combustión de probetas de material compuesto. Uno de los ensayos más comunes para crear "humo" es la ASTM E662 Cámara de humo, que incluye la exposición de probetas de material compuesto a un flujo de calor radiante externo de 25 kW/m2 en una cámara cerrada. Otro ensayo habitual en la industria es la Specification Support Standard, BSS 7239 ("Método de ensayo de la generación de gases tóxicos por materiales de combustión") de Boeing que requiere el análisis de gases de combustión y tiene límites de concentración especificados de gases tóxicos que actualmente incluyen cianuro de hidrógeno (HCN), óxidos de nitrógeno (NOx), monóxido de carbono (CO), cloruro de hidrógeno (HCI), fluoruro de hidrógeno (HF) y dióxido de azufre (SO2).
Aunque los requisitos anteriores no son específicamente aplicables a los materiales compuestos para estructuras primarias de aviones, para mitigar los riesgos debidos a un escenario de fuego y para mejorar el tiempo de evacuación de los pasajeros, se desean materiales compuestos que se puedan autoextinguir rápidamente, mientras que producen cantidades despreciables de humo, gases tóxicos y fibras liberadas.
También es altamente deseable que los materiales compuestos usados en las estructuras de aviones, principalmente en el revestimiento del fuselaje, puedan proporcionar protección mejorada de la perforación en comparación con los materiales compuestos del estado de la técnica. Esto se podría lograr por un material compuesto con resistencia mejorada a la penetración del fuego en caso de un incendio posterior a la colisión.
Se puede mejorar el rendimiento de inflamabilidad de los materiales compuestos incorporando diferentes tipos de materiales, tales como aditivos inorgánicos, en la resina de matriz usada para la fabricación del material compuesto de polímero reforzado con fibra. Por ejemplo, se pueden añadir microesferas cerámicas, silicatos de metales alcalinos hidratados, trihidrato de aluminio (ATH), óxidos metálicos, tales como hidróxido de aluminio Al(OH)3, hidróxido de magnesio (MDH) y borato de cinc a altas cargas para proporcionar un material compuesto con propiedades autoextintoras del fuego o generación reducida de humo cuando se exponen al fuego, pero dicha adición conduce a un aumento de peso significativo y a una reducción en las propiedades relacionadas con la resistencia al impacto, tales como la resistencia a la compresión después de impacto (CDI) y la tenacidad a la fractura en modo I y II (Gic y Giic).
De por sí, las soluciones del estado de la técnica son tales que la inflamabilidad de un material compuesto de polímero reforzado con fibra se puede mejorar, pero no, simultáneamente, su rendimiento mecánico. Un material compuesto curado (por ejemplo, un laminado de materiales preimpregnados) con rendimiento al impacto mejorado es uno con CDI mejorada y tenacidad a la fractura (Gic y G iic). La CDI mide la capacidad de un material compuesto para tolerar el daño. En el ensayo para medir la CDI, el material compuesto curado se somete a un impacto de una energía dada y luego se carga en compresión. Se miden el área del daño y la profundidad de la muesca después de impacto y antes del ensayo de compresión. Durante este ensayo, el material compuesto está restringido para garantizar que no está teniendo lugar inestabilidad elástica y se registra la resistencia del material compuesto.
La tenacidad a la fractura es una propiedad que describe la capacidad de un material que contiene una fisura para resistir a la fractura, y es una de las propiedades más importantes de un material para aplicaciones aeroespaciales. La tenacidad a la fractura es una forma cuantitativa de expresar la resistencia de un material a la fractura frágil cuando está presente una fisura.
La tenacidad a la fractura se puede cuantificar como la tasa de liberación de energía de deformación (Gc), que es la energía disipada durante la fractura por unidad de área superficial de fractura recién creada. Gc incluye G ic (modo I -modo de abertura) o Giic (modo II - en cizallamiento en el plano). El subíndice "Ic" indica la abertura de fisura de modo I, que se forma bajo un esfuerzo de tracción normal perpendicular a la fisura, y el subíndice "Ilc" indica la fisura de modo II producida por un esfuerzo de cizallamiento que actúa paralelo al plano de la fisura y perpendicular al frente de la fisura. El inicio y el crecimiento de una deslaminación se determinan frecuentemente examinando la tenacidad a la fractura de modo I y de modo II.
Los materiales compuestos de alto rendimiento convencionales con alto rendimiento de impacto y tenacidad a la fractura contienen normalmente poliétersulfona (PES) u otros materiales de endurecimiento termoplásticos que contienen azufre que podrían liberan altos niveles de emisión de SO2. El nivel de emisión de SO2 se determina midiendo la cantidad de SO2 en partes por millón (ppm) que se libera por una muestra de material compuesto durante la combustión en condiciones de exposición térmica especificadas en la cámara de densidad de humo de la Oficina Nacional de Normas (NBS) según ASTM E662. Algunos materiales compuestos pueden contener partículas de endurecimiento basadas en PES en las regiones interlaminares, además de matriz de resina endurecida con PES, y dichas partículas aumentarían aún más el nivel de emisión de SO2 hasta un nivel inaceptable.
Además, los materiales compuestos de alto rendimiento tienen partículas interlaminares, tales como nailon, que conocen los expertos en la técnica que tienen un bajo rendimiento autoextintor.
El documento de patente US2015/0166743 desvela un material compuesto que contiene partículas de endurecimiento poliméricas y estructuras basadas en carbono de tamaño nanométrico, en la región interlaminar entre capas adyacentes de fibras de refuerzo. Se encontró un efecto sinérgico, incluye una mejora en CDI y Gic y simultáneamente, una mejor conductividad.
El documento de patente GB2472423 describe un material preimpregnado para la fabricación de una material compuesto reforzado con fibra, comprendiendo el material preimpregnado al menos un aditivo de endurecimiento y al menos una carga mineral para proporcionar ignifugidad.
Por tanto, sería deseable proporcionar materiales compuestos que produjeran bajos niveles de emisión de SO2, que pudieran autoextinguirse rápidamente y que tuvieran buena resistencia a la penetración del fuego para reducir los riesgos de los pasajeros de un avión en caso de un escenario de incendio durante el vuelo o un escenario de incendio por perforación provocado por un accidente del avión posterior al impacto. Además, sigue existiendo una necesidad en la industria aeroespacial de tener un material compuesto multifuncional que también pueda proporcionar simultáneamente el rendimiento de impacto y la tenacidad requeridos para aplicaciones que soportan carga.
Se ha encontrado que una combinación de partículas de endurecimiento poliméricas y partículas ignífugas insolubles en las regiones interlaminares de un laminado de material compuesto pueden mejorar simultáneamente la ignifugidad, el rendimiento de impacto y la tenacidad en comparación con el mismo laminado de material compuesto que solo contiene uno de los dos tipos de partículas. En este contexto, las partículas "insolubles" permanecen como partículas discretas en las regiones interlaminares del laminado de material compuesto durante el curado de las mismas, es decir, las partículas no se disuelven en la matriz de resina de alrededor durante el curado.
En algunas realizaciones, se ha descubierto que la combinación de partículas de endurecimiento poliméricas y ciertas partículas ignífugas insolubles en la región interlaminar pueden producir un efecto sinérgico que incluye una reducción en el tiempo de autoextinción y una reducción en la emisión de humo, y simultáneamente, una mejora en CDI y Gic.
Un aspecto de la presente divulgación se refiere a un material compuesto curable que comprende:
a) al menos dos capas de fibras de refuerzo impregnadas con o incorporadas en una resina curable;
b) una región interlaminar entre capas adyacentes de fibras de refuerzo; y
c) una combinación de partículas de endurecimiento poliméricas (P1) y partículas ignífugas insolubles (P2) en la región interlaminar, en donde las partículas de endurecimiento poliméricas son partículas de polímero(s) termoplástico(s) o polímero(s) termoplástico(s) reticulado(s), y en donde las partículas ignífugas son térmicamente expansibles, en el que las partículas se expanden cuando se exponen al fuego o a temperatura superior a 200 °C.
La región interlaminar también contiene una resina curable y las partículas están incorporadas sustancialmente en esta resina. La resina curable en la región interlaminar puede ser igual o diferente de la resina curable que impregna las fibras de refuerzo. El término "sustancialmente incorporado" significa que al menos el 90 % en peso de las partículas está incorporado en la resina en la región interlaminar.
Las partículas pueden ser esféricas o no esféricas, porosas o no porosas. Como se usa en el presente documento, el término "partículas" se refiere a estructuras discretas de forma tridimensional que son unidades individuales distintas, que están separadas entre sí, pero dicha separación no impide que las estructuras estén en contacto entre sí.
Las partículas de endurecimiento poliméricas (P1) y las partículas ignífugas (P2) están dispersadas en la región interlaminar en un contenido total del 5 % al 40 % en peso basado en el peso del contenido de resina total en el material compuesto. En algunas realizaciones, el contenido total de tanto las partículas P1 como P2 es entre 10 % y 20 % en peso basado en el peso del contenido de resina total en el material compuesto.
La relación ponderal entre partículas de endurecimiento poliméricas y partículas ignífugas (P1 :P2) puede estar en el intervalo de desde 1:3 hasta 2:1 p/p.
Las partículas de endurecimiento poliméricas que son adecuadas para los fines en el presente documento incluyen partículas termoplásticas. Cada partícula puede tener o puede no tener un recubrimiento externo conductor, tal como un metal. Las partículas de endurecimiento pueden ser solubles o insolubles en la resina termoestable de matriz del material compuesto durante el curado de las mismas. Las partículas insolubles permanecen como partículas discretas en la matriz de polímero curada después del curado, mientras que las partículas solubles se disuelven en la resina de alrededor después del curado de la resina. La determinación de si ciertas partículas son insolubles o solubles se refiere a la solubilidad de las partículas en un sistema de resinas particular en el que residen. El sistema de resinas puede incluir una o más resinas termoestables, agentes de curado y/o catalizadores, y cantidades menores de aditivos opcionales para modificar las propiedades de la resina sin curar o matriz de polímero curada.
Las partículas de endurecimiento poliméricas también pueden incluir partículas hinchables, que se hinchan o aumentan de volumen en la resina termoestable del material compuesto durante el curado.
Las partículas de endurecimiento poliméricas pueden ser partículas de polímeros termoplásticos seleccionados de: poliimida, poliamidaimida (PAI), poliamida (PA/nailon), poliftalamida, poliétercetona, poliéter éter cetona, poliéter cetona cetona, poliarilétercetonas, poli(sulfuro de fenileno), polímeros de cristal líquido, polibutadieno reticulado, poliacrílico, poliacrilonitrilo, poliestireno, poliéterimida (PEI), poliamida, poliimida, polisulfona, poliétersulfona (PES), poli(óxido de fenileno) (PPO), poliétercetonas, poliarilétercetonas (PAEK), tales como poliéter éter cetona (PEEK) y poliéter cetona cetona (PEKK), poli(sulfuros de fenilo) (PPS), polihidroxiéteres, estireno-butadieno, poliacrilatos, poliacetol, poli(tereftalato de butileno), poliamida-imida, poliéter éter sulfona (PEES), mezclas de los mismos, o copolímeros de los mismos.
Las partículas de endurecimiento poliméricas también pueden ser partículas termoplásticas reticuladas del tipo desvelado en la solicitud de patente de EE. UU. publicada con N° de publicación US 2010/0304118 y la patente de EE. UU. N° US 8.846.818, ambas de las cuales se incorporan en el presente documento como referencia. En algunas realizaciones, las partículas termoplásticas reticuladas son partículas de copolímero de PES-PEES reticulado.
Las partículas de endurecimiento poliméricas pueden tener un tamaño medio de partículas (d50) en el intervalo de 5 a 50 micrómetros (gm) como se mide por una técnica de difracción láser, por ejemplo, usando Malvern Mastersizer 2000, que opera en el intervalo de 0,002 nanómetros a 2000 micrómetros. "d50" representa la mediana de la distribución del tamaño de partículas, o alternativamente es el valor de la distribución tal que el 50 % de las partículas tenga un tamaño de partículas de este valor o inferior.
Preferentemente, las partículas de endurecimiento poliméricas son de forma sustancialmente esférica con una relación de aspecto de aproximadamente 1:1. Con referencia a las partículas de endurecimiento, el término "relación de aspecto" se refiere a la relación entre la dimensión en sección transversal más grande de la partícula y la dimensión en sección transversal más pequeña de la partícula.
Las partículas ignífugas contienen un compuesto ignífugo, tal como un compuesto de fósforo, preferentemente en un contenido de al menos el 14 % en peso, o al menos el 18 % en peso. En algunas realizaciones, las partículas ignífugas contienen nitrógeno y compuesto de fósforo. En otras realizaciones, las partículas ignífugas contienen nitrógeno, compuesto de fósforo y melamina. Preferentemente, las partículas ignífugas no son solubles en resinas termoestables, tales como epoxi hasta 200 °C.
Como ejemplos, las partículas ignífugas se pueden seleccionar de: polifosfato de amonio, cianurato de melamina, fosfato de melamina, polifosfato de melamina y melamina - poli(fosfatos metálicos). Los ejemplos de melaminapoli(fosfatos metálicos) son melamina - poli (fosfato de cinc) y melamina - poli (fosfato de aluminio).
Las partículas ignífugas pueden tener un tamaño medio de partículas (d50) desde 2 hasta 35 micrómetros, y en algunas realizaciones 5 hasta 20 micrómetros.
En una realización, las partículas ignífugas son partículas ignífugas térmicamente expansibles o intumescentes que se expandirán cuando se expongan a alta temperatura, por ejemplo, entre 200 °C y 600 °C, y llama, y tienen baja solubilidad en agua y otros líquidos orgánicos. La FIG. 1 ilustra esquemáticamente el comportamiento de un laminado de material compuesto (o laminado de material preimpregnado) 10 que tiene una combinación de partículas ignífugas térmicamente expansibles 11 y partículas de endurecimiento poliméricas 12 en las regiones interlaminares cuando el laminado se expone al fuego. En la FIG. 1, la figura izquierda muestra el laminado 10 en la exposición inicial al fuego y la figura derecha muestra el mismo laminado con expansión de las partículas ignífugas cerca de la superficie expuesta después de un periodo de exposición al fuego.
Según una realización, las partículas ignífugas son partículas de polifosfato de amonio encapsuladas dentro de una melamina o resina que contiene melamina. Este tipo de partículas ignífugas se puede combinar con partículas de endurecimiento poliméricas seleccionadas de partículas de poliamida, poliimida aromática y PES-PEES reticuladas. La poliimida aromática puede ser cualquier polímero del cual más del 50 % (en peso) de las unidades periódicas comprende al menos un anillo aromático y al menos un grupo imida. La melamina tiende a expandirse cuando se expone a alta temperatura, por ejemplo, superior a 200 °C, y llama.
En otra realización, se usa una combinación de partículas de polifosfato de amonio encapsuladas en melamina y partículas conductoras de poliimida. Las partículas conductoras de poliimida se forman a partir de una mezcla de poliimida y una cantidad secundaria (< 50 % en peso) de material conductor, tal como grafito.
Las partículas ignífugas comercialmente disponibles a modo de ejemplo son partículas de polifosfato de amonio de CLARIANT con los nombres de producto Exolit® AP 462 y Exolit® Ap 740 F. Exolit® AP 462 es un polvo blanco de partículas finas que tiene un tamaño de partículas (d50) de aproximadamente 20 micrómetros, compuesto de partículas de polifosfato de amonio microencapsuladas (es decir, recubiertas) con resina de melamina, es no higroscópico y no inflamable. Exolit® AP 740 F es un polvo blanco de partículas finas que tiene un tamaño (d50) de 8­ 12 micrómetros, basado en polifosfato de amonio que desarrolla su eficacia mediante la sinergia fósforo/nitrógeno y la intumescencia.
La melamina-poli(fosfato metálico) están comercialmente disponible con el nombre de marca Safire de Catena Additives.
Otras partículas a modo de ejemplo que desarrollan su eficacia mediante la sinergia fósforo/ nitrógeno y la expansión térmica son Amgard® PA1 y Amgard® PA2, que son partículas basadas en nitrógeno-fósforo comercialmente disponibles de SOLVAY con un tamaño de partículas (d50) entre 6 y 7 micrómetros. Las partículas de Amgard® PA1 tienen un contenido de fósforo del 15 %-18 % en peso y un contenido de nitrógeno del 30 %-34 % en peso. Las partículas de Amgard® PA2 tienen un contenido de fósforo del 17 %-20 % en peso y un contenido de nitrógeno del 9 %-12 % en peso.
Otros productos ignífugos comerciales a modo de ejemplo incluyen Melapur® MC25, MC50, MCXL, 200, 200/70, 200FF, MP. Melapur® 200 es polifosfato de melamina comercialmente disponible de BASF SE (Ludwigshafen, Alemania) y que contiene 42 %-44 % en peso de nitrógeno y 12 % en peso de fósforo.
En algunas realizaciones, se cree que una combinación de partículas ignífugas seleccionadas y partículas de endurecimiento poliméricas seleccionadas proporciona un efecto sinérgico de reducción de la transferencia de calor durante un ensayo de perforación (mostrado en la FIG. 1), en el que un laminado de material compuesto se expone a una llama que produce una temperatura superficial que varía desde 600 °C hasta 1200 °C.
También es posible, en algunas realizaciones, tener una combinación de materiales ignífugos que proporcione propiedades ignífugas mejoradas superiores a las propiedades aditivas de cada material ignífugo. Como un ejemplo, se puede combinar sustancia ignífuga intumescente basado en polifosfato de amonio con al menos una de las sustancias ignífugas de fosfato bromado (por ejemplo, FR 370), fosfato de melamina y polifosfato de melamina.
En algunas realizaciones, los materiales compuestos curados resultantes que contienen la combinación de partículas descrita en el presente documento presentan resistencia a la compresión después de impacto (CDI), después de impacto a 30 J, superior a 225 MPa o superior a 250 MPa como se mide según ASTM D7136/37, y tenacidad interlaminar a la fractura bajo el modo I (Gic) superior a 350 J/m2 o superior a 400 MPa como se mide según EN6033, y alto rendimiento de perforación del material compuesto y cumplen los requisitos más comunes de fuego, humo y toxicidad (FHT) para aplicaciones en aviones. Preferentemente, la resistencia a la compresión después de impacto (CDI), después de impacto a 30 J, es entre 250 y 400 MPa y la tenacidad interlaminar a la fractura bajo el modo I (Gic) es entre 400 J/m2 y 1000 J/m2.
Resina
La resina curable (o composición de resina) para impregnar / infundir las fibras de refuerzo es preferentemente una resina endurecible o termoestable que contiene una o más resinas termoestables sin curar, que incluyen, pero no se limitan a, resinas epoxi, imidas (tales como poliimida o bismaleimida), resinas de éster vinílico, resinas de éster de cianato, resinas epoxi modificadas con isocianato, resinas fenólicas, resinas furánicas, benzoxazinas, resinas de condensados de formaldehído (tales como con urea, melamina o fenol), poliésteres, acrílicos, híbridos, mezclas y combinaciones de los mismos.
Las resinas epoxi adecuadas incluyen derivados de poliglicidilo de diamina aromática, monoaminas primarias aromáticas, aminofenoles, fenoles polihidroxilados, alcoholes polihidroxilados, ácidos policarboxílicos. Los ejemplos de resinas epoxi adecuadas incluyen poliglicidil éteres de los bisfenoles, tales como bisfenol A, bisfenol F, bisfenol S y bisfenol K; y poliglicidil éteres de novolacas basadas en cresol y fenol.
Los ejemplos específicos son derivados de tetraglicidilo de 4,4'-diaminodifenilmetano (TGDDM), diglicidil éter de resorcinol, triglicidil-p-aminofenol, triglicidil-m-aminofenol, diglicidil éter de bromobisfenol F, derivados de tetraglicidilo de diaminodifenilmetano, triglicidil éter de trihidroxifenilmetano, poliglicidil éter de novolaca de fenol-formaldehído, poliglicidil éter de novolaca de o-cresol o tetraglicidil éter de tetrafeniletano.
Las resinas epoxi comercialmente disponibles adecuadas para su uso en la matriz de resina hospedadora incluyen N,N,N',N'-tetraglicidildiaminodifenilmetano (por ejemplo, MY 9663, MY 720 y MY 721 de Huntsman); N,N,N',N'-tetraglicidil-bis(4-aminofenil)-1,4-diiso-propilbenceno (por ejemplo, EPON 1071 de Momentive); N,N,N',N'-tetraglicidilbis(4-amino-3,5-dimetilfenil)-1,4-diisopropilbenceno, (por ejemplo, EPON 1072 de Momentive); triglicidil éteres de paminofenol (por ejemplo, MY 0510 de Hunstman); triglicidil éteres de m-aminofenol (por ejemplo, MY 0610 de Hunstman); materiales basados en diglicidil éteres de bisfenol A, tales como 2,2-bis(4,4'-dihidroxifenil)propano (por ejemplo, DER 661 de Dow, o EPON 828 de Momentive, y resinas de novolaca preferentemente de viscosidad 8­ 20 Pas a 25 °C; glicidil éteres de resinas de novolaca fenólica (por ejemplo, DEN 431 o DEN 438 de Dow); novolaca di-fenólica basada en ciclopentadieno (por ejemplo, Tactix 556 de Huntsman); y derivado de diglicidilo de dihidroxidifenilmetano (bisfenol F) (por ejemplo, Py 306 de Huntsman).
La resina curable también puede comprender resina epoxi o fenólica modificada con fósforo para conferir rendimiento ignífugo adicional. Esta resina modificada se puede obtener haciendo reaccionar una resina epoxi o fenólica multifuncional (por ejemplo, diglicidil éter de bisfenol A, poliglicidil éter fenólico, resina de novolaca de cresol) con un ácido fosfínico orgánico (por ejemplo, ácido metanofosforoso y ácido dietilfosfínico) o anhídrido del mismo. Un ejemplo específico es un derivado de DOPO (o 10-óxido de 9,10-dihidro-9-oxa-10-fosfafenantreno) que se prepara haciendo reaccionar un epoxi multifuncional con DOPO. Las resinas epoxi modificadas con fósforo siguen siendo reactivas antes del curado y se pueden curar usando agentes de curado convencionales. El contenido de fósforo en la resina epoxi modificada con fósforo puede estar dentro del intervalo de aproximadamente el 3 % a aproximadamente el 11 % en peso. Las resinas epoxi o resinas fenólicas modificadas con fósforo pueden ser líquidas o sólidas a temperatura ambiente (20 °C-25 °C) y, en general, tienen un peso equivalente de epoxi (g/eq) de desde aproximadamente 170 hasta aproximadamente 450 como se ha determinado por ASTM D-1652. Los ejemplos de resinas modificadas con fósforo ignífugas comercialmente disponibles incluyen Se N-6030, 6065, 6070, 6075, 6085, 6095, SENP-6630, SEN-275MC 75, SEN-290MC 65, XEN-0140, XEN-0230 de Shin-A T&C Co.; HFC-350, HPC 9080-60P y EXB-X disponibles de DIC Corp. El contenido de fósforo en estas resinas está dentro del intervalo del 3 % - 11 % en peso.
La resina curable puede comprender además fósforo rojo. En general, la adición de entre el 5 % y el 10 % en peso de fósforo rojo puede reducir el riesgo de ignición del fuego.
En general, la resina curable contiene una o más resinas termoestables en combinación con otros aditivos, tales como agentes de curado, catalizadores de curado, comonómeros, agentes de control de la reología, agentes de adhesividad, cargas inorgánicas u orgánicas, polímeros termoplásticos y/o elastoméricos como agentes de endurecimiento, estabilizadores, inhibidores, pigmentos, colorantes, sustancias ignífugas, diluyentes reactivos y otros aditivos bien conocidos por los expertos en la técnica para modificar las propiedades de la resina de matriz antes o después del curado.
Los agentes de endurecimiento adecuados para la composición de resina curable incluyen, pero no se limitan a, homopolímeros o copolímeros tanto solos como en combinación con poliamidas, copoliamidas, poliimidas, aramidas, policetonas, poliéterimidas (PEI), poliétercetonas (PEK), poliéter cetona cetona (PEKK), poliéter éter cetonas (PEEK), poliétersulfonas (PES), poliéter éter sulfonas (PEES), poliésteres, poliuretanos, polisulfonas, polisulfuros, poli(óxido de fenileno) (PPO) y PPO modificado, poli(óxido de etileno) (PEO) y poli(óxido de propileno), poliestirenos, polibutadienos, poliacrilatos, polimetacrilatos, poliacrílicos, polifenilsulfona, polímeros de hidrocarburo de alto rendimiento, polímeros de cristal líquido, elastómeros y elastómeros segmentados.
La adición de agente(s) de curado y/o catalizador(es) en la resina de matriz curable es opcional, pero tal uso puede aumentar la tasa de curado y/o reducir las temperaturas de curado, si se desea. El agente de curado se selecciona adecuadamente de agentes de curado conocidos, por ejemplo, aminas aromáticas o alifáticas, o derivados de guanidina. Se prefiere un agente de curado de amina aromática, preferentemente una amina aromática que tiene al menos dos grupos amino por molécula, y son particularmente preferibles las diaminodifenilsulfonas, por ejemplo, donde los grupos amino están en las posiciones meta- o en las para- con respecto al grupo sulfona. Los ejemplos particulares son 3,3'- y 4-,4'-diaminodifenilsulfona (DDS); metilendianilina; bis(4-amino-3,5-dimetilfenil)-1,4-diisopropilbenceno; bis(4-aminofenil)-1,4-diisopropilbenceno; 4,4'-metilenbis-(2,6-dietil)-anilina (MDEA de Lonza); 4,4'-metilenbis-(3-cloro-2,6-dietil)-anilina (MCDEA de Lonza); 4,4'-metilenbis-(2,6-diisopropil)-anilina (M-DIPA de Lonza); 3,5-dietiltolueno-2,4/2,6-diamina (D-ETDA 80 de Lonza); 4,4'-metilenbis-(2-isopropil-6-metil)-anilina (M-MIPA de Lonza); 4-clorofenil-N,N-dimetil-urea (por ejemplo, Monuron); 3,4-diclorofenil-N,N-dimetil-urea (por ejemplo, DIURON TM) y dicianodiamida (por ejemplo, a MiCURE TM CG 1200 de Pacific Anchor Chemical).
Los agentes de curado adecuados también incluyen anhídridos, particularmente anhídridos policarboxílicos, tales como anhídrido nádico, anhídrido metilnádico, anhídrido ftálico, anhídrido tetrahidroftálico, anhídrido hexahidroftálico, anhídrido metiltetrahidroftálico, anhídrido endometilentetrahidroftálico y anhídrido trimelítico.
La resina curable de matriz en la región interlaminar también es una resina endurecible o termoestable que contiene una o más resinas termoestables sin curar del tipo tratado anteriormente. En ciertas realizaciones, la resina curable de matriz en la región interlaminar es el mismo que la resina de matriz en la región que contiene las fibras de refuerzo. En otras realizaciones, la resina en la región interlaminar es diferente de la resina de matriz en la región que contiene las fibras de refuerzo.
Fibras de refuerzo
Para fabricar materiales compuestos y materiales preimpregnados de alto rendimiento, las fibras de refuerzo adecuadas tienen una alta resistencia a la tracción, preferentemente superior a 500 psi (o 3447 MPa) como se mide según ASTM C1557 - 14. Las fibras que son útiles para este fin incluyen fibras de carbono o de grafito, fibras de vidrio y fibras formadas de carburo de silicio, alúmina, boro, cuarzo y similares, así como fibras formadas de polímeros orgánicos tales como, por ejemplo, poliolefinas, poli(benzotiazol), poli(bencimidazol), poliarilatos, poli(benzoxazol), poliamidas aromáticas, poliaril éteres y similares, y pueden incluir mezclas que tienen dos o más de dichas fibras. Preferentemente, las fibras se seleccionan de fibras de vidrio, fibras de carbono y fibras de poliamida aromática, tales como las fibras comercializadas por la empresa DuPont con el nombre comercial KEVLAR. Las fibras de refuerzo se pueden usar en forma de estopas discontinuas o continuas, constituidas por múltiples filamentos, como cintas continuas unidireccionales o multidireccionales, o como telas tejidas, no onduladas o no tejidas. La forma tejida se puede seleccionar de estilo de tejido simple, satinado o de sarga. La tela no ondulada puede tener varias capas y orientaciones de fibra.
Las fibras pueden estar dimensionadas o sin dimensionar. Las fibras se pueden añadir normalmente a una concentración de 5 a 35, preferentemente de al menos el 20 %, en peso. Para aplicaciones estructurales, se prefiere usar fibra continua, por ejemplo, vidrio o carbono, especialmente a del 30 % al 70 %, más especialmente del 50 % al 70 % en volumen.
Fabricación de material preimpregnado de material compuesto y laminados
Según una realización, se mezclan cantidades específicas de las partículas de endurecimiento poliméricas y de las partículas ignífugas con la composición de resina curable antes de la impregnación de fibras de refuerzo (es decir, antes de la fabricación del material preimpregnado). Para fabricar una capa de material preimpregnado, se fabrica una película de resina recubriendo en primer lugar la composición de resina que contiene partículas sobre un papel antiadherente. A continuación, se lamina/n una o dos de dichas película de resina sobre una cara o las dos caras de una capa de fibras de refuerzo con la ayuda de calor y presión para impregnar las fibras, formando así una capa de polímero reforzada con fibra (o capa de material preimpregnado) con peso específico por área de fibra y contenido de resina. Durante el proceso de laminado, las partículas se filtran y permanecen fuera de la capa de fibra debido al hecho de que el tamaño de las partículas es mayor que la separación entre los filamentos de fibra. La capa de material preimpregnado resultante contiene una capa estructural reforzada con fibra adyacente a una o dos capas de resina de matriz en la que se incorporan las partículas. Posteriormente, cuando se laminan dos o más capas de material preimpregnado que contienen partículas de endurecimiento en su interior una encima de la otra por un proceso de laminado, las partículas se sitúan en la región interlaminar entre dos capas de fibra adyacentes. En esta realización, la resina de matriz en la región interlaminar (sin partículas) es la misma que la resina que impregna las fibras de refuerzo.
En otra realización, una resina curable sin partículas se recubre sobre un papel antiadherente para formar una película de resina. Esta película de resina se pone entonces en contacto con una cara de una capa de fibra. Después de la aplicación de presión, la película de resina impregna las fibras y deja algo de resina o nada sobre las superficies externas de la capa de fibra. Posteriormente, se lamina una película de resina curable que contiene partículas con una superficie externa expuesta de la capa de fibra impregnada con resina. La resina curable que lleva las partículas puede ser la misma que la resina que impregna las fibras de refuerzo o diferente. Como resultado, una capa de resina que contiene partículas queda fuera de la capa de fibra impregnada y no impregna aún más las fibras. Se laminan juntas una pluralidad de dichas estructuras para formar un laminado de material compuesto con partículas ignífugas y partículas de endurecimiento poliméricas situadas en las regiones interlaminares.
El término "material preimpregnado", como se usa en el presente documento, se refiere a una hoja o capa de fibras que se ha impregnado con una composición de resina curable dentro de al menos una porción del volumen fibroso. El material preimpregnado usado para la fabricación de estructuras aeroespaciales es normalmente una hoja impregnada de resina de fibras de refuerzo continuas, por ejemplo, fibras de carbono. Los materiales preimpregnados pueden ser materiales preimpregnados completamente impregnados o materiales preimpregnados parcialmente impregnados. La resina de matriz que impregna las fibras de refuerzo puede estar en un estado parcialmente curado o sin curar. En una realización, el material preimpregnado usado para la fabricación de estructuras aeroespaciales puede estar compuesto de fibras de refuerzo unidireccionales, por ejemplo, fibras de carbono, que se denominan frecuentemente "cinta" o "cinta unidireccional". En otra realización, el material preimpregnado usado para la fabricación de estructuras aeroespaciales puede estar compuesto de fibras de refuerzo orientadas en dos direcciones, que se denomina frecuentemente "tela" o "cinta biaxial".
Normalmente, el material preimpregnado está en una forma maleable o flexible que está lista para el laminado y el moldeo en una configuración tridimensional, seguido por curado en una parte/estructura de material compuesto final. Este tipo de materiales preimpregnados es particularmente adecuado para la fabricación de partes estructurales que soportan carga, tales como alas, fuselajes, mamparos y superficies de control de los aviones. Propiedades importantes de los materiales preimpregnados curados son alta resistencia y rigidez con peso reducido.
Para formar una estructura de material compuesto, se puede laminar una pluralidad de capas de material preimpregnado sobre una herramienta en una secuencia de apilado para formar un "laminado de material preimpregnado". En las estructuras primarias para aviones más comunes, se ensamblan juntas múltiples cintas unidireccionales para crear un laminado con capas orientadas en diferentes direcciones para crear una estructura de material compuesto que tiene la capacidad de soportar carga en diferentes direcciones. Las capas de material preimpregnado dentro del laminado se pueden situar en una orientación seleccionada las unas con respecto a las otras, por ejemplo 0°, ± 45°, 90°, etc. Los laminados de material preimpregnado se pueden fabricar por técnicas que pueden incluir, pero no se limitan a, laminado a mano, laminado automático de cintas (ATL), colocación avanzada de fibras (AFP) y bobinado de filamentos. En algunas realizaciones, las estructuras de material compuesto pueden ser "cinta unidireccional" ensamblada. En otra realización, el material preimpregnado usado para la fabricación de estructuras aeroespaciales puede estar compuesto de cintas unidireccionales y cintas biaxiales. Por ejemplos, es bien conocido que una tela tiene la capacidad de proporcionar protección al fuego superior a una cinta unidireccional y, por este motivo, se usa frecuentemente como capa externa en estructuras de material compuesto que requieren protección contra el fuego o capacidades de perforación.
El curado de los laminados de material compuesto o de material preimpregnado desvelado en el presente documento se lleva a cabo, en general, a temperatura elevada de hasta 200 °C, preferentemente en el intervalo de 170 °C - 190 °C, y con uso de presión elevada para limitar los efectos de deformación de los gases de escape, o para limitar la formación de huecos, adecuadamente a presión de hasta 10 bares (1 MPa), preferentemente en el intervalo de 3 bares (0,3 MPa) a 7 bares (0,7 MPa). Preferentemente, la temperatura de curado se obtiene calentando a hasta 5 °C/min, por ejemplo 2 °C/min a 3 °C/min, y se mantiene durante el periodo requerido de hasta 9 h, preferentemente hasta 6 h, por ejemplo 2 h a 4 h. El uso de un catalizador en la resina de matriz puede permitir temperaturas de curado incluso más bajas. La presión se libera en todo momento, y la temperatura se reduce por enfriamiento a hasta 5 °C/min, por ejemplo, hasta 3 °C/min. Se puede realizar el curado posterior a temperaturas en el intervalo de 190 °C a 350 °C y presión atmosférica, empleando velocidades de calentamiento adecuadas para mejorar la temperatura de transición vitrea de la resina de matriz.
Aplicación
Los materiales compuestos desvelados en el presente documento pueden estar en forma de materiales preimpregnados que son adecuados para la fabricación de estructuras de aviones que tienen buenas capacidades de protección de la perforación y baja propagación de la llama en áreas ocultas. Por ejemplos, los materiales preimpregnados de material compuesto se pueden usar para fabricar estructuras primarias y secundarias de los aviones, estructuras espaciales y balísticas. Dichos componentes estructurales incluyen fuselaje de material compuesto y estructuras de ala. En particular, el material preimpregnado de material compuesto es particularmente adecuado para la fabricación de estructuras que soportan carga o resistentes al impacto que necesitarían cumplir los requisitos de inflamabilidad. Los materiales preimpregnados desvelados en el presente documento también son aplicables a la fabricación de componentes para otras aplicaciones en el transporte, que incluyen aeronáutico, náutico, automotriz y por ferrocarril.
EJEMPLOS
Se probaron paneles de material compuesto producidos en los siguientes ejemplos según el siguiente procedimiento para la evaluación de la inflamabilidad y del rendimiento mecánico.
a. Procedimientos de ensayo de perforación vertical en 60 s
La inflamabilidad es cómo de fácil se quemará o arderá algo, provocando un fuego o combustión. El ensayo de inflamabilidad FAR 25.853 o CS25 Ap. F Parte-I (a)(1 )(i) es un ensayo simple usado para evaluar si un material arde cuando se somete a la acción de una llama.
Se extrajeron probetas para los ensayos de combustión vertical en 60 s que tenían una dimensión de 75 mm x 300 mm de paneles de referencia sin defectos. Las probetas se suspendieron verticalmente y se expusieron a una llama de 38 mm de alto. La llama se aplica durante un periodo de 60 segundos. Después de este periodo, se retira el quemador y se detectó el tiempo de llama.
El tiempo de llama es el tiempo en segundos que la muestra sigue ardiendo después de que la llama del quemador se retire de debajo del espécimen. No se incluye la combustión superficial que da lugar a un resplandor, pero no a una llama.
Los criterios para la clasificación de inflamabilidad de materiales según FAR25.853 o CS25 Ap. F Parte-I (a)(1 )(i) son que para PASAR el ensayo, el tiempo de llama promedio no debe superar los 15 s.
b. Pruebas de toxicidad
Se midió la toxicidad del humo generado en probetas de resina epoxi/fibra de carbono según BSS 7239.
Se acondicionaron las probetas que tenían una dimensión de 75 x 75 x 1,6 mm3 a 21 ± 3 °C - 50 ± 5 % de HR durante 24 h y se sometieron a una irradiación constante de 25 KW/m2 en una cámara cerrada (NBS - cámara de densidad de humo). Se realizaron tres (3) ensayos para cada muestra. La duración de cada ensayo fue 300 segundos. Durante los ensayos, se determinó el valor de la concentración de dióxido de azufre (SO2) usando el tubo colorimétrico Draeger®. c. Procedimientos de ensayo de la perforación
Los ensayos se llevaron a cabo en paneles planos de 40 cm x 40 cm usando un quemador de propano como fuente de calor calibrado usando la temperatura de la llama. Para simular un incendio posterior al impacto, se fijó el flujo de calor en la superficie del panel a 182 kW/m2 con una temperatura de la llama de aproximadamente 1160 °C. Se puso un termopar enfundado (tipo N) próximo al panel en la "cara caliente" para monitorizar la temperatura de la llama durante el ensayo. Se usaron tres termopares tipo K para monitorizar el perfil de temperatura de la "cara fría" en contacto directo con el panel. También se pusieron un termopar adicional y un detector de flujo de calor (FC) respectivamente a una distancia de 30,48 cm o 12 pulgadas del panel para monitorizar la temperatura y el flujo de calor de los gases calientes por encima del panel durante el ensayo. Se usaron dos cámaras de vídeo para detectar la penetración del fuego a través del panel y para evaluar la respuesta del panel durante el ensayo. Se realizaron ensayos de perforación durante 5 minutos, mientras que se monitorizaron las temperaturas en la "cara caliente" (superficie expuesta al fuego) y la "cara fría". La FIG. 2 ilustra la configuración para este ensayo.
También se inspeccionaron visualmente los paneles ensayados y los resultados se evaluaron según los siguientes criterios del nivel de daño:
5= panel intensamente dañado: cara fría del panel con > 60 % de fibras secas visibles
4= panel muy dañado: cara fría con el 40-60 % de fibras secas visibles.
3= panel dañado: lado de la cara fría con el 20-40 % de fibras secas visibles
2= panel ligeramente dañado: cara fría con el 10-20 % de fibras secas visibles
1= panel poco dañado: cara fría con ninguna fibra seca visible o menos del 10 %.
d. Caracterización mecánica
Se determinó la compresión después de impacto (CDI) después de un impacto de 30 julios usando laminados casi isotrópicos de 24 capas. Las mediciones se realizaron a temperatura ambiente en probetas extraídas de paneles sin defectos preparados según el método B de EN 2565 y curados durante 2 horas a 180 °C. Los especímenes se mecanizaron, se impactaron y se ensayaron según ASTM D7136/37.
Se determinó la tenacidad interlaminar a la fractura en modo I (Gic) usando un laminado unidireccional de 16 capas curado con una película de polímero de fluoroetileno (FEP) como iniciador de fisuras en el plano central. Se realizaron las mediciones de Gic a temperatura ambiente según EN 6033 en probetas extraídas de paneles sin defectos preparados según el método B de EN 2565 y curados durante 2 horas a 180 °C.
Se midió según ASTM D6484 la compresión en agujeros abiertos. Se midió la resistencia al cizallamiento interlaminar (RCIL) aparente según EN 2563.
Ejemplo 1: Combinación de partículas de endurecimiento de nailon y polifosfato de amonio
Fabricación de materiales preimpregnados
Se prepararon cinco composiciones de resina según las formulaciones mostradas en la Tabla 1. El control de la composición de resina 1.0 no contiene partículas. Se modificó cada una de las otras composiciones de resina con diferente combinación de partículas de endurecimiento poliméricas y partículas ignífugas. Las cantidades de los componentes se informan en porcentajes en peso por peso (p/p).
Tabla 1 - Composiciones de resina
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Materiales:
Araldite PY 306 es una resina de diglicidlil éter de bisfenol F disponible de Huntsman. Araldite MY 0510 es una resina de triglicidil éter de p-aminofenol disponible de Huntsman.
SUMIKAEXCEL 5003P es un polímero de poliétersulfona disponible de Sumitomo Chemical.
Exolit® AP 462 (partículas a) es un partícula de polifosfato de amonio con un recubrimiento basado en melamina con un tamaño medio de partículas de 20 micrómetros comercializado por Clariant. Vestosint® Z2649 (partículas b) es una partícula de nailon alifático disponible de Evonik.
Se fabricaron los materiales preimpregnados usando las formulaciones de resina de la Tabla 1 para impregnar fibras de carbono unidireccionales. Se usaron formulaciones de resina para la fabricación de dos (2) películas que tenían un peso por área de aproximadamente 50 g/m2. Entonces se usaron las películas para impregnar fibras de carbono IMS65 E2324K comercialmente disponibles de Toho Tenax, dando como resultado materiales preimpregnados cada uno con un peso por área de fibra de aproximadamente 190 g/m2 y un contenido de resina entre el 35 % y el 36 % p/p como se informa en la Tabla 2.
Tabla 2 - Materiales preimpregnados
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Resultados del ensayo de combustión vertical y de toxicidad
Se usó material preimpregnado de control 1.0 que no tenía partículas para la fabricación del panel de control 2.0 con 16 capas, laminado igual a [+,0,-,90]2s y espesor de aproximadamente 3,2 mm. Se usó una pluralidad de materiales preimpregnados 1.1, 1.3 y 1.4 para preparar respectivamente los paneles de material compuesto 2.1, 2.2 y 2.3 en la Tabla 3. Estos paneles se fabricaron por laminado de los materiales preimpregnados para formar laminados con configuración casi isotrópica [+,0,-,90]2s (teniendo cada laminado aproximadamente 3,2 mm de espesor), seguido por consolidación y curado en un autoclave durante 2 horas a 177 °C y una presión de 6 bares. Se laminaron los materiales preimpregnados que contenían partículas de manera que dichas partículas permanecieran en las regiones entre las hojas del laminado. Todos los paneles curados se sometieron al ensayo de combustión vertical y de toxicidad de 60 s. Se informan en la Tabla 3 los resultados de los ensayos de inflamabilidad y de toxicidad.
Tabla 3. Datos comparativos de inflamabilidad y de toxicidad
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El panel de control 2.0, que no tuvo partículas interlaminares, mostró alto tiempo de llama promedio durante el ensayo de combustión vertical de 60 s (17 s) y produjo un alto contenido de SO2 (100 ppm) durante los ensayos de toxicidad. Dicho alto tiempo de llama hubiera presentado un grave riesgo para los pasajeros si esto ocurriera durante un fuego real y la combustión de una parte de material compuesto del avión. La adición de partículas de nailon de Vestosint® Z2649 (panel comparativo 2.1) proporcionó tiempo de llama incluso mayor y el mismo contenido de SO2. Sin embargo, la combinación de partículas de nailon Vestosint® Z2649 y Exolit® AP 462 (paneles 2.2 y 2.3) proporcionó una mejora significativa en el rendimiento de inflamabilidad, como se observa por una reducción del tiempo de llama promedio durante el ensayo de combustión vertical de 60 s y la reducción en la emisión de contenido de SO2 durante el ensayo de toxicidad en comparación con los paneles que solo tienen partículas de endurecimiento poliméricas (panel comparativo 2.1) o que no tienen partículas (panel de control 2.0).
Resultados del ensayo de perforación
Se usó una pluralidad de material preimpregnado de control 1.0 para la fabricación del panel de control 2.4 que tenía una dimensión de 40 cm x 40 cm. Se produjeron los paneles 2.5 y 2.6 a partir de una pluralidad de material preimpregnado 1.2 y material preimpregnado 1.4, respectivamente. Estos paneles se fabricaron laminando los materiales preimpregnados para formar laminados con configuración casi isotrópica [+,-,0,90]s (siendo cada laminado de aproximadamente 1,6 mm de espesor), seguido por consolidación y curado en un autoclave durante 2 horas a 177 °C y una presión de 6 bares. Todos los paneles curados se sometieron al ensayo de perforación y los resultados se informan en la Tabla 4.
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Los resultados en la Tabla 4 muestran que el panel de control 2.4, que solo contiene partículas de nailon Vestosint® Z2649 (b), proporcionó un deficiente rendimiento de protección de la perforación. Durante el ensayo, la temperatura sobre la cara caliente del panel fue aproximadamente 1160 °C. La temperatura sobre la cara fría del panel aumentó rápidamente en función del tiempo de exposición al fuego y alcanzó más de 400 °C en aproximadamente 2 min. Dicho rápido aumento de la temperatura sería catastrófico si esto ocurriera en una parte de material compuesto del avión, tal como un revestimiento del fuselaje de material compuesto, debido a que habría causado el colapso de los componentes estructurales (tales como los marcos) a cargas bajas. Después de 5 minutos de exposición al fuego, el panel pareció intensamente dañado con más del 60 % de fibras secas visibles en la cara fría del panel (el nivel de daño se clasifica 5 según los criterios tratados anteriormente para el procedimiento del ensayo de perforación).
Los resultados en la Tabla 4 muestran que el panel comparativo 2.5, que contiene 18 % p/p de partículas ignífugas de AP462 (a), proporcionó una mejora en el rendimiento de protección de la perforación. El panel 2.6, que contuvo la combinación de partículas (a) y (b), proporcionó la temperatura más baja y el flujo de calor más bajo en el reverso del panel, y el nivel de daño más bajo después de 5 minutos de exposición al fuego de entre todos los paneles fabricados. Para el panel 2.6, la reducción de temperatura fue aproximadamente 30 °C en la cara fría del panel después de 2 minutos y aproximadamente 50 °C después de 4 minutos del ensayo de perforación en comparación con el panel 2.5 que solo contiene partículas de AP462. Sorprendentemente, el nivel de daño del panel 2.6 después del ensayo (nivel de daño 3 - véase la Tabla 3) es inferior al nivel de daño del panel comparativo 2.5 (nivel de daño 4 - véase la Tabla 3) y el panel de control 2.44 (nivel de daño 5 - nivel de daño 3). Esto es sorprendente debido a que el panel 2.6 tiene una cantidad reducida de partículas ignífugas en la composición de resina en comparación con el panel comparativo 2.5 y no se esperaba que el uso de partículas de nailon proporcionara buenos resultados de inflamabilidad si no estaba en combinación con una cierta cantidad de partículas ignífugas.
Resultados del ensayo mecánico
Se fabricó el panel de control 2.7 laminando 24 capas del material preimpregnado de control 1.0 según la configuración [+,0,-,90]3s, seguido por consolidación y curado en un autoclave durante 2 horas a 177 °C y una presión de 6 bares. Los paneles 2.8 y 2.9 se produjeron a partir de una pluralidad de material preimpregnado 1.2 y material preimpregnado 1.4, respectivamente. Se extrajeron probetas sin defectos de los paneles y se sometieron a ensayo de CDI. Los detalles del panel y los resultados del ensayo mecánico se informan en la Tabla 5.
Tabla 5. Resultados comparativos del ensayo mecánico
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Los resultados de la Tabla 5 muestran que la adición de solo partículas ignífugas (a) en la región interlaminar (panel comparativo 2.8) no proporcionó mejora en comparación con el panel de control 2.7 que no tiene partículas. Pero la combinación de partículas de endurecimiento de nailon (b) y partículas ignífugas (a) en el panel 2.9 proporcionó una mejora de más de 50 MPa en el valor de CDI en comparación con el panel de control 2.7 y el panel comparativo 2.8.
Se fabricó un panel adicional (panel 2.10) laminando 16 capas de material preimpregnado 1.4 para los ensayos de tenacidad a la fractura proporcionando Gic igual a 488 J/m2. Este resultado muestra que la combinación de partículas de endurecimiento de nailon (b) y partículas ignífugas (a) en las regiones interlaminares del panel 2.9 proporcionó CDI después de 30 J de impacto superior a 250 J/m2, Gic superior a 400 J/m2 y proporcionó un excelente rendimiento de inflamabilidad durante el ensayo de combustión y toxicidad vertical (véase la Tabla 3) y el ensayo de perforación (véase la Tabla 4).
Ejemplo 2: Combinación de partículas de endurecimiento de poliimida y polifosfato de amonio
Fabricación de materiales preimpregnados
Se prepararon tres composiciones de resina según las formulaciones mostradas en la Tabla 6. El control de la composición de resina 1.0, que no contuvo partículas, se considera la referencia. Las diversas composiciones de resina contuvieron una combinación diferente de partículas de endurecimiento poliméricas y partículas ignífugas. Las cantidades se informan en porcentajes en peso por peso (p/p).
Tabla 6 - Composiciones de resina
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P84 NT 1 (partículas c) son partículas de poliimida aromática de Evonik con una distribución promedio del tamaño de partículas d50 de 44 micrómetros, que se hinchan y solubilizan (disuelven) en la resina de alrededor después del curado. Los materiales preimpregnados se fabricaron usando las formulaciones de resina de la Tabla 6 para impregnar fibras de carbono unidireccionales IMS65 E23 24K como para el Ejemplo 1, dando como resultado tres materiales preimpregnados cada uno con un peso por área de fibra de aproximadamente 190 g/m2 y un contenido de resina entre el 35 % y el 36 % p/p como se informa en la Tabla 7.
Tabla 7 - Materiales preimpregnados
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Ensayo de combustión vertical y de toxicidad
Se usó una pluralidad de materiales preimpregnados 3.1, 3.2 y 3.3 para preparar respectivamente los paneles de material compuesto 4.1,4.2 y 4.3 desvelados en la Tabla 8. La fabricación de paneles y el ensayo de probetas fueron similares a los procedimientos descritos en el Ejemplo 1. Los resultados del ensayo se informan en la Tabla 8. Para una comparación, también se informan en la Tabla 8 los resultados generados en el panel de control 2.0, que no tuvo partículas interlaminares.
Tabla 8. Datos comparativos de inflamabilidad y de toxicidad
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La combinación de partículas de endurecimiento de poliimida P84 NT1 y Exolit® AP 462 (paneles 4.2 y 4.3) proporcionó una mejora significativa en el rendimiento de inflamabilidad, como se observa por una reducción del tiempo de llama promedio durante el ensayo de combustión vertical de 60 s y una reducción en la emisión del contenido de SO2 durante el ensayo de toxicidad en comparación con paneles que solo tienen partículas de endurecimiento poliméricas (panel comparativo 4.1) o que no tienen partículas (panel de control 2.0).
Resultados del ensayo de perforación
Se usó una pluralidad de materiales preimpregnados 3.1 y 3.3 para preparar respectivamente los paneles de material compuesto 4.4 y 4.5 desvelados en la Tabla 9. La fabricación de paneles y los ensayos fueron similares al procedimiento descrito en el Ejemplo 1. Los resultados se informan en la Tabla 9. Para una comparación, también se informan en la Tabla 9 los resultados generados en el panel comparativo 2.5 que solo tiene partículas AP462.
Tabla 9. Resultados comparativos del ensayo de perforación
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Los resultados de la Tabla 9 muestran que el panel de control 4.4, que solo contiene partículas interlaminares de P84 NT1 (poliimida), proporcionó un deficiente rendimiento de protección de la perforación. El panel 4.5 que contiene la combinación de las dos partículas (a) y (c) proporcionó una reducción de temperatura significativa en el reverso del panel en comparación con el panel de control 4.4 y el panel comparativo 2.5, y una reducción significativa en el nivel de daño. Como en el caso del panel 2.6 en el Ejemplo 1, este efecto es sorprendente debido a que el panel 4.5 tuvo una cantidad reducida de partículas ignífugas en la composición de resina en comparación con el panel comparativo 2.5 y no se esperaba que el uso de partículas de poliimida proporcionara buenos resultados de inflamabilidad si no está en combinación con una cierta cantidad de partículas ignífugas.
Resultados del ensayo mecánico
Se usó una pluralidad de material preimpregnado 3.3 para preparar los paneles de material compuesto 4.6 y 4.7 para los ensayos de CDI y Gic, respectivamente. Los detalles del panel y los resultados del ensayo mecánico se informan en la Tabla 10. Para una comparación, también se informan los resultados para el panel de control 2.7 que no tiene partículas interlaminares.
La Tabla 10 muestra que la combinación de partículas de P84 NT1 y AP462 en la región interlaminar de los paneles 4.6 y 4.7 proporcionó CDI después de 30 J de impacto superior a 250 MPa (específicamente, 252 MPa), G ic superior a 400 J (específicamente, 477 J/m2) y proporcionó un excelente rendimiento de inflamabilidad como se informa en la Tabla 8 y 9. Se encontró que Gic es aproximadamente un 50 % superior a un panel similar que no tiene partículas interlaminares (panel de control 2.11).
Tabla 10. Resultados comparativos del ensayo mecánico
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También se usó una multiplicidad de capas de material preimpregnado 3.3 para la fabricación de paneles adicionales para los ensayos de CAA realizados según los ensayos de ASTM D6484 y RCIL realizados según EN 2563. La Tabla 11 informa de los resultados del ensayo mecánico que muestran buena carga de compresión y capacidades de cizallamiento interlaminar de los paneles fabricados a partir de un material preimpregnado que comprende una combinación de partículas de endurecimiento poliméricas y partículas ignífugas.
Tabla 11. Datos mecánicos de laminados
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Ejemplo 3: Combinación de partículas termoplásticas reticuladas y polifosfato de amonio
Fabricación de materiales preimpregnados
Se prepararon dos composiciones de resina según las formulaciones mostradas en la Tabla 12. El control de la composición de la resina 1.0, que no contuvo partículas, se considera la referencia. Las diversas composiciones de resina contuvieron diferente combinación de partículas de endurecimiento poliméricas y partículas ignífugas. Las cantidades se informan en porcentajes en peso por peso (p/p).
Tabla 12 - Composiciones de resina
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Las partículas (d) son partículas de PES-PEES reticulada con un tamaño medio de partículas de 25 micrómetros, que se produjeron internamente. Los materiales preimpregnados se fabricaron usando las formulaciones de resina de la Tabla 12 para impregnar fibras de carbono unidireccionales IMS65 E2324K como para el Ejemplo 1, produciendo 2 (dos) materiales preimpregnados cada uno con un peso por área de la fibra de aproximadamente 190 g/m2 y un contenido de resina de aproximadamente 36 % p/p como se informa en la Tabla 13.
Tabla 13 - Materiales preimpregnados
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Resultados del ensayo de perforación vertical y de toxicidad
Se usó una pluralidad de materiales preimpregnados 5.1 y 5.2 para preparar, respectivamente, los paneles de material compuesto 6.1 y 6.2 desvelados en la Tabla 14. La fabricación de paneles y el ensayo de probetas fueron similares al procedimiento descrito en el Ejemplo 1. Los resultados del ensayo se informan en la Tabla 14. Para una comparación, también se informan en la Tabla 14 los resultados generados en el panel de control 2.0, que no tuvieron partículas interlaminares.
Tabla 14. Datos comparativos de inflamabilidad y de toxicidad
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La combinación de partículas reticuladas de PES-PEES y Exolit® AP 462 (paneles 6.2) proporcionó una mejora significativa en el rendimiento de inflamabilidad, como se muestra por una reducción en el tiempo de llama promedio durante el ensayo de combustión vertical de 60 s y la reducción en el contenido de SO2 durante el ensayo de toxicidad en comparación con el panel comparativo 6.1 que solo contiene partículas de endurecimiento poliméricas y el panel de control 2.0 que no contiene partículas.
Resultados del ensayo de perforación
Se usó una pluralidad de materiales preimpregnados 5.1 y 5.2 para preparar, respectivamente, los paneles de material compuesto 6.3 y 6.4 desvelados en la Tabla 15. La fabricación y el ensayo de paneles fueron similares al procedimiento descrito en el Ejemplo 1. Los resultados del ensayo se informan en la Tabla 15. Para una comparación, también se informan en la Tabla 15 los resultados generados en el panel comparativo 2.5 que solo tiene partículas AP462.
Tabla 15. Resultados del ensayo comparativo de perforación
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Los resultados de la Tabla 15 muestran que el panel de control 6.3, que solo contiene partículas reticuladas de PES-PEES en la región interlaminar , proporcionó un deficiente rendimiento de protección de la perforación. El panel 6.4, que contuvo la combinación de las dos partículas (a) y (d), proporcionó una reducción significativa de la temperatura en el reverso del panel y una reducción significativa en el nivel de daño en comparación con el panel de control 6.3 y el panel comparativo 2.5. Como para el Ejemplo 1, este efecto es sorprendente debido a que el panel 6.4 tuvo una cantidad reducida de partículas ignífugas en la composición de resina en comparación con el panel comparativo 2.5, y no se esperaba que el uso de partículas termoplásticas reticuladas proporcionara buenos resultados de inflamabilidad cuando no está en combinación con una cierta cantidad de partículas ignífugas.
Resultados del ensayo mecánico
Se fabricaron los paneles 6.5 y 6.6 usando materiales preimpregnados 5.2 para los ensayos de CDI y G ic similares a los procedimientos descritos en los Ejemplos 1 y 2. Los resultados mecánicos se informan en la Tabla 16 en comparación con los resultados en los paneles de control 2.7 y 2.11 que no tienen partículas interlaminares.
Tabla 16. Datos mecánicos comparativos
Figure imgf000018_0001
Las Tablas 14 y 16 muestran que la combinación de partículas termoplásticas reticuladas y partículas ignífugas en la región interlaminar de los paneles 6.5 y 6.6 proporcionó CDI después de 30 J de impacto de 308 MPa, G ic superior a 400 J/m2 y proporcionó excelente rendimiento de inflamabilidad.
También se usó una multiplicidad de capas de material preimpregnado 5.2 para la fabricación de paneles adicionales (paneles 6.7 y 6.8) para los ensayos de CAA e RCIL. La Tabla 17 informa de los resultados del ensayo mecánico que muestran buena carga de compresión y capacidades de cizallamiento interlaminar de los paneles fabricados a partir de un material preimpregnado que comprende una combinación de partículas de endurecimiento poliméricas y partículas ignífugas
Tabla 17. Datos mecánicos de laminados
Figure imgf000018_0002
Ejemplo 4: Combinación de partículas conductoras de poliimida y polifosfato de amonio
Fabricación de material preimpregnado
Se preparó la composición de resina 7.1 según la formulación mostrada en la Tabla 18. El control de la composición de resina 1.0, que no contuvo partículas, se considera la referencia. Las cantidades se informan en porcentajes en peso por peso (p/p). NT 1 -15G (partículas e) son partículas conductoras de poliimida de Evonik que contienen 15 % p/p de grafito sintético.
Tabla 18 - Composición de resina
Figure imgf000018_0003
Resultados del ensayo de perforación vertical y de toxicidad
Se usó la resina 7.1 para impregnar fibras de carbono unidireccionales IMS65 E23 24K como para los ejemplos previos, dando como resultado el material preimpregnado 7.1 con un peso en área de fibra de aproximadamente 190 g/m2 y un contenido de resina de aproximadamente 36 % en peso.
Se usó una pluralidad de material preimpregnado 7.1 para preparar el panel de material compuesto 8.1. La fabricación de paneles y el ensayo de probetas fueron similares al procedimiento descrito en los ejemplos previos. Los resultados del ensayo se informan en la Tabla 19 que muestran que la combinación de partículas conductoras de poliimida NT1-15G (partículas e) y las partículas de Exolit AP 462 (a) en el panel 8.1 proporcionaron una mejora significativa en el rendimiento de inflamabilidad, como se muestra por una reducción en tanto el tiempo de llama promedio durante el ensayo de combustión vertical de 60 s como el contenido de SO2 durante el ensayo de toxicidad en comparación con el panel de control 2.0 que no contiene partículas.
Tabla 19. Datos comparativos de inflamabilidad y de toxicidad
Figure imgf000019_0001
Resultados del ensayo mecánico
Se fabricaron los paneles 8.2 y 8.3 usando el material preimpregnado 7.1 para ensayos de CDI y G ic similares a los procedimientos descritos antes. Los resultados mecánicos se informan en la Tabla 20 en comparación con los resultados en los paneles de control 2.7 y 2.11 que no tienen partículas interlaminares.
Tabla 20. Datos mecánicos comparativos
Figure imgf000019_0002
Las Tablas 19 y 20 muestran que la combinación de partículas conductoras de poliimida y partículas ignífugas en la región interlaminar de los paneles 8,2 y 8,3 proporcionó CDI después de 30 J de impacto de 229 MPa, G ic de 417 J/m2, y proporcionó excelente rendimiento de inflamabilidad.
También se usó una multiplicidad de capas de material preimpregnado 7.1 para la fabricación de los paneles 8.4 y 8.5 para los ensayos de CAA e RCIL. Los resultados de los ensayos, informados en la Tabla 21, muestran la buena carga de compresión y las capacidades de cizallamiento interlaminar de los paneles fabricados a partir de un material preimpregnado que comprende una combinación de partículas conductoras de poliimida y partículas ignífugas.
Tabla 21. Datos mecánicos de laminados
Figure imgf000019_0003
Ejemplo 5: Combinación de partículas termoplásticas reticuladas y partículas basadas en nitrógeno-fósforo
Fabricación de material preimpregnado
Se prepararon las composiciones de resina 9.1 y 9.2 según la formulación mostrada en la Tabla 22. Las cantidades se informan en porcentajes en peso por peso (p/p). Se usó Amgard PA1 (de Solvay) como partículas ignífugas que contienen nitrógeno y fósforo. SEN6065 es una epoxi modificada con fósforo comercialmente disponible de Shin-A, con un peso equivalente de epoxi E.E.W de 255 - 285 g/eq y un contenido de fósforo de 7,3 %. El uso de epoxi modificada con fósforo tenía como objetivo conferir propiedad ignífuga mejorada.
Tabla 22 - Composición de resina
Figure imgf000020_0003
Se usó cada una de las composiciones de resina 9.1 y 9.2 para impregnar fibras de carbono unidireccionales IMS65 E2324K como se describe en los ejemplos previos, dando como resultado dos materiales preimpregnados diferentes que contienen partículas, cada uno con un peso por área de fibra de aproximadamente 190 g/m2 y un contenido de resina del 35 % p/p. La Tabla 23 proporciona la composición de los materiales preimpregnados.
Tabla 23 - Materiales preimpregnados
Figure imgf000020_0002
Resultados del ensayo de combustión vertical y de toxicidad
Se usó una pluralidad de materiales preimpregnados 9.1 y 9.2 para preparar, respectivamente, los paneles de material compuesto 10.1 y 10.2 desvelados en la Tabla 24. La fabricación de paneles y el ensayo de probetas fueron similares a los procedimientos descritos en el Ejemplo 1. Los resultados del ensayo se informan en la Tabla 24. Para una comparación, también se informan en la Tabla 24 los resultados generados en el panel de control 2.0, que no tuvo partículas interlaminares.
Tabla 24. Datos comparativos de inflamabilidad y de toxicidad
Figure imgf000020_0001
La combinación de partículas termoplásticas reticuladas y partículas ignífugas (panel 10.1) proporcionó una mejora significativa en el rendimiento de inflamabilidad, como se observa por una reducción del tiempo de llama promedio durante el ensayo de combustión vertical de 60 s y el contenido de SO2 durante el ensayo de toxicidad en comparación con el panel de control 2.0 que no contiene partículas. Se obtuvo reducción adicional del tiempo de llama promedio con la adición de una epoxi modificada con fósforo (panel 10.2).
Resultados del ensayo de perforación mecánico
Se fabricaron los paneles 10.3-10.6 usando los materiales preimpregnados 9.1 y 9.2 para ensayos de CDI y Gic similares a los procedimientos descritos antes. Los resultados mecánicos se informan en la Tabla 25 en comparación con los resultados para los paneles de control 2.7 y 2.11, que no tuvieron partículas interlaminares.
Tabla 25. Datos mecánicos comparativos
Figure imgf000021_0001
Terminología
En la presente divulgación, el adjetivo "aproximadamente" usado a propósito de una cantidad incluye el valor establecido y tiene el significado impuesto por el contexto (por ejemplo, incluye el grado de error asociado a la medición de la cantidad particular). Por ejemplo, un número después de "aproximadamente" puede significar el número citado más o menos del 0,1 % al 1 % de ese número citado. El (Los) sufijo"(s)", como se usa en el presente documento, pretenden incluir tanto el singular como el plural del término al que modifica, incluyendo así uno o más de ese término (por ejemplo, el (los) metal(es) incluye(n) uno o más metales). Los intervalos desvelados en el presente documento incluyen los extremos y todos los valores intermedios de los intervalos, por ejemplo, "1 % al 10 %" incluye 1 %, 1,5 %, 2 %, 2,5 %, 3 %, 3,5 %, etc.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Un material compuesto que comprende:
al menos dos capas de fibras de refuerzo impregnadas con una resina curable;
una región interlaminar formada entre capas adyacentes de fibras de refuerzo; y
una combinación de partículas de endurecimiento poliméricas (P1) y partículas ignífugas (P2) en la región interlaminar,
en donde las partículas de endurecimiento poliméricas son partículas de polímero(s) termoplástico(s) o polímero(s) termoplástico(s) reticulado(s), y
en donde las partículas ignífugas son térmicamente expansibles, en el que las partículas se expanden cuando se exponen al fuego o temperatura superior a 200 °C.
2. El material compuesto según la reivindicación 1, en donde la relación ponderal entre partículas de endurecimiento poliméricas y partículas ignífugas (P1 :P2) está en el intervalo de desde 1:3 hasta 2:1.
3. El material compuesto según la reivindicación 1 o 2, en donde las partículas de endurecimiento poliméricas (P1) y las partículas ignífugas (P2) están dispersas en la región interlaminar en un contenido total del 5 % al 40 % en peso basado en el peso total del contenido de resina en el material compuesto.
4. El material compuesto según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde
las partículas de endurecimiento poliméricas comprenden al menos una de: poliamida, poliimida aromática, PES-PEES reticulada y una mezcla de poliimida y grafito.
5. El material compuesto según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde las partículas ignífugas comprenden al menos un compuesto de fósforo.
6. El material compuesto según la reivindicación 5, en donde las partículas ignífugas comprenden nitrógeno y compuesto de fósforo.
7. El material compuesto según la reivindicación 5 o 6, en donde las partículas ignífugas comprenden además melamina.
8. El material compuesto según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde las partículas ignífugas comprenden al menos uno de: polifosfato de amonio, cianurato de melamina, fosfato de melamina, polifosfato de melamina y melamina-poli(fosfato metálico).
9. El material compuesto según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde las partículas ignífugas comprenden polifosfato de amonio encapsulado dentro de una melamina o resina que contiene melamina.
10. El material compuesto según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde las partículas de endurecimiento poliméricas tienen un tamaño medio de partículas (d50) en el intervalo de 5 a 50 micrómetros (pm).
11. El material compuesto según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la resina curable en la región interlaminar tiene la misma composición que la de la resina curable que impregna las fibras de refuerzo.
12. El material compuesto según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la resina curable comprende una o más resina(s) epoxi.
13. El material compuesto según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la resina curable comprende una combinación de al menos dos resinas epoxi multifuncionales seleccionadas de resinas epoxi difuncionales, trifuncionales y tetrafuncionales, y un polímero termoplástico que puede formar una mezcla homogénea con las resinas epoxi, preferentemente,
el polímero termoplástico se selecciona de PES, PEES, copolímero de PES-PEES y fenoxi.
14. El material compuesto según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la resina curable comprende además una resina epoxi o fenólica modificada con fósforo obtenida haciendo reaccionar una resina epoxi o fenólica multifuncional con un ácido fosfínico orgánico o anhídrido del mismo.
15. El material compuesto según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, en donde la resina curable comprende un derivado de DOPO (o 10-óxido de 9,10-dihidro-9-oxa-10-fosfafenantreno) que se prepara haciendo reaccionar una epoxi multifuncional con DOPO.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220056261A1 (en) * 2019-03-28 2022-02-24 Safran Cabin Inc. Fire retardant epoxy resin
CN111825947B (zh) * 2019-04-22 2021-08-27 广东生益科技股份有限公司 一种用于金属基板的树脂组合物、包含其的树脂胶液以及金属基覆铜箔层压板
FR3100477B1 (fr) * 2019-09-10 2022-11-11 Safran Pièce en matériau composite stratifié pour un aéronef, cette pièce ayant des propriétés de protection au feu.
CN113246564A (zh) * 2020-02-13 2021-08-13 中国科学院化学研究所 一种高强高韧邻苯二甲腈基复合材料及其制备方法与应用
US20220177378A1 (en) * 2020-12-03 2022-06-09 Raytheon Technologies Corporation Ceramic component
CN117214376A (zh) * 2023-10-27 2023-12-12 清远市一丞阻燃材料有限公司 一种含磷的膨胀型阻燃颗粒阻燃效果测试方法

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4390702B2 (ja) * 2002-06-24 2009-12-24 株式会社Ａｄｅｋａ 難燃剤組成物及び該組成物を含有した難燃性樹脂組成物
EP1616924A1 (en) 2004-07-13 2006-01-18 Huntsman Advanced Materials (Switzerland) GmbH Fire retardant composition
CN101845197B (zh) * 2009-03-25 2011-09-14 上海锦湖日丽塑料有限公司 一种高性能无卤阻燃abs改性树脂及其制备方法
US8846818B2 (en) 2009-05-29 2014-09-30 Cytec Technology Corp. Engineered cross-linked thermoplastic particles for interlaminar toughening
US9567426B2 (en) 2009-05-29 2017-02-14 Cytec Technology Corp. Engineered crosslinked thermoplastic particles for interlaminar toughening
GB2472423B (en) * 2009-08-05 2012-01-11 Gurit Uk Ltd Fire-retardant composite materials
CN101704973A (zh) * 2009-09-30 2010-05-12 东莞市上洲塑胶科技有限公司 一种比重轻、耐冲击的阻燃聚丙烯及其制备方法
EP3135718A1 (en) * 2010-12-22 2017-03-01 Cytec Technology Corp. Epoxy resin system containing insoluble and partially soluble or swellable toughening particles for use in prepreg and structural component applications
CN102181141B (zh) * 2011-04-22 2012-10-10 浙江杭海塑业有限公司 一种无卤阻燃高韧的改性聚碳酸酯的制备方法
CN102181142A (zh) * 2011-04-22 2011-09-14 浙江杭海塑业有限公司 一种无卤阻燃高韧的改性聚碳酸酯
GB201222934D0 (en) 2012-12-19 2013-01-30 Cytec Ind Inc Particle toughening for improving fracture toughness
EP2949689A4 (en) * 2013-01-28 2016-09-07 Toray Industries PREPREG, FIBER-REINFORCED COMPOSITE AND THERMOPLASTIC RESIN PARTICLE
GB201322093D0 (en) * 2013-12-13 2014-01-29 Cytec Ind Inc Compositive materials with electrically conductive and delamination resistant properties
CA2949691C (en) 2014-05-22 2021-12-14 Cytec Industries Inc. Functionalized polymer particles for use as toughening agent
ES2905454T3 (es) 2014-09-22 2022-04-08 Cytec Ind Inc Materiales compuestos con alta conductividad eléctrica en la dirección Z
CN104553177B (zh) * 2014-12-15 2017-01-04 中航复合材料有限责任公司 一种阻燃改性碳纤维预浸料和复合材料制品
CA2995200A1 (en) * 2015-08-10 2017-02-16 Cytec Industries Inc. Prepreg material capable of providing lightning strike protection and burn-through resistance

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