FR2467907A1 - COMPOSITE MATERIALS CONSISTING OF FIBERS (GLASS, CARBON OR AROMATIC POLYAMIDE) IN THE FORM OF NON-WOVEN FABRICS, FABRICS OR KNITTED FABRICS, AND A NON-COMBUSTIBLE HYBRID MATRIX (SOLUBLE THERMOPLASTIC MACROPOLYMER AND NON-COMBUSTIBLE RESIN) AND PROCESS FOR MAKING THEM - Google Patents
COMPOSITE MATERIALS CONSISTING OF FIBERS (GLASS, CARBON OR AROMATIC POLYAMIDE) IN THE FORM OF NON-WOVEN FABRICS, FABRICS OR KNITTED FABRICS, AND A NON-COMBUSTIBLE HYBRID MATRIX (SOLUBLE THERMOPLASTIC MACROPOLYMER AND NON-COMBUSTIBLE RESIN) AND PROCESS FOR MAKING THEM Download PDFInfo
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Abstract
Matériaux composites constitués de fibres, par exemple de fibres de carbone, de verre, de borre ou de polyamides aromatiques, sous la forme de non-tissés, de tissus ou de tricots, et d'un liant ininflammable et stable aux températures élevées. Ces matériaux comportent, comme liant, une matrice hybride constituée d'un macropolymère thermoplastique soluble et d'une résine thermodurcissable. Ces matériaux composites peuvent être utilisés comme éléments de construction, comme isolants thermiques et électriques, et également pour la protection contre l'incendie.Composite materials consisting of fibers, for example carbon fibers, glass fibers, boron fibers or aromatic polyamides, in the form of nonwovens, fabrics or knits, and a non-flammable binder and stable at high temperatures. These materials comprise, as binder, a hybrid matrix made up of a soluble thermoplastic macropolymer and a thermosetting resin. These composite materials can be used as building elements, as thermal and electrical insulators, and also for fire protection.
Description
La présente invention concerne des matériaux composites qui sontThe present invention relates to composite materials which are
constitués de fibres, par exemple de fibres de verre, de fibres de carbone ou de fibres de polyamides aromatiques (dites fibres d"'Aramide'") sous la forme de non-tissés, de tissus ou de tricots, et d'une matrice résistant aux températures élevées, c'est-à-dire non combustible. Elle concerne également consisting of fibers, for example glass fibers, carbon fibers or aromatic polyamide fibers (so-called 'Aramid' fibers) in the form of nonwovens, fabrics or knits, and a matrix resistant to high temperatures, i.e. non-combustible. It also concerns
un procédé permettant de fabriquer ces matériaux composi- a process for making these composite materials
tes. Les principaux domaines d'application des matériaux composites conformes à l'invention sont ceux des éléments de construction, des isolants thermiques et your. The main fields of application of the composite materials according to the invention are those of the construction elements, thermal insulators and
électriques et des matériaux de protection contre l'in- electrical and protective materials against
cendie. On sait qu'il est possible de fabriquer des matériaux composites très solides et supportant bien les contraintes thermiques à l'aide de résines ou de polymères ayant une bonne résistance aux températures élevées,en dissolvant la résine d'imprégnation dans un solvant de manière à obtenir un vernis pour imprégnation, en imprégnant avec ce vernis des matériaux fibreux, tels que des fibres de carbone, des fibres de verre, des fibres de bore ou des fibres organiques à haut module en polyamides aromatiques ("Aramides") sous la forme de non-tissés, de tissus ou de tricots, puis en chassant catching fire. It is known that it is possible to manufacture very strong composite materials which withstand the thermal stresses with the help of resins or polymers having good resistance to high temperatures, by dissolving the impregnating resin in a solvent so as to obtain a varnish for impregnation, by impregnating with this varnish fibrous materials, such as carbon fibers, glass fibers, boron fibers or high modulus organic fibers of aromatic polyamides ("Aramids") in the form of nonwovens, fabrics or knits, then chasing
le solvant par évaporation, opératiorBqui donnent un maté- the solvent by evaporation, which gives a material
riau fibreux pré-imprégné (dit "prepreg") qui peut être transformé par moulage sous pression, à haute température, en stratifiés fibreux résistant bien aux pre-impregnated fibrous material (so-called "prepreg") which can be processed by pressure molding, at high temperature, into fibrous laminates well resistant to
températures élevées.high temperatures.
Le brevet des Etats Unis d'Amérique no 3 179 614 décrit des poly-imides linéaires totalement aromatiques avec lesquels on peut, en passant par des U.S. Patent No. 3,179,614 discloses fully aromatic linear polyimides with which
précurseurs solubles, en l'espèce les acides poly-amido- soluble precursors, in this case polyamido acids
carboxyliques, fabriquer des stratifiés, cela en effectuant l'imidation à température élevée et sous pression. Le passage de l'acide poly-amidocarboxylique au poly-imide totalement aromatique, réaction qui a lieu dans un intervalle de température allant de 220 à 3000C, s'accompagne d'une libération d'eau, laquelle carboxylic, manufacture laminates, this by performing the imidation at high temperature and under pressure. The passage of the polyamidocarboxylic acid to the totally aromatic polyimide, which takes place in a temperature range of 220 to 3000C, is accompanied by a release of water, which
conduit à la formation de pores dans le stratifié. Tou- leads to the formation of pores in the laminate. always
tefois, la présence de pores dans la matrice n'est pas However, the presence of pores in the matrix is not
bonne pour les propriétés mécaniques des matériaux com- good for the mechanical properties of
posites fibreux et ne permet pas que les propriétés mé- fibrous positions and does not allow the properties to be
caniques propres aux fibres soient pleinement exploitées. fiber-specific techniques are fully exploited.
Cette difficulté a conduit à la mise au point de rési- This difficulty led to the development of resi-
nes poly-imides thermodurcissables ("duromêres") qui sont décrites par exemple dans les brevets français nos 1 455 514 et 1 555 564, dans les demandes de brevets (premiers fascicules publiés) de la R.F.A. nos 2 530 571, 2 754 632 et 2 754 631 ainsi que dans les brevets des Etats Unis d'Amérique noS 3 839 287, 3 689 464 et thermosetting polyimides ("duromers") which are described, for example, in French patents Nos. 1,455,514 and 1,555,564, in the published patent applications (first issues) of FRG Nos. 2,530,571, 2,754,632 and 2,754,631 and US Pat. Nos. 3,839,287, 3,689,464 and US Pat.
3 562 223.3,562,223.
Les résines des brevets et demandes de brevets qui viennent d'être cités ont ceci de commun que The resins of the patents and patent applications which have just been cited have in common that
le durcissement, c'est-à-dire le passage de l'état mono- hardening, that is to say the transition from the mono-
mère à l'état polymère, ne se fait pas avec libération de produits de condensation conduisant à la formation de pores lorsque les résines servent à fabriquer des stratifiés fibreux. Elles ont cependant l'inconvénient In the polymer state, this does not occur with the release of condensation products leading to pore formation when the resins are used to make fibrous laminates. However, they have the disadvantage
de nécessiter, en raison de leurs propriétés de solubi- to require, because of their solubility properties
lité, des solvants fortement polaires, à haut point high polar solvents
d'ébullition, pour la préparation de la solution d'impré- boiling point, for the preparation of the solution of
gnation. Ces solvants, à cause de leur bonne affinité pour les résines, ne peuvent être éliminés complètement gnation. These solvents, because of their good affinity for the resins, can not be eliminated completely.
des stratifiés qu'avec difficulté. Le solvant qui sub- laminates with difficulty. The solvent that sub-
siste dans le stratifié après le durcissement a un effet plastifiant gênant, en particulier à température élevée, et finalement il nuit beaucoup aux propriétés the laminate after curing has a troublesome plasticizing effect, especially at high temperature, and ultimately
mécaniques à haute température.mechanical high temperature.
On sait en outre (état de la technique) We also know (state of the art)
qu'il est possible d'utiliser des polymères thermoplas- It is possible to use thermoplastic polymers
tiques, par exemple des polysulfones, comme matrice pour des stratifiés fibreux. Pour fabriquer ces strati- fiés fibreux on place en couches alternées, dans une presse à plateaux chauffants, des matériaux fibreux pré-imprégnés ("prepregs") à très faible teneur en polymère thermoplastique, c'est-à-dire environ 10 à 15 %, et des feuilles en le polymère thermoplastique et on comprime le tout à des températures supérieures au point de fusion du prepreg thermoplastique de such as polysulfones, as a matrix for fibrous laminates. To manufacture these fibrous laminates, pre-impregnated fibrous materials ("prepregs") with a very low thermoplastic polymer content, that is to say about 10 to 15, are placed in alternating layers in a hot-plate press. %, and sheets of the thermoplastic polymer and the whole is compressed at temperatures above the melting point of the thermoplastic prepreg of
manière à obtenir un stratifié homogène dépourvu de po- in order to obtain a homogeneous laminate devoid of
res. Mais, pour que cette technique soit applicable, il faut que la résine thermoplastique soit soluble dans des solvants appropriés pour la coulée de feuilles, res. But for this technique to be applicable, the thermoplastic resin must be soluble in solvents suitable for the casting of leaves,
et que le polymère linéaire subisse une véritable fusion. and that the linear polymer undergoes a true fusion.
Naturellement ces stratifiés, du fait qu'ils contiennent un liant soluble, sont sensibles aux solvants; pour qu'ils puissent être utilisés à des températures élevées, par exemple à 250'C, il est nécessaire que les points de fusion soient de l'ordre de 3500C ou supérieurs à Naturally these laminates, because they contain a soluble binder, are sensitive to solvents; for them to be used at high temperatures, for example at 250 ° C, it is necessary that the melting points are of the order of 3500C or greater than
cette valeur (littérature: Phillips & Murphy, RAE Tech- this value (literature: Phillips & Murphy, RAE Tech-
nical Report No. 76140 d'Octobre 1976). Report No. 76140 of October 1976).
Cela étant, les présents inventeurs ont trouvé que des mélanges de polymères morphologiquement thermoplastiques solubles et de résines thermodurcissables ("duromères") That being so, the present inventors have found that mixtures of soluble morphologically thermoplastic polymers and thermosetting resins ("duromers")
peuvent très bien être transformés en feuilles dépour- can very well be made into loose sheets
vues de solvant, et que ces feuilles peuvent servir à fabriquer des stratifiés fibreux, par la technique citée de la compression de feuilles de polymères et de prepregs pauvres en résines, dans la presse, à des solvent, and that these sheets can be used to manufacture fibrous laminates, by the technique cited compression of polymer sheets and prepregs low in resins, in the press, to
températures élevées.high temperatures.
L'avantage de ce mode opératoire réside dans le fait que, d'une part, on obtient des stratifiés totalement dépuurvus de solvants et sans pores et que,d'autre parties stratifiés obtenus, du fait qu'ils contiennent un poly-imide thermodurcissable très réticulé, résistent bien aux solvants après durcissement. Une autre particularité, qui constitue également un progrès, est qu'on peut régler facilement The advantage of this procedure lies in the fact that, on the one hand, laminates which are completely solvent-free and pore-free are obtained and that, on the other hand, laminates obtained by virtue of the fact that they contain a thermosetting poly-imide. highly crosslinked, well resistant to solvents after curing. Another peculiarity, which is also a progress, is that one can easily adjust
les- propriétés rhéologiques à la compression en agis- the rheological properties of compression in
sant sur la teneur en résine thermodurcissablefusible on the content of thermosetting fuse resin
à basse température. Cela revient à dire que les feuil- at low temperature. This means that the sheets
les fondent selon la teneur en la résine teermodurcis- melts them according to the content of the teermodurizing resin
sable et selon son point de fusion. Lors de la compres- sand and according to its melting point. During the compres-
sion il suffit donc d'appliquer des pressions de travail it is therefore sufficient to apply working pressures
relativement faibles.relatively weak.
La présente invention a pour objet des ma- The subject of the present invention is
tériaux composites constitués de fibres, Par exemple de fibres de verre, de fibres de carbone, de fibres de bore ou de fibres de polyamides aromatiques, sous la forme de non-tissés, de tissus ou de tricots, et d'un liant peu inflammable et résistant aux températures élevées, matériaux composites caractérisés en ce qu'ils composite materials consisting of fibers, for example glass fibers, carbon fibers, boron fibers or aromatic polyamide fibers, in the form of nonwovens, fabrics or knits, and a low-flammability binder and resistant to high temperatures, composite materials characterized in that
comportent, comme liant, une matrice hybride consti- comprise, as a binder, a hybrid matrix constituting
tuée d'un macropolymère thermoplastique soluble et d'une killed from a soluble thermoplastic macropolymer and a
résine thermodurcissable.thermosetting resin.
Une bonne variante est caractérisée en A good variant is characterized in
ce que le rapport du polymère thermoplastique à la ré- what the ratio of the thermoplastic polymer to the
sine thermodurcissable de la matrice hybride est compris thermosetting sine of the hybrid matrix is included
entre 95: 5 et 5: 95.between 95: 5 and 5:95.
Comme composante thermoplastique de la As a thermoplastic component of the
matrice hybride on utilise de préférence un macropoly- hybrid matrix, macropolytic
mère soluble,résistant aux températures élevées, pris dans l'ensemble constitué par les polysulfones, les poly-hydaritolnes, les polycarbonates, les polyamides, soluble, high temperature resistant mother, taken as a whole consisting of polysulfones, poly-hydaritolnes, polycarbonates, polyamides,
les poly-imides, les poly-amide-imides, les poly-phé- poly-imides, poly-amide-imides, poly-phenols
nyl-quinoxaline, les poly-benzimidazoles,les poly-oxa nyl-quinoxaline, poly-benzimidazoles, polyoxa
diazoleset les poly-benzoxazoles.diazoles and poly-benzoxazoles.
Une autre bonne variante est caractérisée en ce que la composante thermoplastique de la matrice hybride est une résine soluble, résistant aux températures Another good variant is characterized in that the thermoplastic component of the hybrid matrix is a soluble, temperature-resistant resin
élevées, prise dans l'ensemble constitué par les poly- high, taken as a whole by the poly-
esters, les époxydes, les bis-maléimides et les prépoly- esters, epoxides, bis-maleimides and prepoly-
mères porteurs de groupes acétyléniques terminaux. mothers with terminal acetylenic groups.
Une autre variante, très appréciée aussi, est caractérisée en ce que la matrice hybride contient, comme composante thermoplastique, un polyamideimide qui peut être obtenu à partir du dianhydride de l'acide Another variant, which is also highly appreciated, is characterized in that the hybrid matrix contains, as a thermoplastic component, a polyamideimide which can be obtained from the acid dianhydride
benzophénone-tétracarboxylique, de l'acide m-amino-ben- benzophenone-tetracarboxylic acid, m-amino-ben-
zoique et du diamino-diphénylméthane et, comme compo- zoic acid and diamino-diphenylmethane and, as a
sante thermodurcissable,un bis-maléimide répondant à la formule générale thermosetting heat, a bis-maleimide corresponding to the general formula
O OO O
B N -A-N BB N -A-N B
C CC C
If! o O dans laquelle A représente un radical organique bivalent à au moins deux atomes de carbone et B l'un des radicaux organiques bivalents suivants: l] H3C C c If! in which A represents a divalent organic radical with at least two carbon atoms and B represents one of the following divalent organic radicals: l] H 3 C C c
2C C2C C
H H3CH H3C
X 3X 3
-2467907-2467907
H2C% C H2CNH2C% C H2CN
Une autre variante, également très intéres- Another variant, also very interesting
sante, des matériaux composites conformes à l'invention est caractérisée en ce que la composante thermoplastique est une polyéther-sulfone et la composante thermodurcis- sable un prépolymère de poly-imide qui peut être obtenu par réaction d'un bis-maléimide de formule générale o C B C ou I C Composite materials according to the invention are characterized in that the thermoplastic component is a polyether sulphone and the thermosetting component is a polyimide prepolymer which can be obtained by reaction of a bis-maleimide of the general formula o CBC or IC
N - A - N BN - A - N B
C o avec une diamine de formule générale C o with a diamine of general formula
H2N - D - NH2H2N - D - NH2
dans laquelle D représente un radical organique biva- in which D represents a biva-
lent contenant au moins deux atomes de carbone, le rap- at least two carbon atoms, the report
port molaire entre le bis-imide et la diamine étant de H 3C \1x C Il C H et molar port between the bis-imide and the diamine being from H 3 C 1 × C 11 C H and
préférence compris entre 1,2 et 5. preferably between 1.2 and 5.
L'invention a également pour objet un procé- The invention also relates to a method
dé de fabrication de matériaux composites constitués de fibres, par exemple de fibres de verre, de fibres de carbone, de fibres de bore ou de fibres de polyamides aromatiques, sous la forme de non-tissés, de tissusou de tricots, et d'une matrice hybride, ininflammable et résistant aux températures élevées, constituée d'un for making composite materials consisting of fibers, for example glass fibers, carbon fibers, boron fibers or aromatic polyamide fibers, in the form of nonwovens, fabrics or knits, and a hybrid matrix, non-flammable and resistant to high temperatures, consisting of a
macropolymère thermoplastique et d'une résine thermodur- thermoplastic macropolymer and a thermosetting resin
cissable, procédé caractérisé en ce qu'on comprime à des températures élevées des couches superposées qui sont alternativement des feuilles de la matrice hybride cissable, characterized in that compressed at high temperatures superimposed layers which are alternately sheets of the hybrid matrix
et des prepregs, pauvres en résine, de la matrice hybri- and resin-poor prepregs of the hybrid matrix
de. Pour fabriquer les matériaux composites on procède de préférence de la façon suivante: on place en couches alternées superposées, dans une presse, des feuilles de la matrice hybride dépourvuesde solvant, feuilles dans lesquelles la résine thermodurcissable se trouve à l'état non durci, en grande partie monomère, ainsi que des "prepregs" qui renferment d'environ 5 à % de la matrice hybride, et on comprime sous pression of. In order to manufacture the composite materials, the following procedure is preferably carried out: superposed alternating layers are placed in a press in which hybrid-solvent-free sheets of the matrix are obtained, in which sheets the thermosetting resin is in the uncured state, largely monomer, as well as "prepregs" which contain about 5 to% of the hybrid matrix, and pressurized
à des températures auxquelles la résine thermodurcissa- at temperatures at which the thermosetting resin
ble passe à l'état liquide, après quoi on effectue la ble goes to the liquid state, after which the
réticulation sous pression à haute température. crosslinking under pressure at high temperature.
Les différentes étapes de la fabrication de matériaux composites à partir d'une matrice hybride thermoplastique-thermodurcissable sont de préférence les suivantes: a) fabrication de feuilles hybrides constituées d'un The various steps in the manufacture of composite materials from a thermoplastic-thermosetting hybrid matrix are preferably as follows: a) manufacture of hybrid sheets consisting of a
polymère thermoplastique résistant à haute tempé- thermoplastic polymer resistant to high temperature
rature et d'une résine poly-imide thermodurcissable à l'état non-durci, b) fabrication d'un matériau pré-imprégné, ou prepreg, constitué de fibres pré-orientées sous la forme de stratifils ("rovings"), de tissuS,de tricots tJu de non-tissés, et de la matrice hybride, la teneur on résine étant d'environ 15 %, c) compression des feuilles et prepregs de manière à en faire un stratifié ayant de bonnes propriétés and a thermosetting polyimide resin in the uncured state, b) producing a prepreg material, or prepreg, consisting of pre-oriented fibers in the form of rovings, fabrics, knits and nonwovens, and the hybrid matrix, the resin content being about 15%, c) compression of the sheets and prepregs to make it a laminate having good properties
mécaniques et une grande stabilité thermique. mechanical and high thermal stability.
Les différents stades opératoires et pro- The different stages of operation and pro-
duits qui sont de préférence mis en jeu pour la nouvelle which are preferably put into play for the new
technique sont décrits en détail dans ce qui suit. are described in detail in the following.
Pour que l'on puisse appliquer le nouveau So that we can apply the new
procédé de fabrication de stratifiés perfectionnés ré- method of manufacturing improved laminates
sistant à haute température il faut que l'on puisse fabriquer des feuilles hybrides constituées du polymère thermoplastique résistant à haute température et de la résine thermodurcissable, elle-même stable à haute température. Le rôle du polymère thermoplastique est At high temperature it is necessary to be able to manufacture hybrid sheets made of high temperature resistant thermoplastic polymer and thermosetting resin, itself stable at high temperature. The role of the thermoplastic polymer is
de conférer à la feuille la résistance mécanique requi- to give the sheet the mechanical strength required
se.is.
En principe on peut utiliser tous les polymères thermoplastiques filmogènes qui permettent de fabriquer, à l'aide de solvants, des prepregs à In principle, all the thermoplastic film-forming polymers which make it possible to manufacture, using solvents, prepregs with
faible teneur en résine.low resin content.
Pour fabriquer des stratifiés résistant To make resistant laminates
à haute température on utilise des polymères thermo- at high temperature, thermo polymers are used
plastiques qui sont eux mêmes résistants à haute plastics that are themselves resistant to high
température, par exemple des polysulfones, des poly- temperature, for example polysulfones, poly-
hydantoines, des polycarbonates, des polyamides aroma- hydantoins, polycarbonates, aromatic polyamides
tiques, des polyamide-imides, des polyimides, des poly- ticks, polyamide-imides, polyimides, poly-
phényl-quinoxalines, des poly-quinoxalines, des poly- phenyl-quinoxalines, poly-quinoxalines, poly-
oxadiazoles et des poly-thiadiazoles. oxadiazoles and poly-thiadiazoles.
Par le brevet des E.U.A; n 3 708 458 on connaît des co-poly-imides qui se dissolvent bien By the US Patent; No. 3,708,458 discloses co-poly-imides which dissolve well
dans des solvants organiques, tels que le diméthylforma- in organic solvents, such as dimethylformate
mide, le diméthyl-acétamide et la N-Méthylpyrrolidone, et qui peuvent servir à fabriquer des pellicules par mide, dimethylacetamide and N-methylpyrrolidone, which can be used to make films by
coulée de leurssolutionsdans ces solvants. casting of their solutions in these solvents.
Pour fabriquer des feuilles hybrides on dissout la résine thermodurcissable ainsi que la résine thermoplastique dans un solvant approprié pour les deux résines, puis on fabrique une feuille sur un support To manufacture hybrid sheets, the thermosetting resin and the thermoplastic resin are dissolved in a solvent suitable for the two resins, and then a sheet is made on a support
par coulée et séchage.by casting and drying.
Une autre condition pour que le nouveau procédé puisse être exécuté est qu'il soit possible de fabriquer des prepregs ayant une teneur en résine comprise entre 5 et 20 % en se servant d'une solution de la matrice hybride, ce que l'on parvient à réaliser, Another condition for the new process to be carried out is that it is possible to manufacture prepregs having a resin content of between 5 and 20% using a solution of the hybrid matrix, which is achieved to achieve,
avec des polymères solubles, en faisant passer les fi- with soluble polymers, by passing the
bres, sous la forme de tissus, de tricots, de strati- in the form of fabrics, knits, strati-
fils ou de non-tissés, à travers la solution, en imprégnant ainsi les fibres, en laissant s'écouler l'excès de résine et en éliminant les solvants de la matière fibreuse imprégnée, par séchage, par exemple son or nonwovens, through the solution, thereby impregnating the fibers, allowing the excess resin to flow and removing the solvents from the impregnated fibrous material, for example by drying,
dans une étuve à circulation d'air. in a circulating air oven.
La fabrication des nouveaux matériaux composites s'effectue ensuite de façon simple. On superpose en couches alternées les prepregs et les feuilles hybrides et on durcit cet empilement, dans une presse à plateaux chauffés, sous pression, à une The manufacture of the new composite materials is then carried out in a simple manner. The prepregs and the hybrid sheets are superposed in alternating layers and this stack is hardened in a heated platen press under pressure at a
température comprise par exemple entre 170 et 2800C. temperature for example between 170 and 2800C.
On obtient ainsi un stratifié dans le- This gives a laminate in the
quel la matrice hybride joue le rôle de liant. Les which hybrid matrix acts as a binder. The
stratifiés sont dépourvus de pores et ils ont de bon- laminates are pore-free and have good
nes propriétés mécaniques,. même à des températures mechanical properties. even at temperatures
de l'ordre de 250C.of the order of 250C.
Les exemples suivants illustrent l'inven- The following examples illustrate the invention
tion sans en limiter la portée.without limiting its scope.
EXEMPLE 1:EXAMPLE 1
Pour la fabrication d'un stratifié à base d'un tissu de verre on utilise les matières premières suivantes: For the manufacture of a laminate based on a glass fabric the following raw materials are used:
a) un polyamide-imide (PAPI) linéaire, morpholo- a) a linear polyamide-imide (PAPI), morpholo-
giquement thermoplastique, qui a été préparé à thermoplastic, which has been prepared for
partir du dianhydride de l'acide benzophénone- from the dianhydride of benzophenone
tétracarboxylique, de l'acide m-amino-benzolque tetracarboxylic acid, m-amino-benzoic acid
et du diamino-4,4' diphénylméthane. Ce poly- and 4,4'-diaminodiphenylmethane. This poly-
amide-imide est soluble dans le diméthylforma- amide-imide is soluble in dimethylformate
mide, le diméthylacétamide et la N-méthyl- mide, dimethylacetamide and N-methyl-
pyrrolidone et il a une viscosité inhérente de pyrrolidone and it has an inherent viscosity of
0,5 dl/g.0.5 dl / g.
b) le bis-maléimido-4,4' diphénylméthane comme ré- b) 4,4-bis-maleimido-diphenylmethane as
sine imide thermodurcissable.sine imide thermosetting.
c) un tissu de verre à armure satin d'un grammage de 290 à 310 g/m2, qui a été apprêté avec un adjuvant d'adhérence à base d'aminosilanes c) a satin-woven glass cloth with a weight of 290 to 310 g / m2, which was primed with an aminosilane-based admixture
du commerce.Trade.
On dissout 6,15 g du polyamide-imide 6.15 g of polyamide-imide are dissolved
thermoplastique dans 55,35 g de diméthylformamide. thermoplastic in 55.35 g of dimethylformamide.
On prépare par ailleurs une solution de 6,15 g de bis- In addition, a solution of 6.15 g of
maléimido-4,4' diphénylméthane dans 55,35 g de diméthyl- maleimido-4,4'-diphenylmethane in 55.35 g of dimethyl
formamide. On mélange les deux solutions et l'on formamide. We mix the two solutions and we
obtient ainsi une solution à 10 % de la matrice hybri- thus obtaining a 10% solution of the hybrid matrix
de dans du diméthylformamide. On fabrique une feuille avec cette solution en la coulant sur une plaque de verre cristal de 400 x 400 mm. On chasse le solvant in dimethylformamide. A sheet is made with this solution by casting it onto a 400 x 400 mm crystal glass plate. The solvent is removed
par séchage à 60 C pendant 3 heures et à 75 C pen- drying at 60 ° C. for 3 hours and at 75 ° C.
dans 18 heures, à tel point que la feuille puisse il être retirée de l plaque de verre. Après avoir été séchée dans l'étuve à circulation d'air pendant 19 heures à C la feuille a une teneur résiduelle en solvant in 18 hours, so much so that the sheet can be removed from the glass plate. After being dried in the circulating air oven for 19 hours at C the sheet has a residual solvent content
de 8,50 %.of 8.50%.
On prépare en outre une solution à 15 % de la matrice hybride dans du diméthylformamide, avec un In addition, a 15% solution of the hybrid matrix in dimethylformamide is prepared with a
rapport du thermoplastique au thermodurcissable de 1: 1. ratio of thermoplastic to thermosetting 1: 1.
On imprègne des morceaux de tissu de verre de 150 x 150 mm en les trempant dans la solution de la matrice hybride, on laisse s'écouler l'excès de solution et on sèche les prepregs dans une étude à circulation 150 x 150 mm pieces of glass cloth are impregnated by soaking them in the solution of the hybrid matrix, the excess solution is allowed to flow, and the prepregs are dried in a circulating study.
d'air à 70C pendant 18 heures. Avec un seul trempa- air at 70C for 18 hours. With only one
ge on obtient des prepregs dont la teneur en la matrice hybride est de 9 à 10 %; après deux trempages, la teneur en résine est de 16 à 17 %. Le prepreg a une teneur ge we obtain prepregs whose content in the hybrid matrix is 9 to 10%; after two soaks, the resin content is 16 to 17%. The prepreg has a content
résiduelle en solvant de 0,75 %.residual solvent 0.75%.
Pour fabriquer un stratifié à base d'un tissu de verre on superpose en couches alternées, entre deux feuilles d'aluminium, 8 prepregs à base de tissu de verre et 9 feuilles hybrides, on durcit l'ensemble dans une presse à plateaux chauffés pendant To make a laminate based on a glass fabric is superposed in alternate layers, between two sheets of aluminum, 8 prepregs based on glass fabric and 9 hybrid sheets, the whole is hardened in a press platens heated during
3 heures à 2200C sous une pression de 3,9 MPa, en- 3 hours at 2200C under a pressure of 3.9 MPa,
suite on refroidit, on démoule et on recuit à 250C then we cool, unmolded and annealed at 250C
pendant 15 heures.for 15 hours.
Le stratifié obtenu a, à la température ambiante, les propriétés suivantes Teneur en fibres 45 % en volume Teneur en résine 55 % en volume Masse volumique 1,82 g/cm Résistance à la 4,7 MPa (DIN 53452) flexion 189 MPa (DIN 53452) Module de flexion Résistance au cisaillement interlaminaire The laminate obtained has the following properties at room temperature: Fiber content 45% by volume Resin content 55% by volume Density 1.82 g / cm Resistance to 4.7 MPa (DIN 53452) flexion 189 MPa ( DIN 53452) Flexural modulus Interlaminar shear strength
0,44 MPa.0.44 MPa.
A 250 C la résistance mécanique résiduel- At 250 C the residual mechanical strength
le est encore de 70 % par rapport à la valeur de départ. is still 70% of the starting value.
EXEMPLE 2:EXAMPLE 2
On applique le mode opératoire décrit à l'exemple 1 pour fabriquer un stratifié à base d'un The procedure described in Example 1 is applied to manufacture a laminate based on a
tissu de verre, compact, dépourvu de pores et résis- glass fabric, compact, devoid of pores and resistant
tant à température élevée. Au lieu du polyamide-imide on utilise une copolyéther-sulfone comme constituant thermoplastique de la-matrice hybride. En raison des bonnes propriétés filmogènes de la polysulfone, dues both at high temperature. Instead of the polyamide-imide, a copolyether sulfone is used as the thermoplastic component of the hybrid matrix. Due to the good film-forming properties of polysulfone, due
au poids moléculaire élevé, le rapport du thermoplasti- high molecular weight, the ratio of thermoplastic
que au thermodurcissable est de 1: 2. that the thermosetting is 1: 2.
Comme résine se, de même qu'à l'exemple 1 diphénylméthane. Le stratif sous 3,9 MPa a les propriét Teneur en fibres Masse volumique Résistance à la flexion Module de flexion Résistance au cisaillement inter laminaire As resin, as in Example 1 diphenylmethane. The laminate at 3.9 MPa has the properties Fiber content Density Flexural strength Flexural modulus Interlaminar shear strength
A 2000 CA 2000 C
présentent encore 50 %still present 50%
la température ambiante.Room temperature.
thermodurcissable on utili-thermosetting is used
L, le bis-maléimido-4,4' -ié qui a été durci à 210 C és suivantes: % en volume 1,90 g/cm3 ,1 MPa 211 MPa 4,4'-bis-maleimido which was cured at 210 ° C following:% by volume 1.90 g / cm3, 1 MPa 211 MPa
0,57 MPa.0.57 MPa.
les résistances mécaniques re-the mechanical strengths
des valeurs correspondant àvalues corresponding to
EXEMPLE 3:EXAMPLE 3
Pour fabriquer un stratifié à base d'un tissu de fibres de carbone on utilise un poly-imide thermoplastique préparé selon l'exemple 1 du brevet des E.U.A. n 3 708 458 et une résine poly-imide To manufacture a laminate based on a carbon fiber fabric a thermoplastic polyimide prepared according to Example 1 of U.S. patent is used. No. 3,708,458 and a polyimide resin
thermodurcissable selon l'exemple 1 du premier fasci- thermosetting according to Example 1 of the first fasci-
cule publié de la demande de brevet de la R.F.A. published patent document of the R.F.A.
n 2 530 571, les résines imides en question formant No. 2,530,571, the imide resins in question forming
la matrice hybride.the hybrid matrix.
On fabrique une feuille coulée en utilisant We make a cast sheet using
une solution de la matrice hybride dans de la N-méthyl- a solution of the hybrid matrix in N-methyl-
pyrrolidone. Le rapport pondéral du poly-imide thermo- pyrrolidone. The weight ratio of the thermomeric polyimide
plastique au poly-imide thermodurcissable est de 2: 1. thermosetting poly-imide plastic is 2: 1.
On fabrique des prepregs ayant une teneur en résine de 10 % par trempage dans une solution à Prepregs having a resin content of 10% are made by soaking in a solution with
% de la matrice hybride dans de la N-méthyl-pyrro- % of the hybrid matrix in N-methyl-pyrrolidone
lidone. On laisse s'écouler l'excès de résine et on sèche les prepregs à 140 C pendant 15 minutes dans une étuve à circulation d'air. La teneur résiduelle en pyrrolidone. The excess resin is allowed to flow and the prepregs are dried at 140 ° C. for 15 minutes in a circulating air oven. The residual content in
solvant est de 2,1 %.solvent is 2.1%.
On superpose en couches alternées des feuilles de la matrice hybride et des prepregs, qui ont été préparés comme décrit ci-dessus, et on durcit l'ensemble pendant 4 heures dans une presse à plateau sous une pression de 4,9 MPa, à une température qui, Hybrid matrix sheets and prepregs were superimposed in alternate layers, which were prepared as described above, and the assembly was cured for 4 hours in a platen press at a pressure of 4.9 MPa at a temperature which,
au début, est de 190 C et qui croit jusqu'à 240 C. at the beginning, it is 190 C and it grows up to 240 C.
Le stratifié a les propriétés suivantes: Masse volumique 1,50 g/cm3 Résistance à la flexion 6,1 MPa The laminate has the following properties: Density 1.50 g / cm3 Flexural strength 6.1 MPa
Module de flexion 666 MPa.Bending module 666 MPa.
A 250 C la résistance mécanique est At 250 C the mechanical resistance is
encore de 68 % par rapport à la valeur de départ. still 68% compared to the starting value.
Le terme "prepregs" dont il est fait usage dans le présent mémoire désigne des matériaux fibreux The term "prepregs" as used herein refers to fibrous materials
pré-imprégnés. -prepregs. -
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