FR3121685A1 - matériau composite électriquement conducteur à haute ténacité pour circuit de carburant d'aéronef - Google Patents

matériau composite électriquement conducteur à haute ténacité pour circuit de carburant d'aéronef Download PDF

Info

Publication number
FR3121685A1
FR3121685A1 FR2203097A FR2203097A FR3121685A1 FR 3121685 A1 FR3121685 A1 FR 3121685A1 FR 2203097 A FR2203097 A FR 2203097A FR 2203097 A FR2203097 A FR 2203097A FR 3121685 A1 FR3121685 A1 FR 3121685A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
composite material
polymer
conductive composite
peek
weight
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
FR2203097A
Other languages
English (en)
Inventor
Javed Abdurrazzaq Mapkar
Namrata Salunke
Michael J. Demuth
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Eaton Intelligent Power Ltd
Original Assignee
Eaton Intelligent Power Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Eaton Intelligent Power Ltd filed Critical Eaton Intelligent Power Ltd
Publication of FR3121685A1 publication Critical patent/FR3121685A1/fr
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L71/00Compositions of polyethers obtained by reactions forming an ether link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L71/08Polyethers derived from hydroxy compounds or from their metallic derivatives
    • C08L71/10Polyethers derived from hydroxy compounds or from their metallic derivatives from phenols
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L71/00Compositions of polyethers obtained by reactions forming an ether link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L71/02Polyalkylene oxides
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64DEQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D37/00Arrangements in connection with fuel supply for power plant
    • B64D37/005Accessories not provided for in the groups B64D37/02 - B64D37/28
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64DEQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D37/00Arrangements in connection with fuel supply for power plant
    • B64D37/02Tanks
    • B64D37/14Filling or emptying
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64DEQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D37/00Arrangements in connection with fuel supply for power plant
    • B64D37/32Safety measures not otherwise provided for, e.g. preventing explosive conditions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00Specific properties of additives
    • C08K2201/001Conductive additives

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

L’invention concerne des compositions polymères composites comprenant un polymère polyaryléthercétone de base, une charge conductrice, un additif de dispersion et de traitement, et éventuellement une charge diélectrique. Les polymères composites présentent une résistance maintenue ou améliorée, une ténacité accrue, et un allongement à la rupture significativement accru par rapport au polymère de base. Le polymère composite peut être utilisé dans des circuits de transport de carburant légers, non métalliques dans les aéronefs. [Figure 1]

Description

matériau composite électriquement conducteur à haute ténacité pour circuit de carburant d'aéronef
ARRIÈRE-PLAN DE L'INVENTION
La demande relative à un rendement du carburant accru dans l'industrie aérospatiale a conduit à un immense développement dans le domaine des composites polymères afin de réduire le poids tout en maintenant l'intégrité structurelle des aéronefs et des pièces d'aéronef utilisées dans le fuselage, les ailes et les applications dans la cabine. Pour réduire encore le poids de l'aéronef et simplifier son architecture, il est essentiel d'introduire également des composites dans le circuit de transport de carburant, par exemple les tubes de carburant, les réducteurs, les brides, les supports, etc. Pour une utilisation réussie de composites polymères dans un circuit de carburant d'aéronef, le matériau doit présenter une conductivité électrique adaptée pour répondre à la spécification sur les décharges électrostatiques (ESD) et une protection contre la foudre conformément aux normes (environnementales) DO-160 de la Radio Technical Commission for Aeronautics (RTCA). En outre, une résistance, une ductilité et une ténacité élevées sont nécessaires pour que le matériau réponde aux exigences de charge structurelle et résiste à la rigueur des étapes de post-traitement telles que le cintrage thermique et la manipulation pendant la fabrication, l'assemblage et l'utilisation.
Historiquement, pour développer un polymère électriquement conducteur à propriétés ESD, on utilise des charges comme le noir de carbone, le graphite et la fibre de carbone. Cette plage de résistance électrique, de 105à 108ohms, nécessite typiquement plus de 10 % en poids de charges. À ce chargement élevé des charges, les polymères deviennent fragiles et rigides, ce qui les rend impropres à des applications comme les tubes de carburant car ils nécessitent un post-traitement comme le cintrage et le thermoformage.
Les polymères haute température comme la PEEK présentent de bonnes propriétés de traction, de résistance chimique, de stabilité thermique, et présentent une ductilité relativement élevée avec un allongement à la rupture typiquement compris entre 25 % et 45 %, les rendant théoriquement adaptés au remplacement des tubes de carburant métalliques en aluminium.
Les polymères composites à nanotubes de carbone (NTC)-PEEK disponibles dans le commerce ont une résistance électrique appropriée pour les décharges ESD, malheureusement l'allongement à la rupture peut être compris seulement entre 2 % et 5 % et ces matériaux peuvent donc ne pas convenir pour l'application du tube de carburant.
Le brevet US 10,435,539, Mapkar et al., décrit un matériau composite polymère solide, par exemple comprenant un polyamide ou une polyétheréthercétone, un nanotube de carbone, et un additif de nanodiamant sphérique.
Le document US 20130206273, Guest et al., décrit un composant composite de fond de puits comprenant une matrice polymère incluant un polymère thermodurci ou thermoplastique, une charge de nanoparticules et des fibres de renforcement.
Le document US 20140091253, Myllymaki et al., décrit un matériau composite thermique thermoplastique contenant du nanodiamant, comprenant des nanodiamants, un polymère thermoplastique et une charge telle qu'une charge de nitrure de bore.
Un matériau composite conducteur amélioré et économique présentant une résistance et une ténacité améliorées, y compris une conductivité électrique adaptée pour les ESD et une protection contre la foudre, requises pour un circuit de transport de carburant non métallique, est souhaitable.
RÉSUMÉ
La présente description concerne un matériau composite conducteur économique préparé à partir d'une composition comprenant un polymère PEEK haute température, présentant une résistance et une ténacité améliorées ainsi qu'une conductivité électrique adaptée pour les ESD et une protection contre la foudre, afin de satisfaire ou de dépasser la spécification sur les décharges électrostatiques (ESD) et la protection contre la foudre conformément aux normes (environnementales) DO-160 de la Radio Technical Commission for Aeronautics (RTCA) lorsqu'il est comparé au polymère PEEK de base.
L’invention concerne un matériau composite conducteur polymère solide, préparé à partir d'une composition comprenant un polymère polyaryléthercétone (PAEK), une charge conductrice et un additif de dispersion et de traitement
Un matériau composite conducteur polymère solide est proposé, comprenant un polymère polyaryléthercétone (PAEK), une charge conductrice, un additif de dispersion et de traitement, et une charge diélectrique. Le polymère PAEK peut être choisi dans le groupe constitué d'une polyétheréthercétone (PEEK) et d'une polyéthercétonecétone (PEKK).
Le polymère PEEK de base peut être un polymère PEEK de moyenne à haute viscosité. Le polymère PEEK de base peut être non renforcé.
La charge conductrice peut être choisie dans le groupe constitué par les nanotubes de carbone, le graphène, l'oxyde de graphène, les nanofibres de carbone, et des nanostructures de carbone.
L'additif de dispersion et de traitement peut être choisi parmi des silsesquioxanes oligomères polyédriques (POSS), des silanes, et des silanol-POSS. La charge diélectrique peut être choisie dans le groupe constitué par la nano-alumine, la nanosilice, l'alumine sublimée, la silice sublimée, le ZnO et le TiO2. Dans certains modes de réalisation, le matériau composite conducteur ne comprend pas de charge de nanodiamant.
Lʼadditif de dispersion et de traitement du matériau composite conducteur polymère solide selon l’invention peut être choisi parmi des silanes silsesquioxanes oligomères polyédriques (POSS), et le silanol-POSS, éventuellement dans lequel le POSS est choisi dans le groupe constitué par l'OctaIsobutyl POSS, le TriSilanolPhényl POSS, et le TriSilanolIsobutyl POSS.
La charge diélectrique du matériau composite conducteur polymère solide selon l’invention peut être choisie dans le groupe constitué par une nano alumine, une nano silice, une alumine sublimée, une silice sublimée, du ZnO, des nanotubes de nitrure de bore, des plaquettes de nitrure de bore, des nanoflocons de nitrure de bore, et du TiO2.
Le matériau composite polymère solide peut comprendre d'environ 90 % en poids à environ 99 % en poids d'un polymère polyétheréthercétone (PEEK) de base.
Le matériau composite polymère solide peut comprendre d'environ 0,25 % en poids à environ 5 % en poids de la charge électriquement conductrice.
Le matériau composite polymère solide peut comprendre d'environ 0,25 % en poids à environ 5 % en poids des additifs de dispersion et de traitement.
Le matériau composite polymère solide peut comprendre d'environ 0,05 % en poids à environ 3 % en poids de la charge diélectrique.
Le matériau composite polymère solide selon l'invention peut présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : résistance à la traction à température ambiante (295,93K) d'au moins 80 MPa ; allongement à la rupture d'au moins 20 % ; résistance électrique comprise entre 105Ω et 108Ω ; résistance maximale à la traction dʼau moins 95 MPa ou plus ; énergie de déformation à la rupture d'au moins 15 MPa ou plus ; et résistance aux chocs Izod sur barreau entaillé d'au moins 60 KJ/m2 ou plus.
Une pièce de circuit de transport de carburant non métallique pour un aéronef peut être préparée à partir du matériau composite conducteur selon l'invention. La pièce d'aéronef peut être un tube de carburant, un tuyau flexible, un couplage, une pince, un conduit, un réducteur, une bride, une virole, un support et un logement.
La pièce de de circuit de transport de carburant non métallique selon l’invention peut être choisie dans le groupe constitué par un tube de carburant, un tuyau, un couplage, un collier de serrage, un conduit, un réducteur, une bride, une virole, un support et un boîtier
Un tube de carburant non métallique est décrit, comprenant au moins une couche préparée à partir de la composition composite conductrice selon l'invention. Un tube de carburant non métallique est décrit, comprenant une couche unique préparée à partir de la composition composite conductrice selon l'invention. Le tube de carburant peut présenter une résistance électrique comprise entre 100 KΩ et 100 MΩ " ; une pression maximale de fonctionnement dʼau moins 827370.9 Pa (120 psi) ; une température de fonctionnement en continu de 219,26 K (-65 °F) ou inférieure à au moins 408,15 K (275 °F) ; une température de fonctionnement de sortie d'au moins 435,93 K (325 °F) ; et être en conformité avec les normes environnementales RTCA DO-160.
L’invention concerne également un tube de carburant non métallique comprenant au moins une couche préparée à partir de la composition composite conductrice selon l'invention, le polymère polyaryléthercétone (PAEK) de la composition étant un polymère PEEK de moyenne à haute viscosité.
Un matériau composite conducteur polymère solide est décrit qui est préparé à partir d'une composition comprenant 90 à 99 % en poids d'un polymère PEEK ; 0,25 à 5,0 % en poids d'une charge conductrice ; 0 à 3 % en poids d'une charge diélectrique ; et 0,25 à 5,0 % en poids d'un additif de dispersion et de traitement. Le matériau composite conducteur polymère solide peut être préparé à partir d'une composition comprenant 95 à 98,5 % en poids d'un polymère PEEK ; 0,5 à 3,0 % en poids d'une charge conductrice ; 0,5 à 2 % en poids d'une charge diélectrique ; et 0,5 à 3,0 % en poids d'un additif de dispersion et de traitement. Le matériau composite conducteur polymère solide peut être préparé à partir d'une composition comprenant 95 à 98,5 % en poids d'un polymère PEEK ; 0,5 à 3,0 % en poids de nanotubes de carbone ; 0,5 à 2 % en poids d'une silice sublimée ; et 0,5 à 3,0 % en poids de POSS. Un matériau composite conducteur polymère solide est décrit qui est préparé à partir d'une composition comprenant 96 à 98,5 % en poids d'un polymère PEEK ; 0,5 à 2,0 % en poids d'une charge conductrice ; 0,5 à 1,5 % en poids d'une charge diélectrique ; et 0,5 à 2,0 % en poids d'un additif de dispersion et de traitement. Dans certains modes de réalisation, le matériau composite conducteur polymère solide comprend une quantité totale de charges combinées qui ne dépasse pas 5 % en poids.
Le matériau composite conducteur peut présenter une résistance à la traction de 100 MPa ou plus à température ambiante d'après la norme ASTM D 638. L'allongement à la rupture peut être de 20 % ou plus, 30 % ou plus, 60 % ou plus, 70 % ou plus, 80 % ou plus ou 90 % ou plus lorsqu'il est mesuré à température ambiante selon la norme ASTM D638. L'énergie de déformation à la rupture telle que mesurée par la surface sous la courbe de déformation sous contrainte de traction peut être de 18 MPa ou plus. La résistance maximale à la traction peut être de 100 MPa ou plus. La résistance à la traction à 219,26 K (-65 °F) peut être de 140 MPa ou plus. La résistance à la traction à 295,93 K (73 °F) peut être de 90 MPa ou plus. La résistance à la traction à 408,15 K (275 °F) peut être de 50 MPa ou plus. Le module d'élasticité en traction à 219,26 K peut être de 4,5 GPa ou plus. Le module d'élasticité en traction à 295,93 K peut être de 4,0 GPa ou plus. Le module d'élasticité en traction à 408,15 K peut être de 3,5 GPa ou plus. La résistance aux chocs (Izod sur barreau entaillé) à 219,26 K peut être de 15 KJ/m2 ou plus. La résistance aux chocs (Izod sur barreau entaillé) à 295,93 K peut être de 16 KJ/m2 ou plus. La résistance aux chocs (Izod sur barreau entaillé) à 408,15 K peut être de 100 KJ/m2 ou plus.
Le polymère composite peut être un polymère composite conducteur. Le polymère composite conducteur peut être préparé à partir d'une composition composite conductrice.
Dans certains modes de réalisation, la composition composite conductrice peut inclure un polymère PEEK de base en une quantité comprise entre 90 et 99 % en poids, entre 95 et 99 % en poids, ou entre 96 et 98,5 % en poids. Dans certains modes de réalisation, la composition composite conductrice peut inclure une charge conductrice en une quantité comprise entre 0,5 et 5,0 % en poids, entre 0,5 et 3 % en poids, ou entre 0,5 et 2 % en poids. Dans certains modes de réalisation, la composition composite conductrice peut inclure une charge diélectrique en une quantité comprise entre 0 et 3 % en poids, entre 0 et 2 % en poids, entre 0,5 et 2 % en poids, ou entre 0,5 et 1,5 % en poids. Dans certains modes de réalisation, la composition composite conductrice peut inclure un additif de dispersion et de traitement en une quantité comprise entre 0,3 et 5,0 % en poids, entre 0,5 et 3 % en poids, ou entre 0,5 et 2,0 % en poids.
Dans certains modes de réalisation, la composition composite conductrice peut inclure un polymère PEEK de base à 90 à 99 % en poids, une charge conductrice à 0,5 à 5,0 % en poids, une charge diélectrique à 0 à 3 % en poids, et un additif de dispersion et de traitement à 0,3 à 5,0 % en poids.
Dans certains modes de réalisation, la composition composite conductrice peut inclure un polymère PEEK de base à 95 à 99 % en poids, une charge conductrice à 0,5 à 3 % en poids, une charge diélectrique à 0,5 à 2 % en poids, et un additif de dispersion et de traitement à 0,5 à 3 % en poids.
Dans certains modes de réalisation, la composition composite conductrice peut inclure un polymère PEEK de base à 96 à 98,5 % en poids, une charge conductrice à 0,5 à 2 % en poids, une charge diélectrique à 0,5 à 1,5 % en poids, et un additif de dispersion et de traitement à 0,5 à 2,0 % en poids.
Le polymère composite peut présenter une résistance à la traction à température ambiante (295,93 K) d'au moins 80 MPa ; d'au moins 90 MPa, ou d'au moins 100 MPa.
Le polymère composite peut présenter un allongement à la rupture d'au moins 20 %, d'au moins 30 %, d'au moins 40 %, d'au moins 50 %, d'au moins 60 %, ou d'au moins 70 %.
Le polymère composite peut être un polymère composite ESD ayant une résistance électrique comprise entre 100 KΩ et 100 MΩ".
Le polymère composite peut être un polymère composite ESD ayant une résistance électrique comprise entre 105Ω et 108Ω.
Le polymère composite peut présenter une résistance maximale à la traction de 95 MPa ou plus, ou de 100 MPa ou plus.
Le polymère composite peut présenter une énergie de déformation à la rupture d'au moins 15 MPa, ou d'au moins 18 MPa.
Le polymère composite peut présenter une résistance aux chocs Izod sur barreau entaillé d'au moins 60 KJ/m2, au moins 80 KJ/m2, ou au moins 100 KJ/m2 à 408,15 K.
La montre un dessin schématique d'un exemple de circuit de transport de carburant non métallique.
La montre un graphique circulaire de fraction de réduction de poids et de gain de carburant associé (globalement 20 %) sur la base d'un circuit de transport de carburant d'aéronef monocouloir pour des pièces préparées à partir de matériaux composites conducteurs de l'invention remplaçant des composants d'aluminium comprenant des tubes de carburant, des brides, des coupleurs, des fixations, et des supports.
La montre une carte de procédé de tube d'aéronef incluant le mélange du polymère composite PAEK avec des charges de nanotubes de carbone, l'extrusion du tube, le surmoulage de viroles, le thermoformage/cintrage du tube, et l'assemblage. Une résistance et une ténacité élevées sont importantes pour les étapes de cintrage et d'assemblage.
La montre un graphique à barres de résistance à la traction (MPa) à température ambiante pour, de gauche à droite, la PEEK 1 de base comparative, la PEEK 2 de base comparative, l'échantillon de polymère composite PEEK 1 de l'invention, l'échantillon de polymère composite PEEK 2 de l'invention et quatre échantillons PEEK NTC commerciaux comparatifs. Les deux échantillons de l'invention et un échantillon commercial PEEK à NTC conducteurs présentent une résistance à la traction > 100 MPa à température ambiante d'après la norme ASTM D 638.
La montre un graphique à barres d'allongement à la rupture (%) à température ambiante pour, de gauche à droite, la PEEK 1 de base comparative, la PEEK 2 de base comparative, l'échantillon de polymère composite PEEK 1 de l'invention, l'échantillon de polymère composite PEEK 2 de l'invention et quatre échantillons PEEK NTC commerciaux comparatifs. L'allongement à la rupture est > 20 % pour chacun des échantillons PEEK 1 de base et PEEK 2 de base. L'allongement à la rupture est > 30 % pour l'échantillon de polymère composite PEEK 1 de l'invention, et > 80 % pour l'échantillon de polymère composite PEEK 2 de l'invention. Cependant, les quatre échantillons commerciaux de PEEK avec charge conductrice de NTC présentent un allongement à la rupture < 4 %.
La montre un graphique de données de contrainte-déformation pour deux formules différentes des échantillons de polymère composite PEEK 2 de l'invention et l'échantillon de PEEK 2 comparative. La contrainte de traction (MPa) est tracée par rapport à la déformation sous traction (mm/mm) pour obtenir les courbes de contrainte-déformation.
L'échantillon de formule 2 de polymère composite PEEK 2 de l'invention présente une courbe de contrainte-déformation indiquant que l'échantillon est résistant et ductile, et l'échantillon de formule 1 de polymère composite PEEK 2 de l'invention présente une courbe de contrainte-déformation indiquant que l'échantillon est résistant et tenace, tandis que l'échantillon de PEEK 2 de base comparative présente une courbe de contrainte-déformation indiquant que l'échantillon est résistant et fragile.
La montre un graphique à barres de propriétés mécaniques incluant la résistance à la traction maximale (MPa) et l'allongement à la rupture (%) pour des échantillons de PEEK 1 de base comparative, de PEEK 2 de base comparative, de polymère composite PEEK 1 de l'invention et de polymère composite PEEK 2 de l'invention. Les échantillons de l'invention présentent une résistance à la traction maximale similaire ou légèrement supérieure (101,5 MPa, 104,1 MPa respectivement) à celle des échantillons de PEEK 1 de base comparative (98,7 MPa) et PEEK 2 de base comparative (93,6 MPa). Les échantillons de polymères composites de l'invention montrent un allongement à la rupture (%) significativement plus élevé, plus de 2 fois ou plus de 3 fois supérieur à celui des échantillons de PEEK 1 de base comparative et PEEK 2 de base comparative.
La montre un graphique à barres de l'énergie de déformation à la rupture (MPa) pour des échantillons de PEEK 1 de base comparative et PEEK 2 de base comparative, et des échantillons de polymère composite PEEK 1 de l'invention et polymère composite PEEK 2 de l'invention. Les échantillons de polymères composites de l'invention présentent une ténacité accrue par rapport aux échantillons comparatifs de PEEK 1 et PEEK 2.
La montre un graphique à barres de la résistance à la traction (MPa) à trois températures (219,26 K (-65 °F), 295,93 K (73 °F), 408,15 K (275 °F)) pour des échantillons de PEEK 1 de base et PEEK 2 de base comparatives et des échantillons de polymère composite PEEK 1 de l'invention et de polymère composite PEEK 2 de l'invention. Une résistance à la traction comparable existe à chacune des trois températures entre les polymères composites PEEK 1 et PEEK 2 comparatifs et de l'invention.
La montre un graphique à barres du module d'élasticité en traction (GPa) à trois températures 219,26 K, 295,93 K, 408,15 K) pour des échantillons de PEEK 1 de base et PEEK 2 de base comparatives et des échantillons de polymère composite PEEK 1 de l'invention et de polymère composite PEEK 2 de l'invention. Un module d'élasticité en traction comparable existe à chacune des trois températures entre les polymères composites PEEK 1 et PEEK 2 comparatifs et de l'invention.
La montre un graphique à barres de la résistance aux chocs (Izod sur barreau entaillé) à trois températures 219,26 K, 295,93 K, et 408,15 K pour des échantillons de PEEK 2 de base comparative et de PEEK 2 + NTC-2 de l'invention. Les échantillons de l'invention montrent une résistance aux chocs significativement améliorée d’au moins environ 2 fois ou plus celle des échantillons comparatifs à chacune des trois températures.
La montre une photographie des échantillons de PEEK 2 de base comparative où les échantillons ont cassé ou se sont désarticulés à haute température à 408,15 K à l'essai de résistance aux chocs (Izod sur barreau entaillé).
La montre une photographie de l'échantillon de tubage polymère composite PEEK 1 de l'invention ayant un diamètre extérieur de 2 " et une épaisseur de paroi de 0,05 " après le test de choc. L'échantillon de tubage n'a montré aucun signe de défaillance après un choc à 35 J. Après un test de choc, l'échantillon de tubage a été soumis à des pressions de timbrage et de rupture. Le tubage s'est rompu à ~2826850.5 Pa (environ 410 psi), et n'a pas défailli au point d'impact.
La montre une photographie de l'échantillon de tubage polymère composite PEEK 2 de l'invention ayant un diamètre extérieur de 2 " et une épaisseur de paroi de 0,05 " après le test de choc. L'échantillon de tubage a survécu à un choc de 35 J et de 50 J, défaillant finalement à 65 J. Après un test de choc, l'échantillon de tubage a été soumis à des pressions de timbrage et de rupture. Comme le tubage d'échantillon de polymère composite PEEK 1 de l'invention, le tubage d'échantillon de polymère composite PEEK 2 de l'invention s'est rompu à ~2826850.5 Pa (environ 410 psi), et n'a pas défailli au point d'impact.
La montre un graphique à barres de la fatigue en traction montrant des cycles de fatigue à température ambiante, 5 Hz, 73 MPa pour une PEEK de base comparative, une PEEK ESD à ténacité moindre, et une PEEK ESD à haute ténacité selon la description présentant plus de 2 250 000 cycles de fatigue.

Claims (20)

1 Matériau composite conducteur polymère solide, préparé à partir d'une composition comprenant un polymère polyaryléthercétone (PAEK), une charge conductrice et un additif de dispersion et de traitement.
2 Matériau composite conducteur polymère solide selon la revendication 1, comprenant en outre une charge diélectrique.
3 Matériau composite conducteur polymère solide selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le polymère PAEK est choisi dans le groupe constitué d'une polyétheréthercétone (PEEK) et une polyéthercétonecétone (PEKK).
4 Matériau composite conducteur polymère solide selon la revendication 3, dans lequel le polymère PEEK est un polymère PEEK de moyenne à haute viscosité.
5 Matériau composite conducteur polymère solide selon la revendication 1, dans lequel la charge conductrice est choisie dans le groupe constitué de nanotubes de carbone, de graphène, d'oxyde de graphène, de nanofibres de carbone et de nanostructures de carbone.
6 Matériau composite conducteur polymère solide selon la revendication 1, dans lequel lʼadditif de dispersion et de traitement est choisi parmi des silanes silsesquioxanes oligomères polyédriques (POSS), et le silanol-POSS, éventuellement dans lequel le POSS est choisi dans le groupe constitué par l'OctaIsobutyl POSS, le TriSilanolPhényl POSS, et le TriSilanolIsobutyl POSS.
7 Matériau composite conducteur polymère solide selon la revendication 2, dans lequel la charge diélectrique est choisie dans le groupe constitué par une nano alumine, une nano silice, une alumine sublimée, une silice sublimée, du ZnO, des nanotubes de nitrure de bore, des plaquettes de nitrure de bore, des nanoflocons de nitrure de bore, et du TiO2.
8 Matériau composite conducteur polymère solide selon la revendication 1, comprenant dʼenviron 90 % en poids à environ 99 % en poids dʼun polymère polyétheréthercétone (PEEK) de base.
9 Matériau composite conducteur polymère solide selon la revendication 1, comprenant dʼenviron 0,25 % en poids à environ 5 % en poids de la charge électriquement conductrice.
10 Matériau composite conducteur polymère solide selon la revendication 1, comprenant dʼenviron 0,25 % en poids à environ 5 % en poids des additifs de dispersion et de traitement.
11 Matériau composite conducteur polymère solide selon la revendication 2, comprenant d'environ 0,05 % en poids à environ 3 % en poids de la charge diélectrique.
12 Matériau composite conducteur polymère solide selon lʼune quelconque des revendications 1 à 11, présentant une ou plusieurs propriétés choisies dans le groupe constitué par
une résistance à la traction à température ambiante (295,93 K) d'au moins 80 MPa ;
un allongement à la rupture d'au moins 20 % ;
une résistance électrique comprise entre 105Ω et 108Ω ;
une résistance à la traction maximale dʼau moins 95 MPa ou plus ;
une énergie de déformation à la rupture d'au moins 15 MPa ou plus ; et
une résistance aux chocs Izod sur barreau entaillé d'au moins 60 KJ/m2 ou plus.
13 Pièce de circuit de transport de carburant non métallique pour un aéronef, préparée à partir du matériau composite selon la revendication 1.
14 Pièce selon la revendication 13, choisie dans le groupe constitué par un tube de carburant, un tuyau, un couplage, un collier de serrage, un conduit, un réducteur, une bride, une virole, un support et un boîtier.
15 Tube de carburant non métallique comprenant au moins une couche préparée à partir de la composition selon la revendication 1.
16 Tube de carburant selon la revendication 15, dans lequel le polymère polyaryléthercétone (PAEK) est un polymère PEEK de moyenne à haute viscosité.
17 Tube de carburant selon la revendication 15, dans lequel le tube de carburant présente
une résistance électrique comprise entre 100 KΩ et 100 MΩ ;
une pression maximale de fonctionnement dʼau moins 827370.9 Pa ;
une température de fonctionnement en continu de 219,26 K ou inférieure à au moins 408,15 K ;
une température de fonctionnement de sortie d'au moins 325 °F ; et
une conformité aux normes environnementales RTCA DO-160.
18 Matériau composite conducteur polymère solide, préparé à partir d'une composition comprenant
90 à 99 % en poids d'un polymère PEEK ;
0,25 à 5,0 % en poids d'une charge conductrice ;
0 à 3 % en poids d'une charge diélectrique ; et
0,25 à 5,0 % en poids d'un additif de dispersion et de traitement.
19 Matériau composite conducteur polymère solide selon la revendication 18, préparé à partir d'une composition comprenant
95 à 98,5 % en poids d'un polymère PEEK ;
0,5 à 3,0 % en poids d'une charge conductrice ;
0,25 à 2 % en poids d'une charge diélectrique ; et
0,5 à 3,0 % en poids d'un additif de dispersion et de traitement.
20 Matériau composite conducteur polymère solide selon la revendication 18, dans lequel la quantité totale de charges combinées ne dépasse pas 5 % en poids.
FR2203097A 2021-04-07 2022-04-05 matériau composite électriquement conducteur à haute ténacité pour circuit de carburant d'aéronef Pending FR3121685A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US202163171912P 2021-04-07 2021-04-07
US63/171912 2021-04-07

Publications (1)

Publication Number Publication Date
FR3121685A1 true FR3121685A1 (fr) 2022-10-14

Family

ID=83361968

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR2203097A Pending FR3121685A1 (fr) 2021-04-07 2022-04-05 matériau composite électriquement conducteur à haute ténacité pour circuit de carburant d'aéronef

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20220325100A1 (fr)
CN (1) CN115304902A (fr)
DE (1) DE102022108350A1 (fr)
FR (1) FR3121685A1 (fr)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117487493B (zh) * 2024-01-02 2024-04-19 深圳市通泰盈科技股份有限公司 一种电子封装用导电银胶及其制备方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3789325T2 (de) * 1986-01-14 1994-10-27 Raychem Corp Leitfähige Polymerzusammensetzung.
US20040232389A1 (en) * 2003-05-22 2004-11-25 Elkovitch Mark D. Electrically conductive compositions and method of manufacture thereof
FR2959231B1 (fr) * 2010-04-22 2012-04-20 Arkema France Materiau composite thermoplastique et/ou elastomerique a base de nanotubes de carbone et de graphenes
CN102321338B (zh) * 2011-07-15 2013-04-03 吉林大学 聚醚醚酮基复合电磁屏蔽材料及其制备方法
US9488027B2 (en) 2012-02-10 2016-11-08 Baker Hughes Incorporated Fiber reinforced polymer matrix nanocomposite downhole member
FI124314B (en) 2012-09-28 2014-06-30 Carbodeon Ltd Oy Thermoplastic thermal composites containing nano-diamonds
CN103146175B (zh) * 2012-12-26 2015-02-04 余姚中国塑料城塑料研究院有限公司 一种多面体低聚倍半硅氧烷改性peek复合材料
CN102977549A (zh) * 2012-12-30 2013-03-20 南京肯特复合材料有限公司 改性peek、制备方法及其在通讯领域连接器上的应用
US10435539B2 (en) 2013-05-14 2019-10-08 Eaton Intelligent Power Limited Multi additive multifunctional composite for use in a non-metallic fuel conveyance system
JP2018004719A (ja) * 2016-06-28 2018-01-11 株式会社リコー 導電性樹脂ベルト、導電性樹脂ベルトの製造方法、及び画像形成装置
JP2020066723A (ja) * 2018-10-26 2020-04-30 株式会社豊田中央研究所 誘電体組成物
CN109627679A (zh) * 2018-11-09 2019-04-16 苏州聚泰新材料有限公司 一种高导电聚醚醚酮复合材料及其制备方法
CN110591329A (zh) * 2019-08-02 2019-12-20 苏州聚泰新材料有限公司 一种电阻率高度均匀的静电耗散型板材用聚芳醚酮组合物及其制备方法
CN110591283B (zh) * 2019-09-30 2023-01-17 内蒙古信敏惠纳米科技有限公司 导电石墨烯复合材料及其制备方法和应用

Also Published As

Publication number Publication date
US20220325100A1 (en) 2022-10-13
DE102022108350A1 (de) 2022-10-13
CN115304902A (zh) 2022-11-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10435539B2 (en) Multi additive multifunctional composite for use in a non-metallic fuel conveyance system
RU2702556C2 (ru) Композитные материалы с высокой удельной электрической проводимостью в z-направлении
Kim et al. Effect of hydrophilic graphite flake on thermal conductivity and fracture toughness of basalt fibers/epoxy composites
Mohit et al. Effect of TiC nanoparticles reinforcement in coir fiber based bio/synthetic epoxy hybrid composites: mechanical and thermal characteristics
Pedrazzoli et al. Synergistic effect of exfoliated graphite nanoplatelets and short glass fiber on the mechanical and interfacial properties of epoxy composites
Salam et al. Improvement in mechanical and thermo-mechanical properties of epoxy composite using two different functionalized multi-walled carbon nanotubes
Li et al. Synergistic toughening of epoxy with carbon nanotubes and graphene oxide for improved long-term performance
EP2350180B1 (fr) Utilisation d&#39;un graphite expanse dans un materiau polymere.
EP2902435A1 (fr) Préimprégné et son procédé de fabrication
EP2011838A1 (fr) Composition de revetement et article revetu
Abd El‐baky et al. Experimental study on the improvement of mechanical properties of GLARE using nanofillers
KR20200118060A (ko) 내충격성, 파단 연신율 및 유연성이 개선된 폴리아릴에테르케톤 블렌드
FR3121685A1 (fr) matériau composite électriquement conducteur à haute ténacité pour circuit de carburant d&#39;aéronef
WO2014168979A1 (fr) Utilisation de composites de polymère contenant du graphène
JP5875913B2 (ja) 熱硬化性樹脂製摺動部材
Zaheer et al. A treatise on multiscale glass fiber epoxy matrix composites containing graphene nanoplatelets
JP2022190023A (ja) 繊維強化熱可塑性樹脂プリプレグおよび成形体
Aradhana et al. High performance electrically conductive epoxy/reduced graphene oxide adhesives for electronics packaging applications
Suresha et al. Physico-mechanical properties of nano silica-filled epoxy-based mono and hybrid composites for structural applications
Jin-hua et al. Mechanical properties and thermal behaviour of LLDPE/MWNTs nanocomposites
Saharudin et al. Synergistic effects of halloysite and carbon nanotubes (HNTs+ CNTs) on the mechanical properties of epoxy nanocomposites.
Subha et al. Effect of Zr/Gnp hybrid filler on thermal and ablation properties of carbon‐epoxy composites
Mustafa et al. Improving the tensile, toughness, and flexural properties of epoxy resin based nanocomposites filled with ZrO2 and Y2O3 nanoparticles
US20200109283A1 (en) Thermoplastic composites and corresponding fabrication methods and articles
Li et al. Impact of processing method and surface functionality on carbon nanofiber dispersion in polyimide matrix and resulting mechanical properties

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 2

PLSC Publication of the preliminary search report

Effective date: 20231229

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 3