RU2020131425A

RU2020131425A - Препрег, многослойное тело, армированный волокном композитный материал и способ получения армированного волокном композитного материала

Info

Publication number: RU2020131425A
Application number: RU2020131425A
Authority: RU
Inventors: Альфред П. ХАРО; Нобуюки АРАИ; Эндрю Хидео КОЯНАГИ
Original assignee: Торэй Индастриз, Инк.
Priority date: 2018-03-30
Filing date: 2019-03-26
Publication date: 2022-05-04
Also published as: US11565497B2; WO2019186281A3; EP3775006A4; JP2021516705A; CN111989359A; CN111989359B; WO2019186281A2; EP3775006A2; KR20200139132A; US20210024712A1; JP7226450B2

Claims

1. Препрег, состоящий из компонента (А), содержащего матрицу из армирующего волокна, компонента (В), содержащего термоотверждающуюся смолу, и компонента (С), содержащего множество частиц термопластичной смолы, где:

i) матрица из армирующего волокна характеризуется поверхностной массой волокна в диапазоне между приблизительно 10 г на м² и приблизительно 100 г на м² и импрегнирована компонентом (В);

ii) компонент (В) составляет от приблизительно 36% до приблизительно 48% от совокупной массы препрега; и

iii) препрег при укладке в виде множества слоев выполнен с возможностью обеспечения многослойного тела, которое до безавтоклавного отверждения имеет проницаемость в плоскости препрега, которая составляет менее чем 3,0Е-14 м², и которое после безавтоклавного отверждения выполнено с возможностью обеспечения армированного волокном композитного материала, характеризующегося а) внутрислойной толщиной и межслойной толщиной, удовлетворяющими соотношению:

0,6<2X/Y<1,0, где Х представляет собой межслойную толщину, и где Y представляет собой внутрислойную толщину, и b) долей пустот <1%.

2. Препрег по п. 1, где множество частиц термопластичной смолы имеют распределение частиц по размерам согласно измерению при использовании метода дифракционного рассеяния лазерного излучения такое, что, при определении интегральной кривой с совокупным объемом в 100%, диаметр частиц для частиц, соответствующих на интегральной кривой 90%, составляет в диапазоне между приблизительно 5 мкм и приблизительно 20 мкм.

3. Препрег по п. 2, где частицы термопластичной смолы компонента (С) присутствуют в количестве в диапазоне от приблизительно 6 мас.% до приблизительно 20 мас.% при расчете на массу термоотверждающейся смолы.

4. Препрег по п. 3, где компоненты (В) и (С) при отверждении выполнены с возможностью обеспечения матрицы из отвержденной смолы, характеризующейся температурой стеклования, составляющей более чем 150°С.

5. Препрег по любому из пп. 1-4, где компонент (В) имеет вязкость при 40°С в диапазоне между приблизительно 100 и приблизительно 10000 Па⋅сек и минимальную вязкость в диапазоне между приблизительно 0,1 и приблизительно 15 Па⋅сек.

6. Препрег по любому из пп. 1-5, где компонент (В) дополнительно образован из, по меньшей мере, одной термопластичной смолы, растворенной в термоотверждающейся смоле, где смола выбрана из группы, состоящей из поливинилформалей, полиамидов, поликарбонатов, полиацеталей, поливинилацеталей, полифениленоксидов, полифениленсульфидов, полиарилатов, сложных полиэфиров, полиамидоимидов, полиимидов, полиэфиримидов на основе простых эфиров, полисульфонов, полиэфирсульфонов на основе простых эфиров, полиэфиркетонов на основе простых эфиров, полиэфирэфиркетонов на основе простых эфиров, полиарамидов, полиэфирнитрилов на основе простых эфиров, полибензимидазолов, их производных и их комбинаций.

7. Препрег по п. 6, где термопластичная смола, растворенная в термоотверждающейся смоле компонента (В), присутствует в компоненте (В) в количестве, составляющем в диапазоне 5-30 массовых частей при расчете на 100 массовых частей термоотверждающейся смолы.

8. Препрег по любому из пп. 1-7, где компонент (С) по существу локально распределен на или поблизости от поверхности препрега.

9. Препрег по любому из пп. 1-8, где препрег включает первый слой, состоящий из части термоотверждающейся смолы, и второй слой, состоящий из матрицы из армирующего волокна.

10. Препрег по п. 9, где первый слой находится на или поблизости от поверхности препрега вплоть до глубины в 20% от поверхности.

11. Препрег по любому из пп. 1-10, где обе стороны препрега покрыты по существу компонентом (В).

12. Многослойное тело, состоящее из множества препрегов по любому из пп. 1-11.

13. Армированный волокном композитный материал, включающий, по меньшей мере, одно многослойное тело по п. 12, где многослойное тело является подвергнутым термоотверждению.

14. Материал по п. 13, где матрица из армирующего волокна является однонаправленной или обладает структурой переплетения ткани.

15. Материал по пп. 13 или 14, где после цикла отверждения доля пустот составляет <1%.

16. Способ получения армированного волокном композитного материала, включающий формование многослойного тела по п. 12 с применением вакуумного насоса и печи.

17. Способ получения препрега, включающий импрегнирование компонента (А), содержащего матрицу из армирующего волокна, характеризующуюся поверхностной массой волокна в диапазоне между приблизительно 10 г на м² и приблизительно 100 г на м², компонентом (В), содержащим термоотверждающуюся смолу, в комбинации с компонентом (С), содержащим множество частиц термопластичной смолы, для формирования препрега, где:

i) компонент (В) составляет от приблизительно 36% до приблизительно 48% от совокупной массы препрега;

ii) препрег при укладке в виде множества слоев обеспечивает получение многослойного тела, которое до безавтоклавного отверждения имеет проницаемость в плоскости препрега, которая составляет менее чем 3,0Е-14 м², и которое после безавтоклавного отверждения обеспечивает получение армированного волокном композитного материала, характеризующегося а) межслойной толщиной и внутрислойной толщиной, удовлетворяющими соотношению:

0,6<2X/Y<1,0,

где Х представляет собой межслойную толщину, и Y представляет собой внутрислойную толщину, и b) долей пустот <1%.

18. Способ получения армированного волокном композитного материала, включающий стадии: а) укладки множества слоев препрега для получения многослойного тела, характеризующегося проницаемостью в плоскости препрега, которая составляет менее чем 3,0Е-14 м²; и b) отверждения многослойного тела для получения армированного волокном композитного материала; где:

i) препрег содержит компонент (А), содержащий матрицу из армирующего волокна, характеризующуюся поверхностной массой волокна в диапазоне между приблизительно 10 г на м² и приблизительно 100 г на м², компонент (В), содержащий термоотверждающуюся смолу и составляющий от приблизительно 36% до приблизительно 48% от совокупной массы препрега, и компонент (С), содержащий множество частиц термопластичной смолы;

ii) матрицу из армирующего волокна импрегнируют компонентом (В) в комбинации с компонентом (С); и

iii) армированный волокном композитный материал имеет а) межслойную толщиной и внутрислойную толщину, удовлетворяющие соотношению: 0,6<2X/Y<1,0, где Х представляет собой межслойную толщину, и Y представляет собой внутрислойную толщину, и b) долей пустот <1%.

19. Препрег, состоящий из:

компонента (А), содержащего матрицу из армирующего волокна;

компонента (В), содержащего термоотверждающуюся смолу; и

компонента (С), содержащего множество частиц термопластичной смолы; где

i) матрица из армирующего волокна имеет поверхностную массу волокна в диапазоне между приблизительно 10 г на м² и приблизительно 100 г на м² и импрегнирована компонентом (В);

iii) препрег при укладке в виде множества слоев выполнен с возможностью обеспечения многослойного тела, которое до безавтоклавного отверждения имеет проницаемость в плоскости препрега, которая составляет менее чем 3,0Е-14 м², и которое после безавтоклавного отверждения выполнено с возможностью обеспечения армированного волокном композитного материала, характеризующегося межслойной толщиной и внутрислойной толщиной, удовлетворяющими соотношению: 0,6<2X/Y<1,0, где Х представляет собой межслойную толщину, и Y представляет собой внутрислойную толщину.