RU2678043C1 - Композитные материалы с электропроводностью и устойчивостью к расслоению - Google Patents
Композитные материалы с электропроводностью и устойчивостью к расслоению Download PDFInfo
- Publication number
- RU2678043C1 RU2678043C1 RU2016128054A RU2016128054A RU2678043C1 RU 2678043 C1 RU2678043 C1 RU 2678043C1 RU 2016128054 A RU2016128054 A RU 2016128054A RU 2016128054 A RU2016128054 A RU 2016128054A RU 2678043 C1 RU2678043 C1 RU 2678043C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- particles
- carbon
- composite material
- resin
- polymer
- Prior art date
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 149
- 230000032798 delamination Effects 0.000 title abstract description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 273
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 173
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 173
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 100
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 91
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims abstract description 91
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 claims abstract description 70
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 69
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims abstract description 67
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 claims abstract description 54
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 32
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 90
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 claims description 52
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 claims description 33
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 claims description 32
- 239000012783 reinforcing fiber Substances 0.000 claims description 31
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims description 21
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims description 19
- -1 polyacryl Polymers 0.000 claims description 15
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 claims description 12
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims description 12
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 10
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 10
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 claims description 10
- 239000004634 thermosetting polymer Substances 0.000 claims description 10
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 claims description 9
- 239000004954 Polyphthalamide Substances 0.000 claims description 9
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 claims description 9
- 229920006375 polyphtalamide Polymers 0.000 claims description 9
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims description 8
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 claims description 7
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 claims description 7
- 229920001643 poly(ether ketone) Polymers 0.000 claims description 7
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 claims description 7
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 claims description 7
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims description 6
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical class C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 5
- 229920000106 Liquid crystal polymer Polymers 0.000 claims description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 4
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 4
- 239000002356 single layer Substances 0.000 claims description 4
- 239000005062 Polybutadiene Substances 0.000 claims description 3
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 claims description 3
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 claims description 3
- 229920002312 polyamide-imide Polymers 0.000 claims description 3
- 229920002857 polybutadiene Polymers 0.000 claims description 3
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 claims description 3
- XQUPVDVFXZDTLT-UHFFFAOYSA-N 1-[4-[[4-(2,5-dioxopyrrol-1-yl)phenyl]methyl]phenyl]pyrrole-2,5-dione Chemical compound O=C1C=CC(=O)N1C(C=C1)=CC=C1CC1=CC=C(N2C(C=CC2=O)=O)C=C1 XQUPVDVFXZDTLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 claims description 2
- 239000002134 carbon nanofiber Substances 0.000 claims description 2
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000002048 multi walled nanotube Substances 0.000 claims description 2
- 239000002055 nanoplate Substances 0.000 claims description 2
- 239000002074 nanoribbon Substances 0.000 claims description 2
- 239000002135 nanosheet Substances 0.000 claims description 2
- 239000002077 nanosphere Substances 0.000 claims description 2
- 229920003192 poly(bis maleimide) Polymers 0.000 claims description 2
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004734 Polyphenylene sulfide Substances 0.000 claims 1
- 239000002110 nanocone Substances 0.000 claims 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 claims 1
- 229920000069 polyphenylene sulfide Polymers 0.000 claims 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 abstract description 52
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 8
- 229920002430 Fibre-reinforced plastic Polymers 0.000 abstract description 6
- 239000011151 fibre-reinforced plastic Substances 0.000 abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 4
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 abstract description 3
- 230000002265 prevention Effects 0.000 abstract 1
- 239000013068 control sample Substances 0.000 description 38
- 239000000463 material Substances 0.000 description 27
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 26
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 15
- 239000011342 resin composition Substances 0.000 description 15
- 229920006393 polyether sulfone Polymers 0.000 description 13
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 12
- 229920003319 Araldite® Polymers 0.000 description 11
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 11
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 10
- 239000002648 laminated material Substances 0.000 description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 8
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 8
- 239000012798 spherical particle Substances 0.000 description 8
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 7
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 7
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 6
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 6
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- 239000004695 Polyether sulfone Substances 0.000 description 5
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 description 5
- IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N bisphenol A Chemical compound C=1C=C(O)C=CC=1C(C)(C)C1=CC=C(O)C=C1 IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 5
- 125000003700 epoxy group Chemical group 0.000 description 5
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 5
- 229920003986 novolac Polymers 0.000 description 5
- 229920006380 polyphenylene oxide Polymers 0.000 description 5
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 5
- YBRVSVVVWCFQMG-UHFFFAOYSA-N 4,4'-diaminodiphenylmethane Chemical compound C1=CC(N)=CC=C1CC1=CC=C(N)C=C1 YBRVSVVVWCFQMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 4
- PXKLMJQFEQBVLD-UHFFFAOYSA-N bisphenol F Chemical compound C1=CC(O)=CC=C1CC1=CC=C(O)C=C1 PXKLMJQFEQBVLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 4
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 4
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 4
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 4
- 238000007431 microscopic evaluation Methods 0.000 description 4
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N phenol group Chemical group C1(=CC=CC=C1)O ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229920001652 poly(etherketoneketone) Polymers 0.000 description 4
- 239000013074 reference sample Substances 0.000 description 4
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 4
- CDAWCLOXVUBKRW-UHFFFAOYSA-N 2-aminophenol Chemical class NC1=CC=CC=C1O CDAWCLOXVUBKRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004977 Liquid-crystal polymers (LCPs) Substances 0.000 description 3
- 150000008064 anhydrides Chemical class 0.000 description 3
- 239000004760 aramid Substances 0.000 description 3
- 229920003235 aromatic polyamide Polymers 0.000 description 3
- 239000002717 carbon nanostructure Substances 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 3
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- 239000002828 fuel tank Substances 0.000 description 3
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 description 3
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 229920001519 homopolymer Polymers 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 3
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 3
- 229920001601 polyetherimide Polymers 0.000 description 3
- KUBDPQJOLOUJRM-UHFFFAOYSA-N 2-(chloromethyl)oxirane;4-[2-(4-hydroxyphenyl)propan-2-yl]phenol Chemical compound ClCC1CO1.C=1C=C(O)C=CC=1C(C)(C)C1=CC=C(O)C=C1 KUBDPQJOLOUJRM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CWLKGDAVCFYWJK-UHFFFAOYSA-N 3-aminophenol Chemical compound NC1=CC=CC(O)=C1 CWLKGDAVCFYWJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VPWNQTHUCYMVMZ-UHFFFAOYSA-N 4,4'-sulfonyldiphenol Chemical class C1=CC(O)=CC=C1S(=O)(=O)C1=CC=C(O)C=C1 VPWNQTHUCYMVMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AQCLQMIIOAXRBP-UHFFFAOYSA-N 4-[2-(4-amino-3,5-dimethylphenyl)-3,6-di(propan-2-yl)phenyl]-2,6-dimethylaniline Chemical compound C=1C(C)=C(N)C(C)=CC=1C=1C(C(C)C)=CC=C(C(C)C)C=1C1=CC(C)=C(N)C(C)=C1 AQCLQMIIOAXRBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RZVWLPZIPNEVCN-UHFFFAOYSA-N 4-[2-(4-aminophenyl)-3,6-di(propan-2-yl)phenyl]aniline Chemical compound C=1C=C(N)C=CC=1C=1C(C(C)C)=CC=C(C(C)C)C=1C1=CC=C(N)C=C1 RZVWLPZIPNEVCN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PLIKAWJENQZMHA-UHFFFAOYSA-N 4-aminophenol Chemical compound NC1=CC=C(O)C=C1 PLIKAWJENQZMHA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229930185605 Bisphenol Natural products 0.000 description 2
- XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N C60 fullerene Chemical compound C12=C3C(C4=C56)=C7C8=C5C5=C9C%10=C6C6=C4C1=C1C4=C6C6=C%10C%10=C9C9=C%11C5=C8C5=C8C7=C3C3=C7C2=C1C1=C2C4=C6C4=C%10C6=C9C9=C%11C5=C5C8=C3C3=C7C1=C1C2=C4C6=C2C9=C5C3=C12 XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MQJKPEGWNLWLTK-UHFFFAOYSA-N Dapsone Chemical compound C1=CC(N)=CC=C1S(=O)(=O)C1=CC=C(N)C=C1 MQJKPEGWNLWLTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 229920003231 aliphatic polyamide Polymers 0.000 description 2
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 2
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 2
- 150000004982 aromatic amines Chemical group 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- GCAIEATUVJFSMC-UHFFFAOYSA-N benzene-1,2,3,4-tetracarboxylic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=C(C(O)=O)C(C(O)=O)=C1C(O)=O GCAIEATUVJFSMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUCHXOAWJMEFLF-UHFFFAOYSA-N bisphenol F diglycidyl ether Chemical compound C1OC1COC(C=C1)=CC=C1CC(C=C1)=CC=C1OCC1CO1 XUCHXOAWJMEFLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000001152 differential interference contrast microscopy Methods 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 2
- HDNHWROHHSBKJG-UHFFFAOYSA-N formaldehyde;furan-2-ylmethanol Chemical compound O=C.OCC1=CC=CO1 HDNHWROHHSBKJG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910003472 fullerene Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007849 furan resin Substances 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N haloperidol Chemical compound C1CC(O)(C=2C=CC(Cl)=CC=2)CCN1CCCC(=O)C1=CC=C(F)C=C1 LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BMLIZLVNXIYGCK-UHFFFAOYSA-N monuron Chemical compound CN(C)C(=O)NC1=CC=C(Cl)C=C1 BMLIZLVNXIYGCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 description 2
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920002492 poly(sulfone) Polymers 0.000 description 2
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 239000012744 reinforcing agent Substances 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 229920001567 vinyl ester resin Polymers 0.000 description 2
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 2
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MUTGBJKUEZFXGO-OLQVQODUSA-N (3as,7ar)-3a,4,5,6,7,7a-hexahydro-2-benzofuran-1,3-dione Chemical compound C1CCC[C@@H]2C(=O)OC(=O)[C@@H]21 MUTGBJKUEZFXGO-OLQVQODUSA-N 0.000 description 1
- KMOUUZVZFBCRAM-OLQVQODUSA-N (3as,7ar)-3a,4,7,7a-tetrahydro-2-benzofuran-1,3-dione Chemical compound C1C=CC[C@@H]2C(=O)OC(=O)[C@@H]21 KMOUUZVZFBCRAM-OLQVQODUSA-N 0.000 description 1
- KGSFMPRFQVLGTJ-UHFFFAOYSA-N 1,1,2-triphenylethylbenzene Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(C=1C=CC=CC=1)(C=1C=CC=CC=1)CC1=CC=CC=C1 KGSFMPRFQVLGTJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PVXVWWANJIWJOO-UHFFFAOYSA-N 1-(1,3-benzodioxol-5-yl)-N-ethylpropan-2-amine Chemical compound CCNC(C)CC1=CC=C2OCOC2=C1 PVXVWWANJIWJOO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VOZKAJLKRJDJLL-UHFFFAOYSA-N 2,4-diaminotoluene Chemical compound CC1=CC=C(N)C=C1N VOZKAJLKRJDJLL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UUODQIKUTGWMPT-UHFFFAOYSA-N 2-fluoro-5-(trifluoromethyl)pyridine Chemical compound FC1=CC=C(C(F)(F)F)C=N1 UUODQIKUTGWMPT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QTWJRLJHJPIABL-UHFFFAOYSA-N 2-methylphenol;3-methylphenol;4-methylphenol Chemical compound CC1=CC=C(O)C=C1.CC1=CC=CC(O)=C1.CC1=CC=CC=C1O QTWJRLJHJPIABL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XMTQQYYKAHVGBJ-UHFFFAOYSA-N 3-(3,4-DICHLOROPHENYL)-1,1-DIMETHYLUREA Chemical compound CN(C)C(=O)NC1=CC=C(Cl)C(Cl)=C1 XMTQQYYKAHVGBJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RDIGYBZNNOGMHU-UHFFFAOYSA-N 3-amino-2,4,5-tris(oxiran-2-ylmethyl)phenol Chemical compound OC1=CC(CC2OC2)=C(CC2OC2)C(N)=C1CC1CO1 RDIGYBZNNOGMHU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940018563 3-aminophenol Drugs 0.000 description 1
- UITKHKNFVCYWNG-UHFFFAOYSA-N 4-(3,4-dicarboxybenzoyl)phthalic acid Chemical compound C1=C(C(O)=O)C(C(=O)O)=CC=C1C(=O)C1=CC=C(C(O)=O)C(C(O)=O)=C1 UITKHKNFVCYWNG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CXXSQMDHHYTRKY-UHFFFAOYSA-N 4-amino-2,3,5-tris(oxiran-2-ylmethyl)phenol Chemical compound C1=C(O)C(CC2OC2)=C(CC2OC2)C(N)=C1CC1CO1 CXXSQMDHHYTRKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VQVIHDPBMFABCQ-UHFFFAOYSA-N 5-(1,3-dioxo-2-benzofuran-5-carbonyl)-2-benzofuran-1,3-dione Chemical compound C1=C2C(=O)OC(=O)C2=CC(C(C=2C=C3C(=O)OC(=O)C3=CC=2)=O)=C1 VQVIHDPBMFABCQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MWSKJDNQKGCKPA-UHFFFAOYSA-N 6-methyl-3a,4,5,7a-tetrahydro-2-benzofuran-1,3-dione Chemical compound C1CC(C)=CC2C(=O)OC(=O)C12 MWSKJDNQKGCKPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004953 Aliphatic polyamide Substances 0.000 description 1
- 241000531908 Aramides Species 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PFPRBOBHHMQEFH-UHFFFAOYSA-N C=1CC(O)(O)C=CC=1C(C)(C)C1=CCC(O)(O)C=C1 Chemical compound C=1CC(O)(O)C=CC=1C(C)(C)C1=CCC(O)(O)C=C1 PFPRBOBHHMQEFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 229920003270 Cymel® Polymers 0.000 description 1
- 229920000271 Kevlar® Polymers 0.000 description 1
- 239000004997 Liquid crystal elastomers (LCEs) Substances 0.000 description 1
- QMMZSJPSPRTHGB-UHFFFAOYSA-N MDEA Natural products CC(C)CCCCC=CCC=CC(O)=O QMMZSJPSPRTHGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PEEHTFAAVSWFBL-UHFFFAOYSA-N Maleimide Chemical compound O=C1NC(=O)C=C1 PEEHTFAAVSWFBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- LGRFSURHDFAFJT-UHFFFAOYSA-N Phthalic anhydride Natural products C1=CC=C2C(=O)OC(=O)C2=C1 LGRFSURHDFAFJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920012266 Poly(ether sulfone) PES Polymers 0.000 description 1
- 229930182556 Polyacetal Natural products 0.000 description 1
- 239000004962 Polyamide-imide Substances 0.000 description 1
- 239000004697 Polyetherimide Substances 0.000 description 1
- 229920000491 Polyphenylsulfone Polymers 0.000 description 1
- 229920003295 Radel® Polymers 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010041316 Solvent sensitivity Diseases 0.000 description 1
- 239000002174 Styrene-butadiene Substances 0.000 description 1
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920006099 Vestamid® Polymers 0.000 description 1
- QYKIQEUNHZKYBP-UHFFFAOYSA-N Vinyl ether Chemical compound C=COC=C QYKIQEUNHZKYBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GTDPSWPPOUPBNX-UHFFFAOYSA-N ac1mqpva Chemical compound CC12C(=O)OC(=O)C1(C)C1(C)C2(C)C(=O)OC1=O GTDPSWPPOUPBNX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 150000004984 aromatic diamines Chemical class 0.000 description 1
- UWCPYKQBIPYOLX-UHFFFAOYSA-N benzene-1,3,5-tricarbonyl chloride Chemical compound ClC(=O)C1=CC(C(Cl)=O)=CC(C(Cl)=O)=C1 UWCPYKQBIPYOLX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000014117 bile duct papillary neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- MTAZNLWOLGHBHU-UHFFFAOYSA-N butadiene-styrene rubber Chemical compound C=CC=C.C=CC1=CC=CC=C1 MTAZNLWOLGHBHU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JHIWVOJDXOSYLW-UHFFFAOYSA-N butyl 2,2-difluorocyclopropane-1-carboxylate Chemical compound CCCCOC(=O)C1CC1(F)F JHIWVOJDXOSYLW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 150000001732 carboxylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 150000001735 carboxylic acids Chemical class 0.000 description 1
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000012669 compression test Methods 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 229930003836 cresol Natural products 0.000 description 1
- 229920006037 cross link polymer Polymers 0.000 description 1
- XLJMAIOERFSOGZ-UHFFFAOYSA-M cyanate Chemical compound [O-]C#N XLJMAIOERFSOGZ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000004643 cyanate ester Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- QGBSISYHAICWAH-UHFFFAOYSA-N dicyandiamide Chemical compound NC(N)=NC#N QGBSISYHAICWAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001993 dienes Chemical class 0.000 description 1
- GYZLOYUZLJXAJU-UHFFFAOYSA-N diglycidyl ether Chemical compound C1OC1COCC1CO1 GYZLOYUZLJXAJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 description 1
- ZZTCPWRAHWXWCH-UHFFFAOYSA-N diphenylmethanediamine Chemical class C=1C=CC=CC=1C(N)(N)C1=CC=CC=C1 ZZTCPWRAHWXWCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PVAONLSZTBKFKM-UHFFFAOYSA-N diphenylmethanediol Chemical class C=1C=CC=CC=1C(O)(O)C1=CC=CC=C1 PVAONLSZTBKFKM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002079 double walled nanotube Substances 0.000 description 1
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 1
- 238000004945 emulsification Methods 0.000 description 1
- 238000007720 emulsion polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 description 1
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 1
- SLGWESQGEUXWJQ-UHFFFAOYSA-N formaldehyde;phenol Chemical compound O=C.OC1=CC=CC=C1 SLGWESQGEUXWJQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 125000003055 glycidyl group Chemical group C(C1CO1)* 0.000 description 1
- 150000002357 guanidines Chemical class 0.000 description 1
- 229940083094 guanine derivative acting on arteriolar smooth muscle Drugs 0.000 description 1
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 150000003949 imides Chemical class 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 239000003999 initiator Substances 0.000 description 1
- 239000011256 inorganic filler Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000012948 isocyanate Substances 0.000 description 1
- 150000002513 isocyanates Chemical class 0.000 description 1
- 239000004761 kevlar Substances 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 238000010907 mechanical stirring Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N melamine Chemical compound NC1=NC(N)=NC(N)=N1 JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 125000005395 methacrylic acid group Chemical group 0.000 description 1
- 238000000386 microscopy Methods 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 239000011185 multilayer composite material Substances 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 239000002736 nonionic surfactant Substances 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- 238000000399 optical microscopy Methods 0.000 description 1
- 239000012766 organic filler Substances 0.000 description 1
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 1
- 150000002989 phenols Chemical class 0.000 description 1
- CCDXIADKBDSBJU-UHFFFAOYSA-N phenylmethanetriol Chemical compound OC(O)(O)C1=CC=CC=C1 CCDXIADKBDSBJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 239000011295 pitch Substances 0.000 description 1
- 229920000090 poly(aryl ether) Polymers 0.000 description 1
- 229920006260 polyaryletherketone Polymers 0.000 description 1
- 229920002480 polybenzimidazole Polymers 0.000 description 1
- 229920002577 polybenzoxazole Polymers 0.000 description 1
- 229920001707 polybutylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 239000004848 polyfunctional curative Substances 0.000 description 1
- 229920001470 polyketone Polymers 0.000 description 1
- 229920000193 polymethacrylate Polymers 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 229920006324 polyoxymethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920006389 polyphenyl polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920001451 polypropylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 229920001021 polysulfide Polymers 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000000518 rheometry Methods 0.000 description 1
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 1
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000002109 single walled nanotube Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 238000013517 stratification Methods 0.000 description 1
- 239000011115 styrene butadiene Substances 0.000 description 1
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 1
- 150000005846 sugar alcohols Polymers 0.000 description 1
- 125000001174 sulfone group Chemical group 0.000 description 1
- 150000003457 sulfones Chemical class 0.000 description 1
- 150000003568 thioethers Chemical class 0.000 description 1
- 229920006305 unsaturated polyester Polymers 0.000 description 1
- 238000004073 vulcanization Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 230000004584 weight gain Effects 0.000 description 1
- 235000019786 weight gain Nutrition 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
- B32B5/02—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/02—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising combinations of reinforcements, e.g. non-specified reinforcements, fibrous reinforcing inserts and fillers, e.g. particulate fillers, incorporated in matrix material, forming one or more layers and with or without non-reinforced or non-filled layers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
- B32B5/22—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed
- B32B5/24—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/02—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising combinations of reinforcements, e.g. non-specified reinforcements, fibrous reinforcing inserts and fillers, e.g. particulate fillers, incorporated in matrix material, forming one or more layers and with or without non-reinforced or non-filled layers
- B29C70/021—Combinations of fibrous reinforcement and non-fibrous material
- B29C70/025—Combinations of fibrous reinforcement and non-fibrous material with particular filler
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/88—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts characterised primarily by possessing specific properties, e.g. electrically conductive or locally reinforced
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/88—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts characterised primarily by possessing specific properties, e.g. electrically conductive or locally reinforced
- B29C70/882—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts characterised primarily by possessing specific properties, e.g. electrically conductive or locally reinforced partly or totally electrically conductive, e.g. for EMI shielding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
- B32B27/12—Layered products comprising a layer of synthetic resin next to a fibrous or filamentary layer
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
- B32B27/18—Layered products comprising a layer of synthetic resin characterised by the use of special additives
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B33/00—Layered products characterised by particular properties or particular surface features, e.g. particular surface coatings; Layered products designed for particular purposes not covered by another single class
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
- B64D45/00—Aircraft indicators or protectors not otherwise provided for
- B64D45/02—Lightning protectors; Static dischargers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
- C08J5/005—Reinforced macromolecular compounds with nanosized materials, e.g. nanoparticles, nanofibres, nanotubes, nanowires, nanorods or nanolayered materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
- C08J5/04—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material
- C08J5/0405—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material with inorganic fibres
- C08J5/042—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material with inorganic fibres with carbon fibres
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
- C08J5/04—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material
- C08J5/0405—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material with inorganic fibres
- C08J5/043—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material with inorganic fibres with glass fibres
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
- C08J5/04—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material
- C08J5/10—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material characterised by the additives used in the polymer mixture
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
- C08J5/18—Manufacture of films or sheets
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
- C08J5/24—Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L63/00—Compositions of epoxy resins; Compositions of derivatives of epoxy resins
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2260/00—Layered product comprising an impregnated, embedded, or bonded layer wherein the layer comprises an impregnation, embedding, or binder material
- B32B2260/02—Composition of the impregnated, bonded or embedded layer
- B32B2260/021—Fibrous or filamentary layer
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2260/00—Layered product comprising an impregnated, embedded, or bonded layer wherein the layer comprises an impregnation, embedding, or binder material
- B32B2260/02—Composition of the impregnated, bonded or embedded layer
- B32B2260/021—Fibrous or filamentary layer
- B32B2260/023—Two or more layers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2260/00—Layered product comprising an impregnated, embedded, or bonded layer wherein the layer comprises an impregnation, embedding, or binder material
- B32B2260/04—Impregnation, embedding, or binder material
- B32B2260/046—Synthetic resin
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
- B32B2307/20—Properties of the layers or laminate having particular electrical or magnetic properties, e.g. piezoelectric
- B32B2307/202—Conductive
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
- B32B2307/50—Properties of the layers or laminate having particular mechanical properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
- B32B2307/50—Properties of the layers or laminate having particular mechanical properties
- B32B2307/558—Impact strength, toughness
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2313/00—Elements other than metals
- B32B2313/04—Carbon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2363/00—Characterised by the use of epoxy resins; Derivatives of epoxy resins
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2379/00—Characterised by the use of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing nitrogen with or without oxygen, or carbon only, not provided for in groups C08J2361/00 - C08J2377/00
- C08J2379/04—Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain; Polyhydrazides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
- C08J2379/08—Polyimides; Polyester-imides; Polyamide-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2477/00—Characterised by the use of polyamides obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain; Derivatives of such polymers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2479/00—Characterised by the use of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing nitrogen with or without oxygen, or carbon only, not provided for in groups C08J2461/00 - C08J2477/00
- C08J2479/04—Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain; Polyhydrazides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
- C08J2479/08—Polyimides; Polyester-imides; Polyamide-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2481/00—Characterised by the use of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing sulfur with or without nitrogen, oxygen, or carbon only; Polysulfones; Derivatives of such polymers
- C08J2481/06—Polysulfones; Polyethersulfones
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T50/00—Aeronautics or air transport
- Y02T50/40—Weight reduction
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T156/00—Adhesive bonding and miscellaneous chemical manufacture
- Y10T156/10—Methods of surface bonding and/or assembly therefor
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/25—Web or sheet containing structurally defined element or component and including a second component containing structurally defined particles
- Y10T428/254—Polymeric or resinous material
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Reinforced Plastic Materials (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
Изобретение относится к полимерным композитам, армированным волокнами, для использования в авиакосмической промышленности. Описан отверждаемый композитный материал, содержащий: по меньшей мере два слоя армирующих волокон, пропитанных термоотверждаемой смолой матрицы; и по меньшей мере одну межслоевую зону, сформированную между смежными слоями армирующих волокон, при этом межслоевая зона содержит (i) наноразмерные структуры на основе углерода, диспергированные в термоотверждаемой смоле матрицы, и (ii) нерастворимые полимерные упрочняющие частицы, заключенные в той же термоотверждаемой смоле матрицы, причем наноразмерные структуры на основе углерода имеют по меньшей мере один размер менее 100 нм (0,1 мкм), полимерные упрочняющие частицы выбраны из термопластичных частиц, эластомерных частиц или сшитых частиц, полимерные упрочняющие частицы имеют средний размер (d50) по меньшей мере в 100 раз больше, чем наименьший размер наноразмерных структур на основе углерода, и средний размер частиц находится в диапазоне 10-100 мкм, полимерные упрочняющие частицы нерастворимы в термоотверждаемой смоле матрицы в межслоевой зоне в течение отверждения композитного материала и остаются дискретными частицами после отверждения, и после отверждения композитный материал имеет электропроводность в z-направлении более чем 1 См/м, прочность на сжатие после удара (CAI), после удара 30 Дж, более чем 250 МПа при измерении в соответствии с ASTM7136/37 и межслоевую прочность на излом по типу I (GIc) более чем 300 Дж/м2 при измерении в соответствии с EN6033. Также описаны способы получения отверждаемого композитного материала и способ получения композитной конструкции. Технический результат - получен композитный материал с высокой ударной прочностью и устойчивостью к расслоению, а также способствующий предотвращению явления «краевой разряд». 4 н. и 20 з.п. ф-лы, 13, ил., 9 табл.
Description
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В авиакосмической промышленности становится все более распространенным использование армированных волокнами полимерных композитов в силовом каркасе и навесных конструкциях самолета. Традиционно, композитные конструкции производят укладыванием многочисленных слоев (или тонких пластов) пропитанного смолой волокнистого армирования (так называемых препрегов) на поверхность пресс-формы, с последующим отверждением и/или вулканизацией. Преимущества армированных волокнами полимерных композитов включают высокую удельную прочность, прекрасную усталостную прочность, коррозионную стойкость и гибкость, что дает возможность значительно сократить комплектующие детали и уменьшить количество крепежных деталей и стыков. Тем не менее, применение этих материалов в силовом каркасе и навесных конструкциях современных самолетов представляет определенные проблемы, обусловленные диэлектрической природой смоляной матрицы. Хотя использование в композитных материалах углеродных волокон в качестве армирующих может обеспечивать некоторую степень электропроводности вдоль продольной оси, в силу их графитной природы, диэлектрические свойства смоляных матриц уменьшают общую проводимость композитных материалов.
Повышение электропроводности армированных волокнами полимерных композитов нужно для соответствия требованиям защиты самолета от разрядов молний и предотвращения явления так называемого ʺкраевого разрядаʺ, которое представляет особую опасность для узла композитного крыла. Явление «краевой разряд» проявляется как яркая вспышка или искра в композитном узле обшивка/лонжерон, энергии которой достаточно, чтобы стать потенциальным источником воспламенения топливных паров.
Это явление «краевой разряд» может возникнуть во время молнии, особенно на слоистых композитных материалах, имеющих низкую электропроводность в направлении по оси z. Во время молнии, блуждающий заряд перемещается по обшивке с высокой интенсивностью и затем проникает в каркас крыла (например, конструкционный лонжерон или нервюры) через крепежные элементы, соединяющих две композитные детали. Так, обычно, в композитном узле обшивка/лонжерон, ток идет частично по обшивке и частично через лонжерон, который представляет одну из стенок топливного бака.
Ток проходит вбок от крепежных элементов через примыкающие композитные слои лонжерона и протекает вдоль волокон, поскольку они имеют более высокую электропроводность, чем смоляная матрица. По этой схеме может генерироваться типичная яркая вспышка или искры на грани лонжерон/полка нервюры, которые специалисты называют явлением ʺкраевой разрядʺ.
На ФИГ. 1 показан потенциально опасный путь прохождения тока во время удара молнии в композитный кессон крыла. Явление «краевой разряд» оказывается более опасным, когда смола между слоями армирующих волокон имеет высокое сопротивление, и, следовательно, ток не протекает между смежными слоями. Если проводимость в направлении z слишком низкая, во время удара молнии могут возникнуть значительные падения напряжения между слоями, что увеличивает риск возникновения «краевого разряда».
Специалистам в данной области известно, что явление «краевой разряд» связано с поверхностным выбросом электронов или генерацией плазмы на краях композита, и часто проявляется в виде взрыва смолы. Неопределенность в отношении природы этого явления привлекла некоторое внимание в связи с возможностями воспламенения топливных паров во время удара молнии.
Традиционное решение заключается в использовании изолятора на топливном баке (см. ФИГ.2). Примером такого изолятора топливного бака является изолятор PR 1776 Класса B от компании LEJOINTFRANCAIS. Тем не менее, такие способы приводят к увеличению веса, и они не всегда эффективны из-за отсутствия стандартизации и возникновения трудностей в применении изолятора. С течением времени изолятор становится неэффективным из-за старения, или он может быть полностью смыт находящимся в баке топливом. Более того, удар молнии может привести к генерации газов высокого давления на скосе, которые могут разрушать изоляцию. Поэтому сохраняется потребность в многофункциональном композитном материале, который может способствовать решению описанной выше проблемы «краевого разряда» и при этом имеет хорошие механические свойства, такие как ударная прочность и устойчивость к расслоению.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В данном документе раскрыты композитные материалы, обладающие электропроводностью и ударной прочностью. Эти композитные материалы содержат полимерные частицы, повышающие ударную прочность, и наноразмерные структуры на основе углерода в межслоевой зоне между смежными слоями армирующих волокон. В процессе отверждения композитных материалов, полимерные упрочняющие частицы по существу нерастворимы в термоотверждаемой смоле матрицы в межслоевой зоне, и сохраняются в межслоевой зоне отвержденных композитных материалов в виде дискретных частиц.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
ФИГ. 1 иллюстрирует типичный путь тока во время удара молниипо кессону крыла, который приводит к явлению ʺкраевого разрядаʺ.
ФИГ. 2 иллюстрирует изолятор, применяемый на краю полки лонжерона в типичной структуры композитного крыла.
ФИГ. 3 схематически иллюстрирует отверждаемый композитный материал с межслоевыми зонами, которые содержат упрочняющие частицы и углеродные наноматериалы, в соответствии с вариантом реализации изобретения по настоящему описанию.
ФИГ. 4 схематически иллюстрирует отверждаемый композитный материал с межслоевыми зонами, которые содержат упрочняющие частицы и углеродные наноматериалы, однородно распределенные в матрице, в соответствии с другим вариантом реализации изобретения по настоящему описанию.
ФИГ. 5 и ФИГ. 6 иллюстрируют способ получения композитного материала в соответствии с одним из вариантов реализации изобретения.
ФИГ. 7 и ФИГ. 8 иллюстрируют способ получения композитного материала в соответствии с другим вариантом реализации изобретения по настоящему описанию.
ФИГ. 9A и 9B иллюстрируют механические свойства слоистого композитного материала, модифицированного углеродными нанотрубками (CNT),в сравнении с аналогичными характеристиками немодифицированного слоистого композитного материала.
ФИГ. 10A и 10B иллюстрируют влияние различных полимерных упрочняющих частиц на механические свойства композитных материалов, модифицированных CNT.
ФИГ. 11 иллюстрирует микрофотографию поперечного сечения отвержденного слоистого композита (4b), содержащего CNT и полифталамидные частицы.
ФИГ. 12 иллюстрирует микрофотографию поперечного сечения отвержденного слоистого композита (4a),содержащего CNT и ароматические полиимидные частицы.
ФИГ. 13 иллюстрируют влияние различных полимерных упрочняющих частиц на проводимость по постоянному току (DC) в z-направлении модифицированных CNT слоистых композитных материалов и композитных материалов, не модифицированных CNT.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В аэрокосмической отрасли принято считать, что два из основных определяющих факторов при проектировании композитных конструкций самолетов представляют собой сопротивление специфическим ударам и устойчивость к разрушениям, которые вызваны развитием повреждения после удара.
Один из самых опасных механизмов разрушения, средства борьбы с которым необходимо найти, связан с межслоевой зоной слоистого композита. Расслоение такого слоистого композита представляет собой важный тип разрушения композитных материалов. Расслоение происходит, когда два слоистых пласта отделяются друг от друга. Важные конструктивно ограничивающие факторы включают энергию, необходимую для инициирования расслоения, и энергию, необходимую для его распространения.
Необходимость повышения ударной прочности композитных конструкций, особенно, каркасов самолетов, подтолкнула разработки композитных материалов нового поколения, упрочненных частицами в межслоевой зоне. Такое технологическое решение обеспечивает высокую ударопрочность композитов, армированных углеродными волокнами, но при этом создает электроизолирующую межслоевую зону между смежными слоями, что приводит к значительному снижению общей электропроводности композитной конструкции, особенно, в z-направлении. Термин ʺz-направлениеʺ относится к направлению, перпендикулярному к плоскости композитной конструкции, в которой расположены армирующие волокна, или к оси через толщину композитной конструкции.
Электропроводность композитных материалов можно улучшить внедрением различных проводящих материалов, таких как электропроводные частицы, в смолу матрицы армированного волокнами полимерного композита или в межслоевые зоны многослойной композитной структуры, например, укладки препрегов. Например, для повышения электропроводности смолы можно добавлять в нее большие количества металлических наполнителей, но это приводит к значительному увеличению веса и снижению характеристик, связанных с ударопрочностью, таких как прочность на сжатие после удара (CAI) и сопротивление на излом при разрушениях типа I и II (GIc и GIIc). По этой причине, как свидетельствуют последние разработки, проводимость композита в z-направлении может быть повышена, но без одновременного влияния на механические характеристики. Отвержденный композит (например, выкладка препрегов) с улучшенными ударными свойствами представляет собой материал с улучшенными CAI и прочностью на излом (GIc и GIIc). Показатель CAI характеризует способность композитного материала противостоять разрушению. В испытаниях по измерению CAI, отвержденный композит подвергают удару с заданной энергией, а затем прилагают сжимающую нагрузку. После удара и перед испытанием на сжатие измеряют площадь разрушения и глубину вмятины. В течение этих испытаний, композитный материал ограничивают, чтобы обеспечить отсутствие упругой потери устойчивости, и регистрируют прочность композитного материала.
Прочность на излом представляет собой характеристику, которая отражает способность материала, содержащего трещину, противостоять излому, и она является одной из важнейших характеристик материала для авиакосмических применений. Прочность на излом представляет собой способ количественного выражения сопротивления материала хрупкому излому при наличии трещины.
Прочность на излом можно представить в количественной форме как скорость высвобождения энергии деформации (Gc), которая представляет собой энергию, рассеянную в течение излома, на единицу вновь созданной площади поверхности излома. Gc включает GIC (Тип 1 - разрушение раскрытием) или GIIc(Тип II - сдвиг в плоскости). Нижний индекс ʺIcʺ обозначает раскрытие трещины Типа I, которое происходит при перпендикулярном растягивающем напряжении, направленном по нормали к трещине, а нижний индекс ʺIIcʺ обозначает разрушение Типа II, произведенное сдвиговым напряжением, направленным параллельно плоскости трещины и перпендикулярно к фронту трещины. Зарождение и распространение расслоения часто определяют изучением прочности на излом Типа I и Типа II.
Было обнаружено, что комбинация углеродных наноматериалов и определенных полимерных частиц в межслоевой зоне многослойного композитного материала создает синергический эффект, который включает повышение проводимости в z-направлении с одновременным улучшением CAI и GIc. Синергический эффект проявился при объединении положительных эффектов углеродных наноматериалов с положительными эффектами упрочняющих частиц, в результате которого взаимодействие этих компонентов в композитном материале генерирует эффект больший, чем сумма их индивидуальных эффектов.
В данном документе раскрыт отверждаемый многофункциональный композитный материал, который можно успешно использовать в таких авиационных применениях, где необходимы высокие механические характеристики и высокая электропроводность. В отвержденном состоянии, повышенная электропроводность композитного материала дает возможность электрическим токам, таким как генерируемые молнией, растекаться или рассеиваться по большей площади композитной конструкции, полученной из композитного материала, тем самым уменьшая вероятность катастрофического разрушения локализованных участков композитной конструкции. Поэтому использование такого многофункционального композитного материала может представлять эффективное решение для уменьшения прямого эффекта удара молнии и предотвращения явления «краевой разряд» в описанных выше композитах. Кроме того, отвержденный композитный материал обеспечивает дополнительное преимущество защиты от электромагнитных излучений.
Один аспект настоящего изобретения посвящен отверждаемому композитному материалу, состоящему из двух или более слоев армирующих волокон, которые были залиты или пропитаны отверждаемой смолой матрицы, предпочтительно, термоотверждаемой смолой. Межслоевая зона между смежными слоями армирующих волокон содержит отверждаемую смолу матрицы с диспергированными по всему объему углеродными наноматериалами и внедренными в нее упрочняющими частицами. Углеродные наноматериалы значительно меньше по размеру, чем полимерные упрочняющие частицы. Полимерные упрочняющие частицы практически нерастворимы в смоле матрицы в процессе отверждения композитного материала, и после отверждения остаются в межслоевой зоне в виде дискретных частиц. В определенных вариантах реализации изобретения, полимерные упрочняющие частицы способны набухать. Предпочтительно, чтобы в межслоевой зоне отсутствовали любые растворимые термопластичные частицы, которые растворяются в смоле матрицы в процессе отверждения.
Смола в межслоевой зоне (без наноматериалов и упрочняющих частиц) может быть такой же или отличной от смолы матрицы, пропитывающей армирующие волокна. В некоторых вариантах реализации изобретения, смола матрицы, пропитывающей армирующие волокна, содержит также диспергированные в ней углеродные наноматериалы.
ФИГ. 3 схематически иллюстрирует отверждаемый композитный материал 20 в соответствии с вариантом реализации изобретения по настоящему описанию. Композитный материал 20 содержит межслоевые зоны 20a и 20b, сформированные между слоями 21, 22, 23 армирующих волокон, залитых или пропитанных отверждаемой смолой матрицы. Каждая из межслоевых зон 20a и 20b содержит отверждаемую смолу матрицы (24a, 24b, соответственно) с диспергированными в ней углеродными наноматериалами 25 и заключенные в ней полимерные упрочняющие частицы 26. Состав межслоевой смолы (без наноматериалов и упрочняющих частиц) 24a и 24b может быть таким же или отличаться от состава смолы матрицы, пропитывающей волокнистые слои 21, 22, 23. Если межслоевая смола (24a, 24b) аналогична смоле матрицы, пропитывающей волокнистые слои 21, 22, 23, смола матрицы содержит, в общем случае, одну или более термоотверждаемых смол. Полимерные упрочняющие частицы 26 могут быть расположены рядом друг с другом, и совместно формировать единственный слой частиц. При использовании такого способа, глубина межслоевой зоны определяется размерами частиц. Предпочтительно, упрочняющие частицы 26 близки по размеру (например, сферические частицы примерно одинакового диаметра), и глубина межслоевой зоны примерно равна или немного больше среднего диаметра упрочняющих частиц 26.
ФИГ. 4 схематически иллюстрирует отверждаемый композитный материал 40 в соответствии с другим вариантом реализации изобретения по настоящему описанию. Композитный материал 40 содержит межслоевые зоны 40a и 40b, сформированные между слоями 41, 42, 43 армирующих волокон, и межслоевые зоны содержат полимерные упрочняющие частицы 46. Армирующие волокна (41, 42, 43) и полимерные частицы 46 залиты или внедрены в отверждаемую смолу матрицы, содержащую диспергированные в ней углеродные наноматериалы 45. Как и в варианте реализации изобретения, показанном на ФИГ. 3, полимерные частицы 46 могут быть расположены рядом друг с другом, и совместно формировать единственный слой частиц. Кроме того, глубина межслоевой зоны может определяться размерами частиц. Предпочтительно, упрочняющие частицы 46 близки по размеру (например, сферические частицы примерно одинакового диаметра), и глубина межслоевой зоны примерно равна или немного больше среднего диаметра упрочняющих частиц 46.
После отверждения, отвержденные композитные материалы, в соответствии с описанными в данном документе вариантами реализации изобретения, имеют следующие свойства: электропроводность в z-направлении, измеренная при постоянном токе по методике 4-контактного тестирования, составляет более 1 См/м (Сименс на метр), CAI после удара 30 Дж, измеренная в соответствии с ASTM7136/37, составляет более 250 МПа и межслоевая прочность на излом по типу I (GIc), измеренная в соответствии с EN6033, составляет более 300 Дж/м2.
Углеродные наноматериалы
В данном документе термин ʺуглеродные наноматериалыʺ или наноразмерные структуры на основе углерода относится к материалам, имеющим по меньшей мере один размер менее 0,1 мкм (<100 нанометров) и состоящим полностью или в основном из атомов углерода, упорядоченных на молекулярном уровне в пятиугольники или шестиугольники, или в те и другие.
Углеродные наноразмерные структуры могут иметь соотношение сторон (или аспектное соотношение) от 50:1 до 5000:1. В данном документе термин ʺсоотношение сторонʺ относится к отношению наибольшей длины 3-мерного тела к его наименьшей длине. Этот термин применим к структурам любой формы и размера. Если этот термин используется применительно к сферическим или практически сферическим частицам, соответствующее отношение может представлять собой отношение диаметра наибольшего поперечного сечения сферического тела к диаметру наименьшего поперечного сечения. Например, строго сферическая частица будет иметь соотношение сторон 1:1.
Подходящие для целей, описанных в данном документе, углеродные наноразмерные структуры включают, но не ограничиваются этим, углеродные нанотрубки, углеродные нановолокна, углеродные нанонити, углеродные наноленты, углеродные нанофибриллы, углеродные наноиглы, углеродные нанолисты, углеродные наностержни, углеродные наноконусы, углеродные наноспирали (спиралевидные формы) и углеродные наноомы, углеродную сажу, графитовые нанопластинки или наносферы, графены и другие типы фуллереновых материалов. Любые из этих фуллереновых материалов могут иметь частичное или полное металлическое покрытие. Нано-частицы могут иметь любые подходящие трехмерные формы, включая, например, сферическую, эллипсоидальную, сфероидальную, дискообразную, дендритную, стержней, дисков, кубическую или полиэдрическую.
Предпочтительные углеродные наноматериалы представляют собой углеродные нанотрубки (CNT). Обычно CNT являются трубчатыми витыми структурами, с наружными диаметрами в диапазоне от 0,4 нм до около 100 нм, предпочтительно, наружный диаметр составляет менее 50 нм и более предпочтительно, менее 25 нм.
CNT могут быть любой хиральности. Имеются в виду нанотрубки типа кресла с ручками (armchair). Более того, CNT могут быть полупроводниковыми нанотрубками или относиться к любому типу электропроводных материалов. Подходящие CNT могут включать однослойные углеродные нанотрубки (SWCNT), двухслойные углеродные нанотрубки (DWCNT) и многослойные углеродные нанотрубки (MWCNT). Предпочтительные углеродные наноматериалы представляют собой MWCNT.
Для достижения целей, указанных в данном документе, углеродные нано-материалы могут присутствовать в количестве в диапазоне от 0,1 масс. % до 10 масс. % от общего содержания смолы в композитном материале, предпочтительно между 0,5 масс. % и 2 масс. % и более предпочтительно в диапазоне от 1 масс. % до 1,5 масс. %. В данном документе принято, что ʺмасс. %ʺ относится к проценту от массы.
Полимерные упрочняющие частицы
Полимерные упрочняющие частицы, подходящие для достижения целей, указанных в данном документе, включают термопластические или эластомерные частицы. Как обсуждалось выше, подходящие упрочняющие частицы представляют собой частицы, которые практически нерастворимы в термоотверждаемой смоле матрицы композитных материалов в процессе отверждения, и остаются в виде дискретных частиц в отвердевшей смоле матрицы после отверждения. В определенных вариантах реализации изобретения, полимерные упрочняющие частицы способны также набухать в термоотверждаемой смоле матрицы композитного материала в течение отверждения. Более того, полимерные упрочняющие частицы не имеют неполимерного покрытия, такого как металл.
Предпочтительно, чтобы упрочняющие частицы были однородно диспергированы в межслоевой зоне, сформированной между смежными слоями армирующих волокон, с содержанием от 2% до 20% от общей массы смолы матрицы, содержащейся в композитном материале, предпочтительно, в диапазоне от 5% до 15%, и более предпочтительно, в диапазоне от 5% до 12%.
Полимерные упрочняющие частицы могут иметь любую трехмерную форму, но предпочтительно, чтобы они были по существу сферическими. Предпочтительно также, чтобы упрочняющие частицы имели соотношение сторон менее, чем 5:1, предпочтительно, чтобы соотношение сторон составляло около 1:1. По отношению к упрочняющим частицам, в данном документе термин ʺсоотношение сторонʺ обозначает отношение наибольшего размера в поперечном сечении частицы к наименьшему размеру в поперечном сечении частицы.
Для сферических частиц (соотношение сторон составляет приблизительно 1:1), средний размер частицы относится к ее диаметру. Для несферических частиц, средний размер частицы относится к наибольшему размеру в поперечном сечении частиц.
Для достижения целей, описанных в данном документе, полимерные упрочняющие частицы могут иметь средний размер (d50) менее, чем 100 мкм, предпочтительно, в диапазоне50 мкм - 90 мкм, более предпочтительно, 10 мкм - 40 мкм, при измерении по методике лазерной дифракции с использованием, например, Malvern Mastersizer 2000,который работает в диапазоне от 0,002 нм до 2000 мкм.
ʺd50ʺ представляет собой медиану распределения частиц по размерам или, альтернативно, диаметр, определяющий границу в распределении, ниже которой находиться 50% частиц.
Далее, полимерные упрочняющие частицы больше по размеру, чем углеродные нано-структуры. Предпочтительно, чтобы средний размер (d50) полимерных упрочняющих частиц было по меньшей мере в 100 раз больше наименьшего размера углеродных нано-структур.
Например, если углеродные нано-структуры представляют собой углеродные нанотрубки, то средний размер (d50) упрочняющих частиц по меньшей мере в 100 раз больше диаметра углеродных нанотрубок.
Определение, растворимы или нерастворимы определенные частицы, относится к их растворимости в конкретной смоляной системе, в которой они находятся. Смоляная система может включать одну или более термоотверждаемых смол, отверждающие агенты и/или катализаторы и незначительные количества необязательных добавок, корректирующих свойства неотвержденной или отвержденной смолы матрицы.
Для определения того, нерастворима ли частица, частично растворима или набухает в смоляной системе, можно использовать высокотемпературную микроскопию. Во-первых, проводят микроскопическое исследование образца сухихполимерных частиц (не соединенных со смолой) и снимки анализируют с использованием программы ImageJ, поставляемой National Institutes of Health(Bethesda, Maryland, USA),чтобы определить средний размер и объем частиц. Во-вторых, образец частиц диспергируют в данной смоле матрицы путем механического перемешивания. В третьих, образец полученной смеси помещают напредметное стекло микроскопа, которое затем устанавливают в высокотемпературное устройство под микроскопом. Затем образец нагревают с заданной скоростью до заданной температуры отверждения и непрерывно регистрируют любые изменения размера, объема или формы частиц с частотой 10 кадров в секунду. Для определения изменений размера и объема с использованием программы ImageJ, для сферических частиц обычно измеряют диаметр, а в случае несферических - самую длинную сторону. Высокотемпературное исследование можно проводить при навеске частиц 10 масс. % в смоле матрицы, не содержащей отверждающих агентов или катализаторов.
Если высокотемпературный микроскопический анализ упрочняющих частиц показал, что изменение диаметра или объема нулевое или не превышает 5% по сравнению с исходными «сухими» частицами, то частицы классифицируют как нерастворимые и ненабухающие. Если описанный выше высокотемпературный микроскопический анализ упрочняющих частиц показал, что диаметр или объем частиц увеличился более чем на 5%, то частицы классифицируют как нерастворимые и «набухающие». Набухание вызвано диффундированием окружающей смолы в наружную поверхность частицы.
В некоторых вариантах реализации изобретения, нерастворимые частицы включают частицы, которые плавятся в течение высокотемпературного микроскопического анализа, но несовместимы со смолой матрицы и, следовательно, преобразуются в дискретные частицы после остывания. Исключительно в аналитических целях, можно отметить, что в течение высокотемпературного микроскопического анализа нерастворимые частицы могут растекаться, и степень их кристалличности тоже может изменяться.
В случаях, когда определение диаметра или объема может оказаться затруднительным, можно использовать альтернативный анализ. Можно изготовить 16-слойную квази-изотропную композитную пластину из выложенных в одном направлении лент препрега, содержащую навеску частиц 10%от общей массы смолы матрицы в обогащенных смолой межслоевых зонах в соответствии с режимом отверждения, затем отвержденную пластину разрезают в поперечном направлении для микроскопического исследования. Если после отверждения частицы остаются дискретными и четко выраженными, то их считают нерастворимыми. Если частицы полностью растворяются в межслоевой зоне и матрице, окружающей слой волокон, и они не различимы как отдельные частицы после остывания, то их не считают нерастворимыми межслоевыми частицами.
В случае матрицы на основе эпоксидной смолы, композиция нерастворимых полимерных частиц может содержать по меньшей мере один полимер, выбранный из: полиамидимида (PAl), алифатических полиамидов (PA),полифталамида (PPA), полиарилетелкетонов (PAEK), таких как полиэфирэфиркетон (PEEK) и полиэфиркетонкетон (PEKK), полиполифениленсульфида (PPS), жидкокристаллических полимеров (LCP), их сополимеров и производных. В некоторых вариантах реализации изобретения, композиция полимерных частиц содержит по меньшей мере один эластомер или материал, выбранный из: сшитого полибутадиена, полиакрила, полиакрилонитрила, полистирола, их сополимеров и производных (таких как DuoModDP5045, поставляемый компанией ZeonChemicalsInc).
В предпочтительных вариантах реализации изобретения, нерастворимые частицы представляют собой нерастворимые термопластические частицы, которые не растворяются в течение процесса отверждения и остаются внутри межслоевых зон отвержденного композитного материала. Примеры подходящих нерастворимых термопластических частиц включают частицы полиамидимида (PAl) и полиамида (PA) (например, найлона) или полифталамида (PPA), которые нерастворимы в системе эпоксидной смолы в течение цикла отверждения.
В качестве нерастворимых упрочняющих частиц, могут быть подходящими определенные категории полиимидных частиц. Например, полиимиды, приготовленные из диангидрида бензофенонтетракарбоновой кислоты (BTDA), 4,4'-метилендианилина (MDA) и 2,4-толуолдиамина (TDA), которые содержат нефталимидный углерод, содержащий от 90 до 92 процентов ароматических углеродов.
Было обнаружено, что нерастворимые термопластические частицы эффективны в качестве межслойных упрочнителей, помогающих избежать снижения высокотемпературных/влажностных характеристик. Поскольку эти термопластические частицы остаются нерастворимыми в смоле матрицы даже после отверждения, они придают отвержденной смоле повышенную прочность, устойчивость к разрушению, высокотемпературные/влажностные характеристики, обрабатываемость, сопротивление образованию микротрещин и пониженную чувствительность к растворителю.
Способы получения нерастворимых частиц, описанных в данном документе, могут включать, в любом порядке, эмульгирование, осаждение, полимеризацию эмульсии, промывку, сушку, экструзию, измельчение, дробление, низкотемпературное измельчение, размол на струйной мельнице и/или просеивание частиц. Специалистам будет понятно, что эти стадии можно реализовать любым из множества способов, известных в данной области.
Нерастворимые частицы, применяемые для достижения целей, указанных в данном документе, включают сшитые термопластические частицы. В соответствии с одним из вариантов реализации изобретения, сшитая термопластическая частица состоит из сшивающей сетки, полученной в результате реакции одного или более способных к сшиванию термопластических полимеров, имеющих одну или более реакционноспособных групп, со сшивающим агентом, который химически активен по отношению к реакционноспособным группам, в которой сшивающий агент непосредственно сшивает полимерные цепи друг с другом через реакционноспособные группы. Реакционноспособные группы могут быть концевыми группами или боковыми группами на основной цепи полимера. Реакцию прямого сшивания по данному варианту реализации изобретения можно описать как ʺсвязываниеʺ молекул полимера прямой сшивкой полимерных цепей с использованием одной или более реакционноспособных групп.
Описанные выше сшитые термопластические частицы можно получать в процессе, описанном в заявке на патент США No.2010/0304118, опубликованной 2 декабря 2010 года, которая включена в данный документ посредством ссылки. Этот способ включает растворение термопластического полимера с реакционноспособными функциональными группами, сшивающего агента и катализатора в общем растворителе, несмешивающемся с водой. Затем приготавливают эмульсию в воде с использованием неионного поверхностно-активного вещества, посредством чего формируют эмульгированные частицы. Затем эмульгированные частицы высушивают и отверждают таким образом, чтобы полимерные цепи становились химически сшитыми. Конечные свойства частиц определяются условиями проведения реакции и типом сшивающего агента. Условия проведения реакции, такие как температура, приводят к повышению степени сшивки. Предпочтительными являются сшивающие агента с двумя или более реакционноспособными центрами (т. е. функциональными группами). Полученные в результате сшитые термопластические частицы представляют собой дискретные, свободно движущиеся частицы, которые можно добавлять к отверждаемой смоле.
Примеры подходящих термопластических полимеров, несущих реакционноспособные группы, допускающие сшивку, включают, но не ограничиваются этим, один или более из следующих полимеров: полиэфир, поликарбонат, полиэфиримид (PEl), полиамид, полиимид, полисульфон, полиэфирсульфон (PES), полифениленоксид (PPO), полиэфиркетоны, полиарилэфиркетоны (PAEK), такие как полиэфирэфиркетон (PEEK) и полиэфиркетонкетон (PEKK), полифенилсульфиды (PPS), полигидроксиэфиры, стирол-бутадиен, полиакрилаты, полиацеталь, полибутилентерефталат, полиамид-имид, полиэфирэфирсульфон (PEES), их смеси или сополимеры, гомополимеры PES (такие как SUMIKAEXCEL 5003P от Sumitomo Chemical Co. Или Radel® PES от Solvay), или гомополимеры PEES. Конкретные примеры сополимеров PES включают сополимер PES/PEES с различными соотношениями повторяющихся звеньев. Перечисленные выше термопласты можно использовать в качестве единственного компонента для формирования частицы, или, если используется более одного термопластического полимера, формируется гибридная структура или гибридная частица.
В других вариантах реализации изобретения, сшитые частицы формируют из смеси термопластических полимеров. В иных вариантах реализации изобретения, сшитые частицы, описанные в данном документе, можно формировать из гибридных структур, в которых использованы два или более термопластических полимера.
Реакционноспособные группы на сшиваемыхтермопластических полимерах могут быть одной или более из следующих: амин; гидроксил; ангидрид; глицидил; карбоновая кислота; малеимид; изоцианат; фенольный полимер; надимид; цианатный эфир; ацетилен; винил; виниловый эфир; диен; или их производные. В некоторых случаях, ненасыщенности на полимерных цепях могут выступать в качестве точек сшивки (для акриловых и метакриловых семейств, так же как для некоторых ненасыщенных каучуков, виниловых эфиров или ненасыщенных полиэфиров). Количество реакционноспособных групп может составлять минимум одну на цепь, и, в некоторых вариантах реализации изобретения, рассматривается как наименьшая часть, необходимая для создания связанной основной цепи полимера; количество около или более одной предпочтительно для получения жестко сшитого полимера или взаимопроникающей сетки. Полимер, имеющий более 2 функциональных групп, будет легко генерировать сильно прореагировавшие гели.
В зависимости от химической природы концевых/функциональных групп термопластического полимера, можно выбирать подходящий многофункциональный сшивающий агент со множеством реакционноспособных центров. Примерами таких сшивающих агентов являются: производные алкилированного меламина (например, CYMEL® 303), хлорангидриды (например, 1,3,5 бензолтрикарбонил трихлорид), многофункциональные эпоксидные смолы (например, ARALDITE® MY0500, MY721), карбоновые кислоты (например, бензолтетракарбоновая кислота).
В другом варианте реализации изобретения, сшитая частица состоит из взаимопроникающих полимерных сеток (IPN), которые состоят из цепей термопластических полимеров, переплетенных с независимой сшивающей сеткой. IPN получают в результате реакции одного или более соединений (например, сшиваемых мономеров или полимеров), имеющих одну или более реакционноспособных групп, со сшивающим агентом, который химически активен по отношению к реакционноспособным группам в присутствии термопластического полимера. Реакция (которая протекает при определенных условиях сшивки или отверждения) приводит к получению соединений, которые окажутся сшитыми через реакционноспособные группы, тем самым формируя независимую сшивающую сетку. Поэтому цепи термопластических полимеров переплетены с независимой сшивающей сеткой на молекулярном уровне с формированием IPN. Этот метод можно описать как ʺсвязываниеʺ цепи термопластических полимеров путем формирования отдельной и независимой сшивающей сетки, посредством которого создается взаимопроникающая сетка. Таким образом, в данном варианте реализации изобретения, термопластическому полимеру не требуется иметь на себе реакционноспособные группы. Такой тип сшитых частиц можно производить по методике, описанной в заявке на США No. 2010/0305239, опубликованной 2 декабря 2010 года, которая введена в данный документ посредством ссылки. Полученные сшитые термопластические частицы являются дискретными, и их можно добавлять к отверждаемой смоле.
Например, сшитую частицу с IPN можно получить путем реализации следующих стадий: (i) формирование эмульсии, содержащей термопластический полимер, многофункциональную эпоксидную смолу и аминовый отверждающий агент, способный к сшивке эпоксидной смолы; (ii) удаление из эмульсии растворителя и сбор конденсата, который находится в виде твердых частиц; (iii) высушивание частиц с последующим отверждением (например, нагреванием) таким образом, чтобы эпоксидная смола оказалась сшитой. В результате отверждения, сшитая эпоксидная смола формирует IPN с термопластическим полимером в каждой частице.
Определенные набухающие сшитые термопластические частицы являются особенно подходящими в качестве межслойных упрочняющих частиц. Эти сшитые термопластические частицы набухают в смоляной системе на основе эпоксидной смолы в течение отверждения, но остаются дискретными в отвержденной смоле. Набухание вызвано диффундированием окружающей смолы в наружную поверхность частицы.
Это набухание сшитых термопластических частиц также формирует ʺградиентную границу разделаʺ с окружающей смолой матрицы, в которой они локализуются в течение отверждения. В данном документе термин ʺградиентная граница разделаʺ относится к плавной и отчетливой границе между каждой из частиц и окружающей смолой матрицы. Градиентная граница раздела достигается при использовании разработанных сшитых термопластических частиц, которые термодинамически совместимы с термоотверждаемой смолой, например, эпоксидной. Концентрация термопластического полимера внутри сшитой термопластической частицы в центре самая высокая, и она постепенно уменьшается в направлении наружной поверхности частицы, поскольку смола матрицы поступает в частицу с наружной поверхности и движется внутрь. Это постепенное уменьшение концентрации термопласта от центра к наружной поверхности термопластической частицы формирует градиентную границу раздела между каждой из термопластических частиц и окружающей смолой матрицы. Следовательно, здесь нет резкого разграничения или перехода между термоотверждаемой смолой и термопластической частицей. Если имеется резкое разграничение или переход, граница раздела между термопластом и термоотверждаемой смолой в композитном материале будет значительно слабее, чем в композитном материале, содержащем градиентную границу раздела. Поэтому сшитые термопластические частицы считаются ʺнабухающимиʺ,поскольку смола, окружающая частицу, диффундирует в частицы через их наружную поверхность, когда смолу нагревают, и ее вязкость уменьшается, что приводит к увеличению размера частиц. Тем не менее, после отверждения смолы сшитые частицы будут оставаться дискретными и четко выраженными.
Сшитые термопластические частицы, описанные в данном документе, представляют собой дискретные, свободно движущиеся частицы (т. е., в диспергированном состоянии), которые можно добавлять к термоотверждаемой смоле, такой как эпоксидная смола, и они химически сшиты для предотвращения их полного растворения в смоле в течение цикла ее отверждения. Кроме того, они спроектированы как термодинамически совместимые с термоотверждаемой смолой.
В данном документе термин ʺдискретная частицаʺ относится к частице, которая различима в смоле матрицы, и которую можно зарегистрировать при использовании сканирующей электронной микроскопии (SEM), оптической микроскопии или дифференциальной интерференционной контрастной микроскопии (DIC).
Смола матрицы
Отверждаемая смола матрицы (или смоляная композиция) для пропитки/заливки армирующих волокон предпочтительно представляет собой способную упрочняться или термоотверждаемую смолу, содержащую одну или более неотвержденных термоотверждаемых смол, которые включают, но не ограничиваются этим, эпоксидные смолы, имиды (такие как полиимидили бисмалеимид), винилэфирные смолы, смолы на основе цианатных эфиров, эпоксидные смолы, модифицированные изоцианатом, фенолоальдегидные смолы, фурановые смолы, фурановые смолы, формальдегидные конденсационные смолы (такие как с мочевиной, меламином или фенолом), полиэфиры, акрилопласты, гибриды, смеси и их комбинации.
Подходящие эпоксидные смолы включают полиглицидиловые производные ароматического диамина, ароматические первичные моноамины, аминофенолы, многоатомные фенолы, многоатомные спирты, поликарбоновые кислоты. Примеры подходящих эпоксидных смол включают полиглицидиловые эфиры бисфенолов, такие как бисфенол A, бисфенол F, бисфенол S и бисфенол K; и полиглицидиловые эфиры крезола и новолаки на основе фенола.
Конкретными примерами являются тетраглицидиловые производные 4,4ʹ-диаминодифенилметана (TGDDM), диглицидиловый эфир резорцина, триглицидил-p-аминофенол, триглицидил-m-аминофенол, бромобисфенол F диглицидиловый эфир, тетраглицидиловые производные диаминодифенилметана, триглицидиловый эфир тригидроксифенил метана, полиглицидиловый эфир фенолформальдегидного новолака, полиглицидиловый эфирo-крезолового новолака или тетраглицидиловый эфир тетрафенилэтана.
Для использования во многих смолах матрицы подходят имеющиеся в продаже эпоксидные смолы, включая N,N,N',N'-тетраглицидил-диамино-дифенилметан (например, MY 9663, MY 720, и MY 721 от Huntsman); N,N,N',N'-тетраглицидил-бис(4-аминофенил)-1,4-диизо-пропилбензол (например, EPON 1071 от Momentive); N,N,N',N'-тетраглицидил-бис(4-амино-3,5-диметилфенил)-1,4-диизопропилбензол, (например, EPON 1072 от Momentive); триглицидиловые эфиры аминофенола (например, MY 0510 от Hunstman); триглицидиловые эфиры m-аминофенола (например, MY 0610 от Hunstman); материалы на основе диглицидиловых эфиров бисфенола A, такие как 2,2-бис(4,4'-дигидроксифенил)пропан (например, DER 661 от Dow или EPON 828 от Momentive) и новолачные смолы, предпочтительно, с вязкостью 8-20 Па сек при 25°C; глицидиловые эфиры новолачных фенольных смол (например, DEN 431 или DEN 438 от Dow); фенольный новолак на основе ди-циклопентадиена (например, Tactix 556 от Huntsman); диглицидил 1,2-фталат (например,GLYCELA-100); диглицидиловое производное дигидроксидифенилметана (Бисфенол F) (например, PY 306 от Huntsman). Другие эпоксидные смолы включают циклоалифатические соединения, такие как 3',4'-эпоксициклогексил-3,4-эпоксициклогексан карбоксилат (например,CY 179 от Huntsman).
В общем случае, отверждаемая смола матрицы содержит одну или более термоотверждаемых смол в комбинации с другими добавками, такими как отверждающие агенты, катализаторы отверждения, сомономеры, агенты контроля реологических свойств, усилители клейкости, неорганические и органические наполнители, термопласты и/или эластомеры в качестве упрочняющих агентов, стабилизаторы, ингибиторы, пигменты, цветные присадки, антипирены, активные разбавители и другие известные специалистам добавки для модификации свойств смолы матрицы до или после отверждения.
Подходящие упрочняющие агенты для отверждаемой смоляной композиции включают, но не ограничиваются этим, гомополимеры или сополимеры, либо самостоятельно, либо в комбинации с полиамидами, coполиамидами, полиимидами, арамидами, поликетонами, полиэфиримидами (PEI), полиэфиркетонами (PEK), полиэфиркетонкетонами (PEKK), полиэфирэфиркетонами (PEEK), полиэфирсульфонами (PES), полиэфирэфирсульфонами (PEES), полиэфирами, полиуретанами, полисульфонами, полисульфидами, полифениленоксидом (PPO) и модифицированным PPO, поли(этиленоксидом) (PEO) и полипропиленоксидом, полистиролами, полибутадиенами, полиакрилатами, полиметакрилатами, полиакрилами, полифенилсульфонами, углеводородными полимерами с высокими характеристиками, жидкокристаллическими полимерами, эластомерами и сегментированными эластомерами.
Добавление к отверждаемой смоле матрицы отверждающего агента(ов) и/или катализатора(ов) не является обязательным, но их использование может увеличить скорость отверждения и/или снизить температуру отверждения, если это потребуется. Отверждающий агент представляет собой вещество, должным образом выбранное из известных отверждающих агентов, например, ароматических или алифатических аминов или производных гуанидина. Предпочтительным отверждающим агентом является ароматический амин, предпочтительно, ароматический амин, имеющий по меньшей мере две аминогруппы на молекулу, и особенно предпочтительными являются диаминодифенилсульфоны, в частности, такие, в которых аминогруппы находятся в мета- или пара-положениях относительно сульфоновой группы. Конкретными примерами являются 3,3'- и 4-,4'-диаминодифенилсульфон (DDS); метилендианилин; бис(4-амино-3,5-диметилфенил)-1,4-диизопропилбензол; бис(4-аминофенил)-1,4-диизопропилбензол; 4,4ʹметиленбис-(2,6-диэтил)-анилин (MDEA от Lonza); 4,4ʹметиленбис-(3-хлор, 2,6-диэтил)-анилин (MCDEA от Lonza); 4,4ʹметиленбис-(2,6-диизопропил)-анилин (M-DIPA от Lonza); 3,5-диэтилтолуол-2,4/2,6-диамин (D-ETDA 80 от Lonza); 4,4ʹметиленбис-(2-изопропил-6-метил)-анилин (M-MIPA от Lonza); 4-хлорфенил-N,N-диметил-мочевина (например, Monuron); 3,4-дихлорфенил-N,N-диметил-мочевина (например, DIURONTM) и дицианодиамид (например,AMICURETMCG 1200 от PacificAnchorChemical).
Подходящие отверждающие агенты включают также ангидриды, в частности, поликарбоксиловые ангидриды, такие как надикангидрид, метилнадикангидрид, фталиевый ангидрид, тетрагидрофталиевый ангидрид, гексагидрофталиевый ангидрид, метилтетрагидрофталиевый ангидрид, эндометилентрагидрофталиевый ангидрид и тримеллитовый ангидрид.
Отверждаемая смола матрицы в межслоевой зоне тоже представляет собой отверждаемую или термоотверждаемую смолу, которая содержит одну или более неотвержденных термоотверждаемых смол описанных выше типов. В определенных вариантах реализации изобретения, отверждаемая смола матрицы в межслоевой зоне является той же, что и смола матрицы в зоне, содержащей армирующие волокна. В других вариантах реализации изобретения, смола в межслоевой зоне отличается от смолы матрицы в зоне, содержащей армирующие волокна.
Армирующие волокна
Волокна для получения композитных материалов с высокими характеристиками и препрегов, представляют собой, но не ограничиваются этим, волокна, имеющие высокую прочность на разрыв, предпочтительно, превышающую 3447 МПа (500 кфунт/кв. дюйм). Волокна, подходящие для этих целей, включают углеродные или графитные волокна, стекловолокно и волокна, сформированные из карбида кремния, оксида алюминия, бора, кварца и т. п., а также волокна, сформированные из органических полимеров, таких как, например, полиолефины, поли(бензотиалол), поли(бензимидазол), полиакрилаты, поли(бензоксазол), ароматические полиамиды, полиарилэфиры и т. п., и могут включать смеси, имеющие два или более таких волокон. Предпочтительно, волокна выбирают из стекловолокна, углеродных волокон и ароматических полиамидных волокон, таких как поставляемые компанией DuPont Company под торговой маркой KEVLAR. Армирующие волокна можно использовать в виде отрезных или непрерывных прядей, сформированных из множественных нитей, в виде непрерывных ненаправленных или многонаправленных лент, или в тканом виде, непереплетенном виде или в виде нетканого материала. Тканую форму можно выбирать из полотняного переплетения, основовязаного полотна или саржевого переплетения. Непереплетеное полотно может иметь множество ориентаций прядей и волокон.
Волокна могут быть отсортированными или неотсортированными по размеру. Обычно волокна можно добавлять в концентрации от 5 до 35, предпочтительно, по меньшей мере 20% от массы. Для конструкционных применений, предпочтительно использовать непрерывное волокно, например, стекловолокно или углеродное волокно, конкретно в концентрации от 30 до 70, более конкретно, от 50 до 70%по объему.
Получение композитного препрега и слоистых материалов
В соответствии с одним из вариантов реализации изобретения, заданные количества углеродных наноматериалов и полимерных упрочняющих частиц смешивают с отверждаемой смоляной композицией перед пропиткой армирующих волокон (т. е., перед получением препрега). В данном варианте реализации изобретения, для получения пленки смолы, сначала смоляную композицию, содержащую частицы, наносят на прокладочную бумагу. Затем одну или две таких смоляных пленки ламинируют на одну или обе стороны слоя армирующих волокон под воздействием температуры и давления, чтобы пропитать волокна, в результате формируется армированный волокнами полимерный слой (или пласт препрега) с конкретными массой волокон на единицу площади и содержанием смолы. В течение процесса ламинирования, упрочняющие частицы отфильтровываются и остаются снаружи слоя волокна, поскольку размер частиц больше, чем пространство между нитями волокон. Полученный пласт препрега содержит структурный слой, армированный волокнами, примыкающий к одному или двум слоям смолы матрицы, в которую внедрены полимерные упрочняющие частицы. Впоследствии, когда два или более пластов препрега, содержащего упрочняющие частицы, накладывают один поверх другого в процессе укладки, упрочняющие частицы позиционируются в межслоевой зоне между двумя смежными слоями волокон. В этом варианте реализации изобретения, смола матрицы в межслоевой зоне (без полимерных упрочняющих частиц) такая же, как смола матрицы в конструкционном слое, армированном волокнами, и содержит однородно диспергированные углеродные наноматериалы.
Во втором варианте реализации изобретения, отверждаемую смолу матрицы без углеродных наноматериалов или полимерных упрочняющих частиц наносят на прокладочную бумагу для формирования пленки смолы. Затем эту пленку смолы приводят в контакт с одной стороной слоя волокон. После приложения давления, пленка смолы пропитывает волокна, и смолы на наружной поверхности слоя волокон остается немного или не остается вовсе. Впоследствии, пленку отверждаемой смолы, содержащую углеродные наноматериалы и полимерные упрочняющие частицы, накладывают на открытую наружную поверхность слоя волокон, пропитанных смолой. Отверждаемая смола, несущая наноматериалы и полимерные упрочняющие частицы, может быть той же самой или отличной от смолы матрицы, пропитывающей армирующие волокна. В результате, содержащий частицы слой смолы остается снаружи пропитанного слоя волокон и далее не пропитывает волокна. Множество таких структур накладывают вместе для формирования композитной структуры с углеродными наноматериалами и полимерными упрочняющими частицами, расположенными в межслоевых зонах.
В третьем варианте реализации изобретения, отверждаемую смолу матрицы, содержащую углеродные наноматериалы, но без полимерных упрочняющих частиц, наносят на прокладочную бумагу для формирования пленки смолы. Затем эту пленку смолы приводят в контакт с одной стороной слоя волокон. После приложения давления, пленка смолы пропитывает волокна, и смолы на наружной поверхности слоя волокон остается немного или не остается вовсе. Впоследствии, пленку из отверждаемой смолы матрицы, содержащей углеродные наноматериалы и полимерные упрочняющие частицы, накладывают на открытую наружную поверхность пропитанного смолой слоя волокон. Когда множество таких структур накладывают вместе для формирования композитной структуры, углеродные наноматериалы оказываются однородно диспергированными в слое, содержащем армирующие волокна и в межслоевых зонах, содержащих упрочняющие межслоевые частицы.
В другом варианте реализации изобретения, как проиллюстрировано на ФИГ. 5, две пленки 31, 32 отверждаемой смолы матрицы без углеродных наноматериалов или упрочняющих межслоевых частиц накладывают на две противоположных стороны слоя волокон 33. Смоляные пленки 31, 32 пропитывают волокна, и смолы на наружных поверхностях слоя волокон остается немного или не остается вовсе, в результате получают пропитанный смолой слой волокон 34. Впоследствии, две пленки 35, 36 отверждаемой смолы матрицы, содержащей углеродные наноматериалы и полимерные упрочняющие частицы, приводят в контакт с противоположными поверхностями пропитанного смолой слоя волокон 34, как показано на ФИГ. 6, чтобы сформировать трехслойную структуру. Такой способ приводит к получению четко определенной и регулярной межслоевой зоны в отвержденном слоистом материале.
В еще одном варианте реализации изобретения, как проиллюстрировано на ФИГ. 7, две пленки 51, 52 отверждаемой смолы матрицы, содержащей углеродные наноматериалы, но без полимерных упрочняющих частиц, накладывают на две противоположных стороны слоя волокон 53. Смоляные пленки 51, 52 пропитывают волокна, и смолы на наружных поверхностях слоя волокон остается немного или не остается вовсе, в результате получают пропитанный смолой слой волокон 54.Впоследствии, две пленки 55 и 56 отверждаемой смолы матрицы, содержащей углеродные наноматериалы и полимерные упрочняющие частицы, приводят в контакт с противоположными поверхностями пропитанного смолой слоя волокон 54, как показано на ФИГ. 8, чтобы сформировать трехслойную конструкцию. Такой способ обеспечивает получение высокоупорядоченного слоистого материала, а углеродные нанотрубки в нем однородно диспергированы.
В данном документе термин ʺпрепрегʺ относится к пласту или слою волокон, пропитанных отверждаемой смоляной композицией, внутри по меньшей мере части объема волокон. Препрег, используемый для производства авиакосмических конструкций, обычно представляет собой пропитанный смолой пласт однонаправленных армирующих волокон, например, углеродных волокон, который часто называют ʺлентойʺ или ʺоднонаправленной лентойʺ. Препреги могут быть полностью пропитанными или частично пропитанными. Смола матрицы, пропитывающей армирующие волокна, может быть в частично отвержденном или неотвержденном состоянии.
Обычно препрег находится в пластичной или гибкой форме, пригодной для укладки и формовки в трехмерную конфигурацию, с последующим отверждением в конечную композитную деталь/конструкцию. Этот тип препрегов особенно хорошо подходит для производства несущих нагрузку конструкционных деталей, таких как крылья, фюзеляжи, гермошпангоуты иплоскости управления самолетов. Важные свойства отвержденныхпрепрегов - высокая прочность и жесткость при уменьшенном весе.
Для формования композитной структуры, можно уложить множество пластов препрега на пресс по заданной схеме, чтобы сформировать ʺукладку препрегаʺ. Пласты препрега внутри укладки можно позиционировать в выбранной ориентации относительно друг друга, например, 0°, ± 45°, 90° и т. д. Укладки препрега можно производить по методикам, которые включают, но не ограничиваются этим, ручную укладку, автоматическую укладку ленты (ATL), автоматизированную укладку нитей (AFP) и намотку волокном.
Раскрытое в данном документе отверждение композитного материала или укладки препрега, в общем случае, осуществляют при повышенной температуре, составляющей вплоть до 200°C, предпочтительно в диапазоне170°C - 190°C, и при повышенном давлении, необходимом для ограничения деформирующих эффектов от освобождающихся газов или для ограничения образования пустот, подходящим является давление вплоть до 10 бар (1 МПа), предпочтительно в диапазоне от 3 бар (0,3 МПа) до 7 бар (0,7 МПа). Предпочтительно, температура отверждения достигается нагреванием со скоростью вплоть до 5°C/мин, например, от 2°C/мин до 3°C/мин и поддерживается в течение заданного периода вплоть до 9 часов, предпочтительно вплоть до 6 часов, например, от 2 часов до 4 часов. Использование катализатора в смоле матрицы может обеспечивать возможность использования даже более низких температур отверждения. Давление спускают и температуру снижают остыванием со скоростью вплоть до 5°C/мин, например, вплоть до3 °C/мин. Для улучшения температуры стеклования смолы матрицы, можно осуществить дополнительное отверждение при температурах в диапазоне от 190°C до 350°C и атмосферном давлении, с использованием подходящих скоростей нагрева.
Применения
Композиции, описанные в данном документе, можно использовать для производства литых или прессованных конструкционных материалов, они особенно хорошо подходят для получения армированных волокнами несущих нагрузку или ударопрочных композитных конструкций с улучшенной объемной электропроводностью.
Раскрытые в данном документе композитные материалы применимы для производства деталей для транспортных назначений, включая авиакосмические, авиационные, морские и наземные транспортные средства, автомобильные и железнодорожные. Например, композитные материалы можно использовать для производства несущих и навесных конструкций самолетов, космических и баллистических конструкций. Такие конструкционные детали включают композитные конструкции крыла. Раскрытые в данном документе композитные материалы также находят применение в строительных и конструкционных применениях, так же как в других промышленных применениях. Существенно, что композитные материалы особенно хорошо подходят для производства несущих нагрузку или ударопрочных конструкций.
ПРИМЕРЫ
Методики измерений
Характеристики раскрытых композиций определяли по описанным ниже методикам:
Объемная электропроводность - z-направление
Электропроводность в направлении, перпендикулярном к поверхности отвержденных слоистых композитов измеряли при помощи миллиомметра Burster-Resistomat 2316, измеряющего значения сопротивления как отношение приложенного напряжения к току мостовым методом. Для создания контакта между двумя поверхностями образца использовали зондовую установку Кельвина. Все измерения проводили в соответствии с4-проводной методикой измерения при комнатной температуре и стандартной влажности.
Измерения проводили на образцах, отобранных из бездефектных квазиизотропных пластин, приготовленных в соответствии с EN 2565 метод B. Измеряли параметры на квадратных образцах толщиной примерно3 мм.
Поверхности композитного образца подготавливали путем удаления верхнего слоя, обогащенного смолой, чтобы обеспечить нижней стороне углеродных волокон прямой контакт с электродом. Затем использовали имеющуюся в продаже серебряную пасту для создания двух электродов на противоположных сторонах образца.
Исследованию подвергали минимум 5 образцов каждого материала и укладки.
Электропроводность для постоянного тока рассчитывали в [См/м] в соответствии со следующим уравнением:
где:R- измеренное сопротивление [в Омах];
l- толщина образца [в м];
S- площадь поверхности образца [в м2]
Механические характеристики
Сжатие после удара (CAI) после удара 30 Джоулей определяли с использованием 24-слойных квазиизотропных слоистых материалов. Измерения проводили при комнатной температуре на образцах, отобранных из бездефектных квазиизотропных пластин, приготовленных в соответствии с EN 2565 метод B и отвержденных в течение 2 часов при 180°C. Образцы подвергли машинной обработке, нанесли удар, и тестировали в соответствии с ASTM7136/37.
Межслоевую прочность на излом типа I определяли с использованием 16-слойного однонаправленного слоистого материала, отвержденного с фтористо-виниловой полимерной (FEP) пленкой в качестве пускателя излома в середине пласта. Измерения GIc проводили при комнатной температуре в соответствии с EN6033 на образцах, отобранных из бездефектных пластин.
Сравнительный Пример 1
Влияние полимерных упрочняющих частиц на композитные материалы
Смолы матриц с полимерными упрочняющими частицами (1a, 1b, 1c и 1d) и неполимерные упрочняющие частицы (Контрольный образец 1) приготовили в соответствии с составами, показанными в Таблице 1. Все количества указаны в массовых процентах (м/м %) от массы состава.
Таблица 1 Составы отверждаемой смолы матрицы |
|||||
Компонент смолы | Смоляная композиция (м/м %) | ||||
Контрольный образец 1 | 1a | 1b | 1c | 1d | |
Araldite® PY306 | 26,3 | 22,8 | 22,8 | 22,8 | 22,8 |
Araldite® MY0510 | 26,3 | 23,2 | 23,2 | 23,2 | 23,2 |
SUMIKAEXCEL 5003P | 19,5 | 16,7 | 16,7 | 16,7 | 16,7 |
4,4ʹ- DDS | 28,2 | 24,2 | 24,2 | 24,2 | 24,2 |
Частица A | - | 11,8 | - | - | - |
Частица B | - | - | 11,8 | - | - |
Частица C | - | - | - | 11,8 | - |
Частица D | - | - | - | - | 11,8 |
В Таблице 1, Araldite® PY 306 представляет собой смолу бисфенол F диглицидиловый эфир, поставляемую Huntsman, Araldite® MY 0510 представляет собой смолу триглицидиловый эфир аминофенола, поставляемую Huntsman, и SUMIKAEXCEL 5003P представляет собой полиэфирсульфоновый полимер, поставляемый Sumitomo Chemical Co.Частица A представляет собой ароматический полиимид с температурой стеклования примерно 340°C и средним размером частиц 40 мкм, которая продается под торговой маркой P84 компанией Evonik. Частица B представляет собой полифталамид с точкой плавления примерно 250°C и средним размером частиц 35 мкм, которая продается под торговой маркой Vestamid® TGP3551 компанией Evonik. Частица C представляет собой набухающую сшитую PES-PEES частицу со средним размером частиц 25 мкм от Cytec Industries Inc. Частица D представляет собой частицу алифатического найлона со средним размером частиц 25, поставляемую компанией Evonik под торговой маркой VESTOSINT® Z2649.
Матрицу приготовили диспергированием 5003P в эпоксидных компонентах и нагревали при 125°C в течение примерно 1 часа для растворения 5003P. Полученную смесь охладили до 80°C, а затем добавили остальные компоненты и тщательно перемешали.
Затем эти смоляные композиции использовали для изготовления различных однонаправленных (UD) препрегов. Каждую из отверждаемых смоляных композиций, раскрытых в Таблице 1, использовали для изготовления пленки смолы нанесением композиции на прокладочную бумагу. Затем две из таких смоляных пленок нанесли на обе стороны непрерывного слоя однонаправленных углеродных волокон (IMS65E от TohoTenax, USA) с использованием нагрева и давления, чтобы сформировать UD-препрег. Каждый полученный препрег имел среднюю FAW (массу волокна на единицу площади) 197 г см и содержание смолы 35%м/м от общей массы препрега. Из препрега приготовили слоистые композиты для тестирования по описанной выше методике EN2565.
Результаты измерения механических характеристик
Провели тестирование механических характеристик слоистых композитов, его результаты приведены в Таблице 2. Как видно из Таблицы 2, отвержденные слоистые композиты с межслоевыми упрочняющими частицами из полиимида, полифталамида, сшитого PES-PEES или полиамида между слоями волокон имеют улучшенные значения устойчивости к разрушению (CAI при 30 Дж) и межслоевой прочности на излом (GIc) по сравнению с Контрольным образцом 2 (фоновая система без упрочняющих частиц). Таблица 2. Механические характеристики прототипа и композитов с упрочняющими частицами
Таблица 2 Механические характеристики прототипа и композитов с упрочняющими частицами |
|||
Код отвержденного слоистого материала | Код смолы матрицы | CAI [30 Дж][МПа] | GIc [Дж/м2] |
Контрольный образец 2 | Контрольный образец 1 | 226,0 | 289,0 |
2a | 1a | 258,8 | 314,7 |
2b | 1b | 232,1 | 333,2 |
2c | 1c | 282,4 | 309,9 |
2d | 1d | 278,7 | 390,2 |
Результаты измерения электрических характеристик
Измерили объемную электропроводность отвержденных слоистых композитов в z-направлении, результаты представлены в Таблице 3.
В противоположность результатам измерения механических характеристик, представленным в Таблице 2, включение в отвержденные слоистые композиты межслоевых полимерных упрочняющих частиц приводит к резкому снижению DC-электропроводности в z-направлении по сравнению с композитами с четко выраженной межслоевой зоной (Контрольный образец 2).Это снижение обусловлено, главным образом, диэлектрической природой полимерных упрочняющих частиц. Например, добавление Частицы C к базовой системе снижает электропроводность в z-направлении отвержденного слоистого материала 2c почти на порядок величины, по сравнению с немодифицированной фоновой системой (Контрольный образец 2).
Таблица 3 Результаты измерения электрических характеристик |
||
Код отвержденного слоистого материала | Код смолы матрицы | Объемная электропроводность [См/м] |
Контрольный образец 2 | Контрольный образец 1 | 0,77 |
2a | 1a | 0,26 |
2b | 1b | 0,49 |
2c | 1c | 0,12 |
2d | 1d | 0,14 |
Пример 2
Влияние полимерных упрочняющих частиц на модифицированные CNT композитные материалы
Отверждаемые смоляные композиции, раскрытые в Таблице 1 Примера 1, модифицировали диспергированием от 1,35% до 1,55% по массе многослойных углеродных нанотрубок (MWCNT) с чистотой углерода>98%, имеющих средний диаметр 15 нм и среднюю длину около 1 мм. Составы смолы, модифицированной MWCNT, представлены в Таблице 4.Все количества выражены в массовых процентах (м/м %) от массы состава.
Таблица 4 Составы смолы, модифицированной MWCNT |
|||||
Смоляной компонент | Состав смолы (м/м %) | ||||
Контрольный образец3 | 3a | 3b | 3c | 3d | |
Araldite PY306 | 25,8 | 22,8 | 22,8 | 22,8 | 22,8 |
Araldite MY0510 | 25,8 | 23,2 | 23,2 | 23,2 | 23,2 |
Sumikaexel 5003P | 19,1 | 16,7 | 16,7 | 16,7 | 16,7 |
4,4ʹ- DDS | 27,7 | 24,2 | 24,2 | 24,2 | 24,2 |
Частица A | - | 11,8 | - | - | - |
Частица B | - | - | 11,8 | - | - |
Частица C | - | - | - | 11,8 | - |
Частица D | - | - | - | - | 11,8 |
MWCNT | 1,55 | 1,35 | 1,35 | 1,35 | 1,35 |
Отверждаемые смолы матриц приготовили в соответствии с составами, описанными в Таблице 4. Затем смолы матриц использовали для изготовления однонаправленных (UD)препрегов, армированных углеродными волокнами, в соответствии с методикой, описанной в Примере 1. Каждый препрег имел среднюю FAW 197 гсм и содержание смолы 35%м/м от общей массы препрега. Тестируемые слоистые композиты изготовили из препрегов в соответствии с описанной выше методикой EN2565.
Результаты измерения механических характеристик
Провели тестирование механических характеристик исследуемых слоистых композитов, результаты которого представлены в Таблице 5.Механические характеристики, представленные в Таблице 5,показывают, что введение в смолу матрицы полимерных упрочняющих частиц в комбинации с MWCNT может приводить к значительным улучшениям значений CAI (при 30 Дж) и GIc по сравнению с идентичными в остальном материалами, которые модифицированы одними только MWCNT (Контрольный образец 4) или не имевшими полимерных упрочняющих частиц (Контрольный образец 2).
Таблица 5 Результаты измерения механических характеристик |
|||
Код слоистого материала | Код смолы матрицы | CAI [30 Дж] [МПа] | GIc [Дж/м2] |
Контрольный образец 4 | Контрольный образец 3 | 240,2 | 291,9 |
4a | 3a | 291,4 | 451,7 |
4b | 3b | 285,6 | 433,1 |
4c | 3c | 295,9 | 348,9 |
4d | 3d | 287,4 | 636,5 |
Считается, что одновременное улучшение двух механических характеристик - CAI [30 Дж] и GIc- является результатом синергического эффекта между MWCNT и полимерными упрочняющими частицами.
ФИГ. 9A и 9B показывают, что добавление MWCNT к слоистым материалам без полимерных упрочняющих частиц (Контрольный образец 4) не приводит к каким-либо существенным улучшениям параметров CAI и GIc по сравнению с немодифицированным слоистым материалом (Контрольный образец 2).
ФИГ. 10A и 10B показывают, что добавление MWCNT к слоистым материалам, содержащим полимерные упрочняющие частицы (Материалы 4a, 4b, 4c и 4d) приводит к повышению значений CAI и GIc по сравнению с такими же слоистыми материалами без MWCNT (Материалы 2a, 2b, 2c и 2d).
На FIG. 11 представлена микрофотография поперечного сечения отвержденного слоистого материала 4b, который содержит MWCNT и частицы полифталамида (Частица B). На ФИГ. 11 видно, что полимерные частицы диспергированы в обогащенном смолой слое, и создают четко выраженную пластичную межслоевую зону между слоями волокон
Результаты измерения электропроводности
В Таблице 7 показаны средние значения электропроводности в z-направлении для слоистых материалов, модифицированных MWCNT, с межслоевыми полимерными частицами (Материалы 4a, 4b, 4c и 4d) и для слоистых материалов неполимерных частиц (Контрольный образец 4).
Таблица 7 Результаты измерения DC-электропроводности в z-направлении |
||
Код слоистого материала | Код смолы матрицы | Объемная электропроводность [См/м |
Контрольный образец 4 | Контрольный образец 3 | 6,00 |
4a | 3a | 5,80 |
4b | 3b | 23,94 |
4c | 3c | 12,23 |
4d | 3d | 23,95 |
Обнаружилось, что добавление Частицы A, которая растворима в смоле матрицы (3a) после отверждения, не влияет на значения электропроводности в z-направлении. На ФИГ. 12 представлена микрофотография поперечного сечения отвержденного слоистого материала 4a, который содержит MWCNT и частицы ароматического полиимида (Частица A).
Оказалось неожиданностью, что добавление нерастворимых частиц (Частицы B и D) и набухающих частиц (Частица C) приводит к более высоким электрическим характеристикам, чем у слоистого материала, модифицированного только MWCNT (Контрольный образец 4).Этот результат удивляет, поскольку ожидалось, что добавление изолирующих элементов в межслоевую зону существенно уменьшит объемную электропроводность отвержденного композита, как в случае соответствующих слоистых материалов без MWCNT (см. Пример 1, Таблица 3, Материалы 2a, 2b, 2c и 2d). Важно, что такое улучшение было достигнуто при снижении общего содержания MWCNT в смоляной системе от 1,55% м/м (Контрольный образец 3) до 1,35% м/м (Смолы матриц 3b, 3c и 3d).
На ФИГ. 13 показана электропроводность в z-направлении для слоистых материалов Контрольный образец 2, 2b, 2c, 2d, Контрольный образец 4, 4b, 4c и 4d. Как показано на ФИГ. 13, добавление нерастворимых и набухающих сшитых частиц уменьшило электропроводность в z-направлении для немодифицированных слоистых материалов, тогда как добавление тех же самых полимерных упрочняющих частиц в слоистые материалы, включающие MWCNT, привело к улучшению значений электропроводности в z-направлении.
Пример 3
Влияние нерастворимых эластомерных частиц на композитные материалы, модифицированные CNT
Смолу матрицы с нерастворимыми эластомерными частицами (Контрольный образец 5) приготовили в соответствии с составом, представленным в Таблице 8. Такую же отверждаемую смоляную композицию модифицировали диспергированием 1,35%по массе многослойныхуглеродных нанотрубок (MWCNT) с чистотой углерода>98%, средним диаметром 15 нм и средней длиной около 1мм. Модифицированная MWCNT смоляная композиция (5a) показана в Таблице 8. Все количества приведены в массовых процентах (м/м %) от массы состава.
Таблица 8 Составы отверждаемой смолы матрицы |
||
Смоляной компонент | Состав смолы (м/м %) | |
Контрольный образец5 | 5a | |
Araldite® PY 306 | 24,9 | 24,4 |
Araldite® MY 0510 | 24,9 | 24,4 |
SUMIKAEXCEL 5003P | 18,1 | 18,1 |
4,4ʹ- DDS | 26,1 | 25,75 |
Частицы E | 6,0 | 6,0 |
MWCNT | - | 1,35 |
В таблице 8, Araldite® PY 306 представляет собой смолу бисфенол F диглицидиловый эфир, поставляемую Huntsman, Araldite® MY 0510 представляет собой смолу триглицидиловый эфир p-аминофенола, поставляемую Huntsman, и SUMIKAEXCEL 5003P представляет собой полиэфирсульфоновый полимер, поставляемый Sumitomo Chemical Co. Частицы E представляют собой карбоксильный функциональный эластомер в порошковой форме с температурой стеклования приблизительно - 5°C и средним размером частиц 50 мкм, который поставляет под торговой маткой DuoMod® DP5045 компания Zeon Chemicals L.P.
Смоляные матрицы приготовили диспергированием термопласта 5003P в эпоксидных компонентах и выдерживали при 125° C примерно 1 час для растворения термопласта 5003P. Полученную смесь остудили до 80°C, затем добавили остальные компоненты и тщательно перемешали.
Затем смоляные композиции использовали для изготовления различных однонаправленных (UD) препрегов. Каждую из отверждаемых смоляных композиций, раскрытых в Таблице 8,использовали для формирования пленки смолы путем нанесения композиции на прокладочную бумагу. Затем две таких смоляных пленки наложили на обе стороны непрерывного пласта однонаправленных углеродных волокон (IMS65E от TohoTenax, USA), и, при помощи нагрева и давления, формировали UD препрег. Каждый полученный препрег имел среднюю FAW (массу волокна на единицу площади) 197 гсм и содержание смолы 35% м/м от общей массы препрега. Тестируемые слоистые композиты приготовили из препрегов по описанной выше методике EN2565.
Результаты измерения механических характеристик
Провели тестирование механических характеристик слоистых композитов, содержащих Частицы E и MWCNT, результаты измерений представлены в Таблице 9.Приведенные в Таблице 9 результаты измерений механических характеристик показывают, что введение в смолу матрицы нерастворимых эластомерных частиц в комбинации с MWCNT может приводить к значительным улучшениям значений CAI (при 30 Дж) и GIc по сравнению с идентичными в остальном материалами, которые модифицированы только MWCNT (Контрольный образец 4, описанный в Примере 2, Таблица 5) или материалом без MWCNT или полимерных упрочняющих частиц (Контрольный образец 2, описанный в Сравнительном Примере 1, Таблица 2).
Таблица 9 Результаты измерения механических характеристик |
|||
Код слоистых материалов | Код смолы матрицы | CAI [30 Дж] [МПа] | GIc [Дж/м2] |
Контрольный образец 2 | Контрольный образец 5 | 226,0 | 289,0 |
Контрольный образец 4 | Контрольный образец 3 | 240,2 | 291,9 |
6a | 5a | 292,1 | 510,6 |
Считается, что одновременное улучшение двух механических характеристик - CAI [30J] и GIc - есть результат синергического эффекта между MWCNT и полимерными упрочняющими частицами.
Результаты измерения электропроводности
В Таблице 10 приведены средние значения электропроводности в z-направлении для тестируемых слоистых композитов, приготовленных из препрегов, содержащих частицы E, в соответствии с составами смолы Контрольный образец 5 и 5a.
Таблица 10 Результаты измерения DC-электропроводности в z-направлении |
||
Код слоистого материала | Код смолы матрицы | Объемная электропроводность [См/м] |
Контрольный образец 2 | Контрольный образец 1 | 0,77 |
Контрольный образец 6 | Контрольный образец 5 | 0,56 |
Контрольный образец 4 | Контрольный образец 3 | 6,00 |
6a | 5a | 8,25 |
DC-электропроводность в z-направлении тестируемых слоистых композитов, содержащих нерастворимые эластомерные частицы (Частицы E), но без MWCNT, равна 0,56 См/м (Контрольный образец 6). DC-электропроводности в z-направлении тестируемых слоистых композитов, содержащих только MWCNT и без межслойных полимерных частиц равна 6,00 См/м (Контрольный образец 4). Оказалось неожиданным, что добавление нерастворимых частиц (Частицы E) привело к более высоким электрическим характеристикам (8,25 См/м), чем в случае слоистого материала, модифицированного только MWCNT (6,00 См/м). Этот результат удивляет, поскольку традиционно ожидается, что добавление в межслоевую зону изолирующих элементов будет существенно снижать объемную электропроводность отвержденного композита, как в случае соответствующих слоистых материалов без MWCNT (Таблица 10, Контрольный образец 2 и Контрольный образец 6). Важно, что такое улучшение достигнуто при снижении общего содержания MWCNT в смоляной системе от 1,55% м/м (Контрольный образец 4) до 1,35% м/м (Слоистые материалы 6a).
Claims (53)
1. Отверждаемый композитный материал, содержащий:
по меньшей мере два слоя армирующих волокон, пропитанных термоотверждаемой смолой матрицы; и по меньшей мере одну межслоевую зону, сформированную между смежными слоями армирующих волокон, при этом межслоевая зона содержит (i) наноразмерные структуры на основе углерода, диспергированные в термоотверждаемой смоле матрицы, и (ii) нерастворимые полимерные упрочняющие частицы, заключенные в той же термоотверждаемой смоле матрицы, причем
наноразмерные структуры на основе углерода имеют по меньшей мере один размер менее 100 нм (0,1 мкм),
полимерные упрочняющие частицы выбраны из термопластичных частиц, эластомерных частиц или сшитых частиц,
полимерные упрочняющие частицы имеют средний размер (d50) по меньшей мере в 100 раз больше, чем наименьший размер наноразмерных структур на основе углерода, и средний размер частиц находится в диапазоне 10-100 мкм,
полимерные упрочняющие частицы нерастворимы в термоотверждаемой смоле матрицы в межслоевой зоне в течение отверждения композитного материала и остаются дискретными частицами после отверждения, и
после отверждения композитный материал имеет электропроводность в z-направлении более чем 1 См/м, прочность на сжатие после удара (CAI), после удара 30 Дж, более чем 250 МПа при измерении в соответствии с ASTM7136/37 и межслоевую прочность на излом по типу I (GIc) более чем 300 Дж/м2 при измерении в соответствии с EN6033.
2. Композитный материал по п. 1, в котором упрочняющие полимерные частицы диспергированы в межслоевой зоне в количестве от 2% до 20% по массе от общей массы термоотверждаемой смолы матрицы в композитном материале.
3. Композитный материал по п. 1 или 2, в котором наноразмерные структуры на основе углерода присутствуют в количестве в диапазоне от 0,1% до 10% по массе от общей массы термоотверждаемой смолы матрицы в композитном материале.
4. Композитный материал по п. 1, в котором полимерные упрочняющие частицы представляют собой нерастворимые термопластичные частицы, содержащие по меньшей мере один термопласт, выбранный из группы, состоящей из: полиимида, полиамидимида, полиамида, полифталамида, полиэфиркетона, полиэфирэфиркетона, полиэфиркетонкетона, полиарилэфиркетонов, полифениленсульфида, жидкокристаллических полимеров, их сополимеров и производных.
5. Композитный материал по п. 1, в котором нерастворимые полимерные упрочняющие частицы представляют собой нерастворимые эластомерные частицы, содержащие по меньшей мере один полимер или полимерный материал, выбранный из группы, состоящей из: сшитого полибутадиена, полиакрила, полиакрилонитрила, полистирола, их сополимеров и производных.
6. Композитный материал по п. 1, в котором нерастворимые полимерные упрочняющие частицы представляют собой сшитые частицы, причем каждая частица содержит одно из:
(c) сшитую сетку, обеспеченную сшивкой способного к сшивке термопластического полимера, имеющего одну или более реакционно-способных групп, со сшивающим агентом, который химически активен по отношению к реакционно-способным группам, и
(d) взаимопроникающую полимерную сетку (IPN), содержащую цепи термопластических полимеров, переплетенных с независимой сшитой сеткой, причем упомянутую IPN получают посредством реакции между по меньшей мере одним соединением, имеющим одну или более реакционно-способных групп, сшивающим агентом, который химически активен по отношению к реакционно-способным группам, и термопластическим полимером.
7. Композитный материал по п. 6, в котором сшитые частицы представляют собой сшитые частицы PES-PEES.
8. Композитный материал по п. 1, в котором наноразмерные структуры на основе углерода выбраны из группы, состоящей из: углеродных нанотрубок (CNT), углеродных нановолокон, углеродных нанонитей, углеродных нанолент, углеродных нанофибрилл, углеродных наноигл, углеродных нанолистов, углеродных наностержней, углеродных наноконусов, углеродных наноспиралей (спиралевидные формы) и углеродных наноомов, углеродной сажи, графитовых нанопластинок или наносфер, графенов и их комбинации.
9. Композитный материал по п. 1, в котором наноразмерные структуры на основе углерода представляют собой углеродные нанотрубки (CNT).
10. Композитный материал по п. 1, в котором наноразмерные структуры на основе углерода представляют собой многослойные углеродные нанотрубки (MWCNTs).
11. Композитный материал по п. 9 или 10, в котором углеродные нанотрубки имеют соотношение сторон от 50:1 до 5000:1.
12. Композитный материал по п. 1, в котором нерастворимые полимерные упрочняющие частицы имеют соотношение сторон в диапазоне от 5:1 до 1:1.
13. Композитный материал по п. 1, в котором межслоевая зона свободна от растворимых термопластических частиц, которые растворяются в термоотверждаемой смоле матрицы во время отверждения.
14. Композитный материал по п. 1, в котором упрочняющие частицы являются, по существу, сферическими и формируют единственный слой частиц в межслоевой зоне, так что глубина межслоевой зоны определена диаметрами упрочняющих частиц.
15. Композитный материал по п. 1, в котором термоотверждаемая смола матрицы, пропитывающая армирующие волокна, и термоотверждаемая смола матрицы в межслоевой зоне содержат одну или более термоотверждаемых смол, общих для обеих матриц.
16. Композитный материал по п. 1, в котором термоотверждаемая смола матрицы, пропитывающая армирующие волокна, по существу, такая же, как и термоотверждаемая смола матрицы в межслоевой зоне без наноразмерных структур и упрочняющих частиц.
17. Композитный материал по п. 1, в котором термоотверждаемая смола матрицы, пропитывающая армирующие волокна, и термоотверждаемая смола матрицы в межслоевой зоне содержат однородно диспергированные наноразмерные структуры на основе углерода.
18. Композитный материал по п. 1, в котором армирующие волокна представляют собой углеродные волокна.
19. Композитный материал по п. 1,
в котором полимерные упрочняющие частицы имеют, по существу, сферическую форму и наноразмерные структуры на основе углерода представляют собой углеродные нанотрубки,
причем полимерные упрочняющие частицы имеют средний размер (d50) по меньшей мере в 100 раз больше, чем диаметр углеродных нанотрубок.
20. Композитный материал по п. 1, в котором термоотверждаемая смола матрицы представляет собой термоотверждаемую смолу, которая содержит, в качестве основного компонента, эпоксидную смолу или бисмалеимид.
21. Способ получения отверждаемого композитного материала, включающий:
(e) диспергирование наноразмерных структур на основе углерода и полимерных упрочняющих частиц в первой термоотверждаемой смоле матрицы для формирования термоотверждаемой электропроводной смолы матрицы;
(f) формирование по меньшей мере одной пленки смолы из термоотверждаемой электропроводной смолы матрицы;
(g) формирование структурного слоя, содержащего слой армирующих волокон, пропитанных второй термоотверждаемой смолой матрицы без полимерных упрочняющих частиц; и
(h) расположение по меньшей мере одной пленки смолы на наружной поверхности структурного слоя,
при этом
наноразмерные структуры на основе углерода имеют по меньшей мере один размер менее 100 нм (0,1 мкм),
полимерные упрочняющие частицы выбраны из термопластичных частиц, эластомерных частиц или сшитых частиц,
полимерные упрочняющие частицы имеют средний размер (d50) по меньшей мере в 100 раз больше, чем наименьший размер наноразмерных структур на основе углерода, и средний размер частиц находится в диапазоне 10 -100 мкм, и
полимерные упрочняющие частицы нерастворимы в термоотверждаемой смоле матрицы в межслоевой зоне в течение отверждения композитного материала и остаются дискретными частицами после отверждения.
22. Способ по п. 21, в котором упомянутая вторая термоотверждаемая смола матрицы дополнительно содержит наноразмерные структуры на основе углерода.
23. Способ получения отверждаемого композитного материала, включающий:
(c) диспергирование наноразмерных структур на основе углерода и полимерных упрочняющих частиц в термоотверждаемой смоле матрицы для формирования термоотверждаемой смолы матрицы;
(d) формирование композитного материала посредством пропитки слоя армирующих волокон упомянутой термоотверждаемой смолой матрицы так, что полимерные упрочняющие частицы присутствуют по меньшей мере на одной стороне слоя армирующих волокон,
при этом
наноразмерные структуры на основе углерода имеют по меньшей мере один размер менее 100 нм (0,1 мкм),
полимерные упрочняющие частицы выбраны из термопластичных частиц, эластомерных частиц или сшитых частиц,
полимерные упрочняющие частицы имеют средний размер (d50) по меньшей мере в 100 раз больше, чем наименьший размер наноразмерных структур на основе углерода, и средний размер частиц находится в диапазоне 10-100 мкм, и
полимерные упрочняющие частицы нерастворимы в термоотверждаемой смоле матрицы в межслоевой зоне в течение отверждения композитного материала и остаются дискретными частицами после отверждения.
24. Способ получения композитной конструкции, который включает:
(c) укладывание по меньшей мере двух отверждаемых композитных материалов, полученных способом по п. 21 или 23, в конфигурации стопки для формирования укладки и
(d) отверждение укладки,
при этом после вулканизации отвержденная композитная конструкция имеет электропроводность в z-направлении более чем 1 См/м, прочность на сжатие после удара (CAI), после удара 30 Дж, более чем 250 МПа при измерении в соответствии с ASTM7136/37 и межслоевую прочность на излом по типу I (GIc)) более чем 300 Дж/м2 при измерении в соответствии с EN6033.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB1322093.4 | 2013-12-13 | ||
GBGB1322093.4A GB201322093D0 (en) | 2013-12-13 | 2013-12-13 | Compositive materials with electrically conductive and delamination resistant properties |
PCT/US2014/068693 WO2015130368A2 (en) | 2013-12-13 | 2014-12-05 | Composite materials with electrically conductive and delamination resistant properties |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2678043C1 true RU2678043C1 (ru) | 2019-01-22 |
Family
ID=50030902
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016128054A RU2678043C1 (ru) | 2013-12-13 | 2014-12-05 | Композитные материалы с электропроводностью и устойчивостью к расслоению |
Country Status (14)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9908298B2 (ru) |
EP (1) | EP3080196B1 (ru) |
JP (1) | JP6585596B2 (ru) |
KR (1) | KR102380942B1 (ru) |
CN (1) | CN105813833B (ru) |
AU (1) | AU2014384605B2 (ru) |
BR (1) | BR112016013450B1 (ru) |
CA (1) | CA2933505C (ru) |
ES (1) | ES2651965T3 (ru) |
GB (1) | GB201322093D0 (ru) |
MX (1) | MX2016007703A (ru) |
RU (1) | RU2678043C1 (ru) |
TW (1) | TWI649196B (ru) |
WO (1) | WO2015130368A2 (ru) |
Families Citing this family (52)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9567426B2 (en) * | 2009-05-29 | 2017-02-14 | Cytec Technology Corp. | Engineered crosslinked thermoplastic particles for interlaminar toughening |
JP6021022B2 (ja) * | 2011-03-04 | 2016-11-02 | ディーエスエム アイピー アセッツ ビー.ブイ. | 測地線レドーム |
GB201322093D0 (en) | 2013-12-13 | 2014-01-29 | Cytec Ind Inc | Compositive materials with electrically conductive and delamination resistant properties |
US10780677B2 (en) | 2014-06-04 | 2020-09-22 | Bright Lite Structures Llc | Composite structure exhibiting energy absorption and/or including a defect free surface |
BR112017005619B1 (pt) * | 2014-09-22 | 2021-12-14 | Cytec Industries Inc | Material compósito curável, e, métodos para fabricar uma estrutura de compósito e para fabricar um material compósito. |
PL3277868T3 (pl) | 2015-04-03 | 2022-04-04 | Bright Lite Structures Llc | Urządzenie do kontrolowanego cięcia włókien i powiązane sposoby |
GB2541389A (en) * | 2015-08-14 | 2017-02-22 | Crompton Tech Group Ltd | Composite material |
EP3131097A1 (en) * | 2015-08-14 | 2017-02-15 | Crompton Technology Group Limited | Composite material |
KR20180044932A (ko) | 2015-08-24 | 2018-05-03 | 사이텍 인더스트리스 인코포레이티드 | 복합 재료 및 준안정 입자를 함유하는 수지 조성물 |
CN108137836A (zh) | 2015-09-28 | 2018-06-08 | 东丽株式会社 | 包含可调节固化速度的树脂组合物的预浸料坯 |
US10427382B2 (en) * | 2015-10-29 | 2019-10-01 | King Abdulaziz University | Composite epoxy material with embedded MWCNT fibers and process of manufacturing |
US10427378B2 (en) * | 2015-10-29 | 2019-10-01 | King Abdulaziz University | Composite epoxy material with embedded silicon carbide and alumina nanoparticles |
CN117754942A (zh) * | 2015-11-30 | 2024-03-26 | 塞特工业公司 | 用于复合结构的表面材料 |
JP6519492B2 (ja) * | 2016-01-29 | 2019-05-29 | 東レ株式会社 | プリプレグおよび繊維強化複合材料 |
CN108884325B (zh) * | 2016-02-29 | 2020-08-04 | 宝理塑料株式会社 | 含有液晶聚合物粒子的树脂组合物及使用该树脂组合物的成型体、以及它们的制造方法 |
US10329031B2 (en) * | 2016-06-17 | 2019-06-25 | Goodrich Corporation | Electricity dispersion for aircraft evacuation assemblies |
JP2018016030A (ja) * | 2016-07-29 | 2018-02-01 | 学校法人幾徳学園 | 炭素繊維強化プラスチックおよびその製造方法 |
CN106319979B (zh) * | 2016-08-22 | 2018-06-29 | 广东亚太新材料科技有限公司 | 一种提高复合材料抗分层性能的方法 |
US10052847B2 (en) * | 2016-09-16 | 2018-08-21 | The Boeing Company | Method for promoting electrical conduction between metallic components and composite materials |
CN110612205B (zh) * | 2017-03-07 | 2022-05-03 | 塞特工业公司 | 具有结构和阻燃能力的复合材料 |
EP3401419B1 (en) | 2017-05-11 | 2019-07-31 | AIRBUS HELICOPTERS DEUTSCHLAND GmbH | A method of manufacturing a structural arrangement with a fiber reinforced polymer component and a cold gas sprayed electrically conductive layer |
FR3068706A1 (fr) * | 2017-07-04 | 2019-01-11 | Arkema France | Materiau absorbant pour la protection des dispositifs electroniques |
DE102017214334A1 (de) * | 2017-08-17 | 2019-02-21 | Technische Universität Dresden | Multi-Material-Verbund und Verfahren zu dessen Herstellung |
CN110014541B (zh) * | 2017-09-11 | 2021-08-27 | 苏州大学 | 四层结构树脂基复合材料 |
CN107698739A (zh) * | 2017-09-23 | 2018-02-16 | 陕西理工大学 | 硅烷偶联剂改性CNTs/CFDSF/AG‑80环氧树脂复合材料的制备方法 |
CN107698738B (zh) * | 2017-09-23 | 2020-06-23 | 陕西理工大学 | 氧化改性cb/cfdsf/ag-80环氧树脂复合材料的制备方法 |
CN107474221B (zh) * | 2017-09-23 | 2020-06-23 | 陕西理工大学 | 硅烷偶联剂改性cb/cfdsf/ag-80环氧树脂复合材料的制备方法 |
CN107556702A (zh) * | 2017-09-23 | 2018-01-09 | 陕西理工大学 | 酸化改性CNTs/CFDSF/AG‑80环氧树脂复合材料的制备方法 |
CN109676951B (zh) * | 2017-10-18 | 2021-03-09 | 财团法人工业技术研究院 | 纤维复合材料及其制法 |
AU2018419535A1 (en) * | 2017-11-08 | 2020-05-07 | Cytec Industries Inc. | Composites with interlaminar toughening particles and method of making the same |
JP7183793B2 (ja) * | 2017-11-14 | 2022-12-06 | 東レ株式会社 | プリプレグおよび繊維強化複合材料 |
WO2019107457A1 (ja) | 2017-12-01 | 2019-06-06 | 帝人株式会社 | プリプレグ及びその製造方法、並びに繊維強化複合材料の製造方法 |
FR3078011A1 (fr) * | 2018-02-22 | 2019-08-23 | Airbus Operations | Procede de fabrication d'un caisson central de voilure a partir de profiles realises par formage a pression elevee et a basse temperature et caisson central de voilure obtenu a partir de la mise en œuvre dudit procede |
IT201800003182A1 (it) * | 2018-03-01 | 2019-09-01 | Leonardo Spa | Procedimenti per la fabbricazione di componenti strutturali radar-assorbenti per velivoli in materiale composito con inserzione di nanoplacchette di grafene. |
WO2019191411A1 (en) | 2018-03-28 | 2019-10-03 | Zoltek Corporation | Electrically conductive sizing for carbon fibers |
CN109467726A (zh) * | 2018-10-16 | 2019-03-15 | 厦门大学 | 采用玻璃微珠增强纤维/树脂基复合材料层合板层间强度的增强方法 |
US11105038B2 (en) * | 2018-12-20 | 2021-08-31 | Palo Alto Research Center Incorporated | Fiber reinforced plastic enhanced by functionalized particle |
KR102173036B1 (ko) * | 2019-01-17 | 2020-11-03 | 한국기계연구원 | 복합체 및 복합체의 제조 방법 |
FR3092592B1 (fr) * | 2019-02-13 | 2021-02-19 | Safran | Procédé de fabrication d’une pièce en matériau composite à matrice renforcée et dispositif de mise en œuvre |
CN110713611B (zh) * | 2019-07-25 | 2022-04-15 | 北京汽车集团有限公司 | 纤维增强复合材料的层间改性方法及纤维增强复合材料 |
CN110588015A (zh) * | 2019-09-04 | 2019-12-20 | 大连理工大学 | 一种无机纳米粒子/热塑性颗粒协同增韧树脂基复合材料及其制备方法 |
FR3106577A1 (fr) * | 2020-01-29 | 2021-07-30 | Airbus Operations | Procédé de fabrication d’un caisson central de voilure d’aéronef en matériau composite |
JP2023539692A (ja) * | 2020-08-28 | 2023-09-15 | トウレ アドバンスト コンポジッツ | 改善された加工性を有するudテープおよびその製造方法 |
CN112590252A (zh) * | 2020-11-27 | 2021-04-02 | 哈尔滨工业大学 | 一种增强热塑性自动铺放构件层间性能的方法 |
JP2024522671A (ja) | 2021-06-14 | 2024-06-21 | サイテック インダストリーズ インコーポレイテッド | 複合材料物品の製造方法、及びそれにより製造される複合材料物品 |
GB2609421A (en) * | 2021-07-29 | 2023-02-08 | Airbus Operations Ltd | Laminate structure |
WO2023057403A1 (en) | 2021-10-06 | 2023-04-13 | Cytec Industries Inc. | A spinneret housing for use in the manufacture of polymer fibers, and method of use thereof |
WO2023057174A1 (en) | 2021-10-06 | 2023-04-13 | Cytec Industries Inc. | An apparatus for improved coagulation injection during the manufacture of polymer fibers, and method of use thereof |
CN114103287A (zh) * | 2021-11-09 | 2022-03-01 | 同济大学 | 兼具优异力学性能和阻燃性能的复合材料层合板及其制备方法 |
CN114058323B (zh) * | 2021-11-09 | 2022-08-16 | 湖南大学 | 一种层间增韧复合材料及其制备方法 |
WO2023190319A1 (ja) * | 2022-03-30 | 2023-10-05 | 東レ株式会社 | 炭素繊維強化複合材料およびプリプレグ |
GB2623775A (en) * | 2022-10-26 | 2024-05-01 | Hexcel Composites Ltd | Improved unidirectional prepregs |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2105093C1 (ru) * | 1990-10-31 | 1998-02-20 | Е.И.Дю Пон де Немурс энд Компани | Армированный волокном пористый лист, способ его изготовления и композит из него |
US20090140098A1 (en) * | 2007-11-29 | 2009-06-04 | Hauke Lengsfeld | Component with carbon nanotubes |
RU2397871C2 (ru) * | 2004-03-26 | 2010-08-27 | Эздель, Инк. | Армированные волокнами термопластичные листы с поверхностным покрытием |
WO2010144009A1 (en) * | 2009-06-11 | 2010-12-16 | Saab Ab | An aircraft structure with structural parts connected by nanostructure and a method for making said aircraft structure |
WO2010144010A1 (en) * | 2009-06-11 | 2010-12-16 | Saab Ab | A structural longitudinal composite joint for aircraft structure |
RU2429133C2 (ru) * | 2006-04-05 | 2011-09-20 | Эздель, Инк. | Легкие композитные термопластичные листы, содержащие армирующую оболочку |
RU2496645C2 (ru) * | 2008-03-28 | 2013-10-27 | Хексел Композитс Лимитед | Усовершенствованные композитные материалы |
Family Cites Families (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5087657A (en) * | 1989-02-23 | 1992-02-11 | Amoco Corporation | Fiber-reinforced composites toughened with resin particles |
JPH0741575A (ja) * | 1993-07-30 | 1995-02-10 | Toray Ind Inc | プリプレグおよび繊維強化複合材料 |
EP0820858B1 (en) * | 1996-07-22 | 2000-11-02 | Hexcel Corporation | Honeycomb core materials with particulate reinforcement |
US9095639B2 (en) * | 2006-06-30 | 2015-08-04 | The University Of Akron | Aligned carbon nanotube-polymer materials, systems and methods |
JP4969363B2 (ja) | 2006-08-07 | 2012-07-04 | 東レ株式会社 | プリプレグおよび炭素繊維強化複合材料 |
GB0622060D0 (en) * | 2006-11-06 | 2006-12-13 | Hexcel Composites Ltd | Improved composite materials |
GB2473226A (en) * | 2009-09-04 | 2011-03-09 | Hexcel Composites Ltd | Composite materials |
FR2918067B1 (fr) | 2007-06-27 | 2011-07-01 | Arkema France | Materiau composite comprenant des nanotubes disperses dans une matrice polymerique fluroree. |
GB2464085A (en) * | 2008-06-07 | 2010-04-07 | Hexcel Composites Ltd | Improved Conductivity of Resin Materials and Composite Materials |
US9567426B2 (en) | 2009-05-29 | 2017-02-14 | Cytec Technology Corp. | Engineered crosslinked thermoplastic particles for interlaminar toughening |
US8846818B2 (en) | 2009-05-29 | 2014-09-30 | Cytec Technology Corp. | Engineered cross-linked thermoplastic particles for interlaminar toughening |
US9868265B2 (en) * | 2010-05-27 | 2018-01-16 | Hexcel Composites, Limited | Structured thermoplastic in composite interleaves |
BR112013011283B8 (pt) * | 2010-11-09 | 2020-02-18 | Cytec Tech Corp | processo de fabricação |
US8796164B2 (en) * | 2010-12-28 | 2014-08-05 | Cytec Technology Corp. | Multilayer and composition gradient structures with improved damping properties |
BR112013018934A2 (pt) * | 2011-01-28 | 2017-11-07 | Toray Industries | composição de resina epóxi para a produção de material compósito reforçado com fibras, pré-impregnado e material compósito reforçado com fibras |
WO2012124450A1 (ja) * | 2011-03-17 | 2012-09-20 | 東レ株式会社 | プリプレグ、プリプレグの製造方法および炭素繊維強化複合材料 |
GB201122296D0 (en) * | 2011-12-23 | 2012-02-01 | Cytec Tech Corp | Composite materials |
JP2013173812A (ja) * | 2012-02-23 | 2013-09-05 | Toray Ind Inc | プリプレグおよび炭素繊維強化複合材料 |
GB201206885D0 (en) * | 2012-04-19 | 2012-06-06 | Cytec Tech Corp | Composite materials |
CN105164192B (zh) * | 2012-09-26 | 2018-11-09 | 帝人株式会社 | 预浸料及其制造方法 |
GB201322093D0 (en) * | 2013-12-13 | 2014-01-29 | Cytec Ind Inc | Compositive materials with electrically conductive and delamination resistant properties |
-
2013
- 2013-12-13 GB GBGB1322093.4A patent/GB201322093D0/en not_active Ceased
-
2014
- 2014-12-04 US US14/560,340 patent/US9908298B2/en active Active
- 2014-12-05 KR KR1020167018305A patent/KR102380942B1/ko active IP Right Grant
- 2014-12-05 EP EP14873120.1A patent/EP3080196B1/en active Active
- 2014-12-05 CN CN201480068328.5A patent/CN105813833B/zh active Active
- 2014-12-05 JP JP2016538728A patent/JP6585596B2/ja active Active
- 2014-12-05 WO PCT/US2014/068693 patent/WO2015130368A2/en active Application Filing
- 2014-12-05 BR BR112016013450-8A patent/BR112016013450B1/pt active IP Right Grant
- 2014-12-05 CA CA2933505A patent/CA2933505C/en active Active
- 2014-12-05 MX MX2016007703A patent/MX2016007703A/es active IP Right Grant
- 2014-12-05 AU AU2014384605A patent/AU2014384605B2/en not_active Ceased
- 2014-12-05 RU RU2016128054A patent/RU2678043C1/ru active
- 2014-12-05 ES ES14873120.1T patent/ES2651965T3/es active Active
- 2014-12-08 TW TW103142649A patent/TWI649196B/zh not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2105093C1 (ru) * | 1990-10-31 | 1998-02-20 | Е.И.Дю Пон де Немурс энд Компани | Армированный волокном пористый лист, способ его изготовления и композит из него |
RU2397871C2 (ru) * | 2004-03-26 | 2010-08-27 | Эздель, Инк. | Армированные волокнами термопластичные листы с поверхностным покрытием |
RU2429133C2 (ru) * | 2006-04-05 | 2011-09-20 | Эздель, Инк. | Легкие композитные термопластичные листы, содержащие армирующую оболочку |
US20090140098A1 (en) * | 2007-11-29 | 2009-06-04 | Hauke Lengsfeld | Component with carbon nanotubes |
RU2496645C2 (ru) * | 2008-03-28 | 2013-10-27 | Хексел Композитс Лимитед | Усовершенствованные композитные материалы |
WO2010144009A1 (en) * | 2009-06-11 | 2010-12-16 | Saab Ab | An aircraft structure with structural parts connected by nanostructure and a method for making said aircraft structure |
WO2010144010A1 (en) * | 2009-06-11 | 2010-12-16 | Saab Ab | A structural longitudinal composite joint for aircraft structure |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6585596B2 (ja) | 2019-10-02 |
BR112016013450B1 (pt) | 2021-08-24 |
AU2014384605B2 (en) | 2017-09-14 |
CA2933505A1 (en) | 2015-09-03 |
MX2016007703A (es) | 2016-09-07 |
US20150166743A1 (en) | 2015-06-18 |
KR20160097284A (ko) | 2016-08-17 |
AU2014384605A1 (en) | 2016-06-02 |
BR112016013450A2 (pt) | 2017-08-08 |
WO2015130368A2 (en) | 2015-09-03 |
TWI649196B (zh) | 2019-02-01 |
US9908298B2 (en) | 2018-03-06 |
CN105813833B (zh) | 2017-09-01 |
KR102380942B1 (ko) | 2022-03-31 |
EP3080196A2 (en) | 2016-10-19 |
JP2017501904A (ja) | 2017-01-19 |
GB201322093D0 (en) | 2014-01-29 |
EP3080196B1 (en) | 2017-09-13 |
CN105813833A (zh) | 2016-07-27 |
ES2651965T3 (es) | 2018-01-30 |
TW201532810A (zh) | 2015-09-01 |
WO2015130368A3 (en) | 2015-11-12 |
CA2933505C (en) | 2021-09-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2678043C1 (ru) | Композитные материалы с электропроводностью и устойчивостью к расслоению | |
US10549499B2 (en) | Composite materials with high Z-direction electrical conductivity | |
JP6184974B2 (ja) | 導電性ナノフィラーを含む複合材 | |
JP5736081B2 (ja) | 改良型複合材料 | |
JP5730753B2 (ja) | 改良型複合材料 |