[go: up one dir, main page]

RU2496645C2 - Усовершенствованные композитные материалы - Google Patents

Усовершенствованные композитные материалы Download PDF

Info

Publication number
RU2496645C2
RU2496645C2 RU2010144034/05A RU2010144034A RU2496645C2 RU 2496645 C2 RU2496645 C2 RU 2496645C2 RU 2010144034/05 A RU2010144034/05 A RU 2010144034/05A RU 2010144034 A RU2010144034 A RU 2010144034A RU 2496645 C2 RU2496645 C2 RU 2496645C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
composite material
material according
particles
metal
electrically conductive
Prior art date
Application number
RU2010144034/05A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2010144034A (ru
Inventor
Мартин СИММОНС
Джон Лесли КОЗ
Original Assignee
Хексел Композитс Лимитед
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=39386904&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=RU2496645(C2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Хексел Композитс Лимитед filed Critical Хексел Композитс Лимитед
Publication of RU2010144034A publication Critical patent/RU2010144034A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2496645C2 publication Critical patent/RU2496645C2/ru

Links

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
    • B32B5/22—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
    • 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
    • B29C70/885—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 with incorporated metallic wires, nets, films or plates
    • 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
    • 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
    • B32B27/20—Layered products comprising a layer of synthetic resin characterised by the use of special additives using fillers, pigments, thixotroping agents
    • 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
    • B32B27/26—Layered products comprising a layer of synthetic resin characterised by the use of special additives using curing agents
    • 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
    • B32B27/28—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising synthetic resins not wholly covered by any one of the sub-groups B32B27/30 - B32B27/42
    • 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
    • B32B27/28—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising synthetic resins not wholly covered by any one of the sub-groups B32B27/30 - B32B27/42
    • B32B27/281—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising synthetic resins not wholly covered by any one of the sub-groups B32B27/30 - B32B27/42 comprising polyimides
    • 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
    • B32B27/28—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising synthetic resins not wholly covered by any one of the sub-groups B32B27/30 - B32B27/42
    • B32B27/285—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising synthetic resins not wholly covered by any one of the sub-groups B32B27/30 - B32B27/42 comprising polyethers
    • 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
    • B32B27/28—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising synthetic resins not wholly covered by any one of the sub-groups B32B27/30 - B32B27/42
    • B32B27/286—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising synthetic resins not wholly covered by any one of the sub-groups B32B27/30 - B32B27/42 comprising polysulphones; polysulfides
    • 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
    • B32B27/28—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising synthetic resins not wholly covered by any one of the sub-groups B32B27/30 - B32B27/42
    • B32B27/288—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising synthetic resins not wholly covered by any one of the sub-groups B32B27/30 - B32B27/42 comprising polyketones
    • 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
    • B32B27/34—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising polyamides
    • 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
    • B32B27/36—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising polyesters
    • 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
    • B32B27/36—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising polyesters
    • B32B27/365—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising polyesters comprising polycarbonates
    • 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
    • B32B27/38—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising 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
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/42—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising condensation resins of aldehydes, e.g. with phenols, ureas or melamines
    • 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
    • B32B5/022—Non-woven fabric
    • 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
    • B32B5/024—Woven fabric
    • 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
    • B32B5/026—Knitted fabric
    • 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
    • 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
    • B32B5/26—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 another layer next to it also being fibrous or filamentary
    • 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
    • C08J5/247—Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs using fibres of at least two types
    • 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
    • C08J5/249—Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs characterised by the additives used in the prepolymer mixture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • 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
    • B32B2255/00—Coating on the layer surface
    • B32B2255/02—Coating on the layer surface on 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
    • B32B2255/00—Coating on the layer surface
    • B32B2255/20—Inorganic coating
    • B32B2255/205—Metallic coating
    • 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
    • B32B2260/04—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
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/02—Synthetic macromolecular fibres
    • 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
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/06—Vegetal fibres
    • 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
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/08—Animal fibres, e.g. hair, wool, silk
    • 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
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/10—Inorganic fibres
    • B32B2262/101—Glass fibres
    • 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
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/10—Inorganic fibres
    • B32B2262/106—Carbon fibres, e.g. graphite fibres
    • 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
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/14—Mixture of at least two fibres made of different materials
    • 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
    • B32B2264/00—Composition or properties of particles which form a particulate layer or are present as additives
    • B32B2264/02—Synthetic macromolecular particles
    • 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
    • B32B2264/00—Composition or properties of particles which form a particulate layer or are present as additives
    • B32B2264/10—Inorganic particles
    • 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
    • B32B2264/00—Composition or properties of particles which form a particulate layer or are present as additives
    • B32B2264/10—Inorganic particles
    • B32B2264/101—Glass
    • 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
    • B32B2264/00—Composition or properties of particles which form a particulate layer or are present as additives
    • B32B2264/10—Inorganic particles
    • B32B2264/107—Ceramic
    • 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
    • B32B2264/00—Composition or properties of particles which form a particulate layer or are present as additives
    • B32B2264/10—Inorganic particles
    • B32B2264/107—Ceramic
    • B32B2264/108—Carbon, e.g. graphite particles
    • 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
    • B32B2270/00—Resin or rubber layer containing a blend of at least two different polymers
    • 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
    • B32B2307/30—Properties of the layers or laminate having particular thermal properties
    • B32B2307/302—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
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/70—Other properties
    • B32B2307/718—Weight, e.g. weight per square meter
    • 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
    • B32B2419/00—Buildings or parts thereof
    • 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
    • B32B2457/00—Electrical equipment
    • 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
    • B32B2605/00—Vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • 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
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49117—Conductor or circuit manufacturing
    • 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
    • Y10T428/249921—Web or sheet containing structurally defined element or component
    • Y10T428/249924—Noninterengaged fiber-containing paper-free web or sheet which is not of specified porosity
    • Y10T428/24994—Fiber embedded in or on the surface of a polymeric matrix
    • Y10T428/249948—Fiber is precoated

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

Изобретение относится к композитным материалам и касается композитных усовершенствованных материалов. Композитный материал включает препрег, который, в свою очередь, включает, по меньшей мере, два слоя электропроводящего волокнистого упрочнителя и слой полимерной смолы, расположенный между этими слоями, электропроводящие частицы, диспергированные в полимерной смоле; и верхний слой из покрытого металлом углеродного волокна, включающий дополнительный смоляной компонент, в котором металл представляет собой один или более металлов, выбранных из никеля, меди, золота, платины, палладия, индия и серебра. Изобретение обеспечивает создание композитных материалов, обладающих улучшенной электропроводностью, без ухудшения механических характеристик материала. 6 н. и 23 з.п. ф-лы, 9 ил., 1 табл.

Description

Настоящее изобретение относится к композитным материалам, в частности к упрочненным волокнами композитным материалам с покрытием, обладающим повышенной электропроводностью.
Композитные материалы все чаще используются в конструкционных сооружениях во многих областях благодаря их привлекательным механическим свойствам и небольшому весу по сравнению с металлами. Композиты состоят из послойных материалов, образующих структурно выгодный материал ламинатного типа. Однако несмотря на то что электропроводность является одним из наиболее очевидных свойств металлов, упрочненные волокнами композитные материалы (такие как клейкие пленки, покрывающие поверхность пленки и предварительно импрегнированные материалы (препреги)) обычно имеют намного более низкую электропроводность.
Традиционные композитные материалы обычно состоят из упрочняющей фазы, как правило, включающей непрерывные или прерывистые волокна, и матричной фазы, обычно термоотверждающегося или термопластичного полимера. Самые ранние матричные полимеры первого поколения для изготовления композитов были хрупкими по своей природе, поэтому возникла необходимость разработки более упрочненных полимеров. Композитные материалы, используемые в качестве первичных структур авиационно-космических деталей, представляют собой так называемые упрочненные материалы второго или третьего поколения.
Существует насущная потребность в композитных материалах, обладающих электропроводностью и используемых для различных целей. Такие цели включают использование для защиты от ударов молнии, электростатической диссипации (ESD) и электромагнитных помех (EMI). Существующие композитные материалы, такие как материалы на основе углеродных волокон, обладают некоторой электропроводностью, обычно связанной с графитной природой углеродных нитей. Однако уровень электропроводности является недостаточным для защиты композитного материала от повреждающего действия сильных электрических разрядов, таких как удар молнии.
Упрочненные композиты второго поколения являются более совершенными по сравнению с более ранними материалами первого поколения благодаря введению упрочняющих фаз в матричный материал. Улучшенную электропроводность таким материалам обычно придают различными способами. Они включают введение металлов в материал с помощью вспененной фольги, металлических сеток или переплетенной проволоки. Типичные материалы, используемые для данной цели, включают алюминий, бронзу и медь. Такие композитные материалы способны обеспечить более высокую электропроводность. Однако обычно они имеют большой вес и гораздо худшие механические и эстетические свойства. Такие композиты обычно составляют верхний один или два слоя материала, что часто приводит к некачественной общей отделке поверхности.
При ударе молнии в композиты второго поколения разрушение обычно ограничивается поверхностным защитным слоем. Энергии удара молнии обычно достаточно для испарения некоторого количества металла и прожигания небольшой дыры в сетке или ином защитном слое. Повреждение нижележащего композита может оказаться минимальным, ограничиваясь верхним одним или двумя слоями.
Тем не менее после такого удара необходимо вырезать поврежденный участок и вставлять вместо него новую металлическую защиту и, при необходимости, новый композит.
Как упомянуто выше, материалы с углеродными волокнами обладают некоторой электропроводностью. Однако электропроводность наблюдается только в направлении волокон и имеет ограниченную способность к диссипации электрического тока в направлениях, ортогональных плоскости упрочнения волокон (направление z). Упрочненные углеродом материалы часто имеют чередующуюся структуру, зачастую включающую слой смолы некоторого рода, что обеспечивает по существу низкую удельную электропроводность в направлении z благодаря электроизоляционным свойствам чередования. Такая структура может привести к катастрофе при ударе молнии, поскольку электрический разряд может проникнуть в чередование, вызвать расслоение массы и пройти через композитный материал.
Другие электропроводящие частицы, такие как углеродная сажа, полипиррол, углеродные нановолокна и их смеси, использовались по отдельности в качестве добавок к композитным материалам, но не для улучшения стойкости к разрушению, вызванному, например, ударом молнии.
Оказалось, что введение покрытых металлами частиц в препреги чередующегося типа эффективно снижает уровень повреждения композита, вызываемого ударом молнии, к тому же уровень повреждения поверхности и нижних слоев может быть снижен еще больше.
Так называемые “упрочненные композитные материалы третьего поколения” основаны на чередующейся технологии, при которой слои смолы перемежаются с упрочненными волокнами слоями, обеспечивая защиту от ударов. Однако такие слои смолы действуют как электрический изолятор, поэтому электропроводность в направлении z материала (т.е. ортогонально направлению волокон) является невысокой. Удары молнии в композитный материал могут привести к катастрофическому разрушению детали и получению дыры, пробитой через многослойный ламинат.
Поэтому целью настоящего изобретения является разработка композитного материала, имеющего улучшенную электропроводность по сравнению с предыдущими, описанными здесь разработками, а также небольшой вес или вес, не больший по сравнению со стандартным композитным материалом. Целью настоящего изобретения также является разработка композитного материала, имеющего улучшенную электропроводность без ухудшения механических характеристик материала. Целью настоящего изобретения также является разработка способа получения композитного материала, обладающего улучшенной электропроводностью.
Следующей целью является разработка выдерживающего удар молнии композитного материала, удобного для производства, использования и ремонта.
Согласно первому аспекту настоящего изобретения разработан композитный материал, включающий:
i) препрег, включающий, по меньшей мере, одну полимерную смолу и, по меньшей мере, один электропроводящий, волокнистый упрочнитель;
ii) электропроводящие частицы, диспергированные в полимерной смоле; и
iii) верхний слой из покрытого металлом углеродного волокна, включающий дополнительный смоляной компонент, в котором металл представляет собой один или более металлов, выбранных из никеля, меди, золота, платины, палладия, индия и серебра.
Согласно второму аспекту настоящего изобретения разработан способ получения композитного материала, включающий следующие стадии:
i) получение препрега, включающего, по меньшей мере, одну полимерную смолу и, по меньшей мере, один электропроводящий волокнистый упрочнитель;
ii) диспергирование электропроводящих частиц в полимерной смоле; и
iii) нанесение верхнего слоя из покрытого металлом углеродного волокна, включающего дополнительный смоляной компонент, в котором металл представляет собой один или более металлов, выбранных из никеля, меди, золота, платины, палладия, индия и серебра.
Верхний слой может быть нанесен во время или после изготовления препрега и может быть отвержден на месте с использованием адгезии, обеспечиваемой смолой, содержащейся в препреге.
Было установлено, что использование электропроводящих частиц в полимерной смоле препрега в комбинации со слоем покрытого металлом углеродного волокна, включающего дополнительный смоляной компонент, в котором металл представляет собой один или более металлов, выбранных из никеля, меди, золота, платины, палладия, индия и серебра, в качестве верхнего слоя препрега обеспечивает снижение объемного удельного сопротивления, поверхностного сопротивления и улучшение электропроводности в направлении z через композитный материал. Кроме того, было установлено, что электропроводящие частицы, диспергированные в составе смолы, а затем подвергнутые предварительному импрегнированию, обеспечивают получение препрега, имеющего по существу такие же технологические характеристики, как и подобный немодифицированный препрег.
Использование слоя покрытого металлом углеродного волокна, включающего дополнительный смоляной компонент, в котором металл представляет собой один или более металлов, выбранных из никеля, меди, золота, платины, палладия, индия и серебра, в качестве верхнего слоя композитного материала с препрегом, содержащим покрытые металлом частицы, улучшает электропроводящие свойства композитного материала с препрегом. Это делает композитный материал еще более стойким к повреждению, которое может быть нанесено сильным электрическим разрядом, таким как удар молнии.
Ссылки на композитные материалы подразумевают материалы, содержащие армирующие волокна, причем полимерная смола находится в контакте с волокном, но не пропитывает волокно. Термин “композитный материал” также включает альтернативный вариант, при котором смола частично погружена или частично импрегнирована в волокно, обычно известный в данной области техники как препрег. Препрег может также иметь полностью импрегнированный волокнистый армирующий слой. Композитный материал может также включать многослойные материалы, содержащие большое количество таких слоев, как волокно-смола-волокно.
Ссылки на “чередующуюся структуру” относятся к многослойному материалу, имеющему структуру волокно-смола-волокно. Термин “чередующийся” относится к полимерной среде, присутствующей и перемежающейся между слоями волокон. Ссылки на “чередующуюся толщину” относятся к среднему расстоянию поперек чередующегося слоя, измеряемого от самой верхней поверхности нижней волокнистой прослойки до самой нижней поверхности верхней волокнистой прослойки. Следовательно, чередующаяся толщина равна толщине перемежающегося слоя из полимерной смолы, и ссылки на чередующуюся толщину и толщину полимерной смолы взаимозаменяемы.
Все используемые здесь термины, такие как “промежуточный слой”, “промежуточный смоляной слой”, “прослоечный смоляной слой” и “свободный от волокон слой”, являются взаимозаменяемыми и относятся к полимерному смоляному слою.
Используемый здесь термин “полимерная смола” относится к полимерной системе.
В данной заявке термины “полимерная смола” и “полимерная система” являются взаимозаменяемыми и относятся к смесям длинноцепочечных смол, имеющих различные длины цепей. Следовательно, термин “полимерный” относится к варианту, согласно которому смолы присутствуют в виде смеси смол, включающей любые мономеры, такие как димеры, тримеры, или смол, имеющих длину цепи более 3. Получаемая полимерная смола при ее отверждении формирует поперечносшитую матрицу смолы.
Объемное удельное сопротивление относится к измерению объемного удельного сопротивления полупроводникового материала. Очевидно, что ссылка на “первоначальное объемное удельное сопротивление” относится к объемному удельному сопротивлению полимерной смолы до добавления к ней электропроводящих частиц. Величина в Ом·м представляет собой собственное сопротивление данного материала. Ом-м (Ωm) используют для измерения сопротивления трехмерного материала.
Объемное электрическое сопротивление ρ материала обычно определяют по следующей формуле:
ρ
Figure 00000001
 = R A l
Figure 00000002
 ,
где
ρ представляет собой статическое сопротивление (измеряемое в Ом-метрах),
R представляет собой электрическое сопротивление равномерного образца материала (измеряемое в Омах),
l представляет собой длину образца (измеряемую в метрах),
А представляет собой площадь поперечного сечения образца (измеряемую в квадратных метрах).
Согласно настоящему изобретению объемное удельное сопротивление измеряют только в направлении z (через толщину композитного материала). При каждом упоминании “объемного” удельного сопротивления при расчетах всегда принимают во внимание толщину.
Цель настоящего изобретения достигается посредством нанесения верхнего слоя из покрытого металлом углеродного волокна, включающего дополнительный смоляной компонент, в котором металл представляет собой один или более металлов, выбранных из никеля, меди, золота, платины, палладия, индия и серебра, на препрег, помимо введения в зону чередования препрега небольшой фракции электропроводящих частиц в количестве, совершенно недостаточном для придания электропроводности самой полимерной смоле (т.е. при отсутствии углеродного волокна), из которой получен данный препрег.
Кроме того, было установлено, что введение в композитный материал электропроводящих частиц, таких как углеродные частицы и покрытые серебром стеклянные сферы, а также верхний слой из покрытого металлом углеродного волокна, включающего дополнительный смоляной компонент, в котором металл представляет собой один или более металлов, выбранных из никеля, меди, золота, платины, палладия, индия и серебра, снижает объемное удельное сопротивление и, в результате, обеспечивает уровень электропроводности, превышающий разумно ожидаемый уровень.
Обычно общее количество металлического покрытия составляет приблизительно от 10 до 65% от массы волокна.
Любой из металлов, таких как никель, медь, золото, платина, палладий, индий и серебро, может быть использован для нанесения покрытия на углеродное волокно, по отдельности или в комбинации, но обычно для нанесения покрытия на углеродное волокно используют никель в комбинации с одним или несколькими металлами, выбранными из меди, золота, платины, палладия, индия и серебра. Чаще всего в качестве покрытия углеродного волокна используют покрытие из меди-никеля.
Эффективность покрытого металлом слоя из углеродного волокна такова, что общее количество электропроводящих слоев в композитном комплекте может быть снижено, тем самым позволяя ограничить проводящие слои внешней частью, где защита от молнии является наиболее важной. Кроме того, повреждение, вызываемое ударами молнии, по существу ограничено наружным слоем благодаря повышенной электропроводности композитного материала согласно настоящему изобретению.
Композитный материал согласно настоящему изобретению удобен для производства, в то время как существующие пассивные материалы неудобны в использовании. Согласно настоящему изобретению слой из углеродного волокна может быть легко введен в препрег и, при необходимости, может быть легко получен в виде цельного изделия.
Кроме того, окончательная отделка поверхности является хорошей, и композитный материал согласно настоящему изобретению может быть обработан подобно препрегу.
Дальнейшим преимуществом настоящего изобретения является улучшенная теплопроводность препрега, обеспечивающая более короткую продолжительность нагревания и лучшую диссипацию тепла, образующегося во время экзотермической реакции при отверждении. Еще одно преимущество заключается в том, что электрическое сопротивление композитного материала остается по существу неизменным при колебании температуры.
Снижение объемного удельного сопротивления и улучшение электропроводности обеспечивает улучшенную защиту от ударов молнии. Поэтому такое улучшение, обеспечиваемое настоящим изобретением, является удивительным ввиду низкого содержания используемых электропроводящих частиц и высокого электрического сопротивления, обычно оказываемого самой чередующейся смолой.
Используемые здесь термины “сопротивление” и “проводимость” относятся к электрическому сопротивлению и электрической проводимости, соответственно.
В данном описании термин “частицы” относится к дискретным трехмерным добавкам, которые являются отличными, обрабатываемыми как отдельные единицы и отделяемыми от других отдельных добавок, однако это не исключает возможность контакта между добавками. Данный термин охватывает формы и размеры описанных и установленных здесь электропроводящих частиц.
Подразумевается, что используемый здесь термин “отношение ширины к толщине” относится к отношению самого большого размера к самому малому размеру трехмерного объекта. Данный термин применим к используемым здесь добавкам любой формы и размера. При использовании данного термина в связи со сферическими или по существу сферическими объектами соответствующее отношение представляет собой отношение наибольшего диаметра поперечного сечения к наименьшему диаметру поперечного сечения сферического объекта. Подразумевается, что такое отношение идеальной сферы равно единице. Приведенные здесь отношения ширины к толщине электропроводящих частиц основаны на размерах частиц после нанесения на них любого металлического покрытия.
Слой покрытого металлом углеродного волокна обычно включает нетканое углеродное волокно, поскольку оно имеет очень хорошую окончательную отделку поверхности, однако вместо нетканого углеродного волокна такой слой может также включать тканые или вязаные материалы. В качестве альтернативы, рубленые покрытые металлом углеродные волокна могут быть нанесены непосредственно на поверхность препрега. Важно, чтобы углеродное волокно имело небольшой вес.
Плотность углеродного волокна может варьироваться приблизительно от 5 г/м2 до 100 г/м2. Нанесение слоя углеродного волокна в количестве 34 г/м2 способно уменьшить повреждение, вызываемое ударом молнии, приблизительно на 30-40% по площади и глубине.
Ссылки на размер электропроводящих частиц включают наибольший диаметр поперечного сечения частиц.
Иллюстративные электропроводящие частицы могут включать, но не ограничиваются ими, сферы, микросферы, дендриты, шарики, порошки, любые другие подходящие трехмерные добавки или любые их комбинации.
Электропроводящие частицы, используемые в настоящем изобретении, могут включать любые электропроводящие частицы, способные снизить удельное объемное сопротивление и тем самым облегчить электропроводность композитного материала.
Электропроводящие частицы могут быть выбраны из покрытых металлом электропроводящих частиц, неметаллических электропроводящих частиц или их комбинации.
Электропроводящие частицы диспергированы в полимерной смоле. Предполагается, что термин “диспергированы” может включать варианты, согласно которым электропроводящие частицы присутствуют по существу во всей массе полимерной смолы, не присутствуя в существенно более высокой концентрации в любой части полимерной смолы. Кроме того, термин “диспергированы” также включает электропроводящие частицы, присутствующие на локализованных участках полимерной смолы, в тех случаях, когда пониженное объемное удельное сопротивление требуется на конкретных участках композитного материала.
Покрытые металлом электропроводящие частицы могут включать частицы с сердцевиной, по существу покрытые соответствующим металлом.
Частицы с сердцевиной могут представлять собой любые соответствующие частицы. Соответствующие частицы включают, но не ограничиваются ими, частицы, сформированные из полимера, резины, керамики, стекла, минерала или огнеупорных материалов, таких как летучая зола.
Полимер может представлять собой любой термопластичный или термоотверждающийся полимер. Термины “термопластичный полимер” и “термоотверждающийся” полимер охарактеризованы ниже.
Частицы с сердцевиной, сформированные из стекла, могут принадлежать к любым видам, используемым для изготовления цельных или полых стеклянных микросфер.
Неограничивающие примеры соответствующих содержащих диоксид кремния стеклянных частиц включают натриевое стекло, боросиликат и кварц. В качестве альтернативы, стекло может быть по существу свободным от диоксида кремния. Соответствующие свободные от диоксида кремния виды стекла включают, только в качестве примера, халькогенидные виды стекла.
Частицы с сердцевиной могут быть пористыми или полыми либо могут сами по себе иметь серцевинно-оболочечную структуру, например, серцевинно-оболочечные полимерные частицы. Частицы с сердцевиной до покрытия металлом могут быть вначале покрыты активирующим слоем, ускоряющим адгезию слоем, грунтовочным слоем, полупроводящим слоем или иным слоем.
Частицы с сердцевиной обычно представляют собой полые частицы, сформированные из стекла. Использование частиц с полой сердцевиной, сформированных из стекла, может оказаться предпочтительным в тех случаях, когда снижение веса имеет особое значение.
Смеси частиц с сердцевиной могут быть использованы для получения, например, более низкой плотности или других полезных свойств, например, часть полых, покрытых металлом стеклянных частиц может быть использована вместе с частью покрытых металлом резиновых частиц для получения упрочненного слоя с более низким удельным весом.
Металлы, подходящие для нанесения в виде покрытия на частицы с сердцевиной, включают, но не ограничиваются ими, серебро, золото, никель, медь, олово, алюминий, платину, палладий и любые другие металлы, которые, как известно, обладают высокой электропроводностью, либо комбинацию любых двух или более из них. Обычно используют серебро благодаря его высокой электропроводности.
Для нанесения покрытия на частицы с сердцевиной могут быть использованы несколько слоев металлических покрытий, например, покрытая золотом медь и покрытая серебром медь. Возможно также одновременное осаждение металлов, обеспечивающее получение смешанных металлических покрытий.
Нанесение металлических покрытий может быть осуществлено любыми известными способами нанесения покрытий на частицы. Примеры соответствующих способов нанесения покрытий включают химическое осаждение из паровой фазы, распыление, электроосаждение или химическое осаждение.
Металл может присутствовать в виде массы, пористого металла, столбчатом, микрокристаллическом, волокнистом, дендритном или любом ином виде, известном в области нанесения металлических покрытий. Металлическое покрытие может быть ровным или может включать неровности поверхности, такие как волокна или выступы, таким образом, чтобы увеличить удельную площадь поверхности и улучшить межповерхностное сцепление.
Металлическое покрытие может быть затем обработано любым известным в данной области техники агентом для улучшения межповерхностного сцепления с полимерной смолой, например, силанами, титанатами и цирконатами.
Электрическое сопротивление металлического покрытия должно предпочтительно составлять менее 3×10-5 Ом·м, более предпочтительно - менее 1×10-7 Ом·м, и наиболее предпочтительно - менее 3×10-8 Ом·м.
Покрытые металлом электропроводящие частицы могут иметь любую подходящую форму, например, сферическую, эллипсоидную, сфероидальную, дискоидальную, дендритную, форму стержней, дисков, иголок, прямоугольного параллелепипеда или многоугольника. Могут быть также использованы мелко нарубленные или размолотые волокна, такие как покрытые металлом размолотые стеклянные волокна. Частицы могут иметь хорошо очерченную геометрическую форму или неправильную форму.
Покрытые металлом электропроводящие частицы обычно имеют отношение ширины к толщине <100, предпочтительно - <10 и наиболее предпочтительно - <2.
Гранулометрический состав покрытых металлом электропроводящих частиц может быть монодисперсным или полидисперсным. Предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 90% покрытых металлом частиц имеют размер в диапазоне, составляющем приблизительно от 0,3 мкм до 100 мкм, более предпочтительно - приблизительно от 1 мкм до 50 мкм, и наиболее предпочтительно - приблизительно от 5 мкм до 40 мкм.
Электропроводящие частицы могут представлять собой неметаллические проводящие частицы. Подразумевается, что данный термин включает любые соответствующие неметаллические частицы, не имеющие металлического покрытия и способные обеспечить снижение объемного удельного сопротивления, тем самым снижая электрическую проводимость композитного материала.
Соответствующие неметаллические проводящие частицы включают, но не ограничиваются ими, графитовые чешуйки, графитовые порошки, графитовые частицы, графеновые листы, фуллерены, углеродную сажу, собственно проводящие полимеры (ICP - включая полипиррол, политиофен и полианилин), комплексы с переносом заряда или любую их комбинацию.
Пример соответствующей комбинации неметаллических проводящих частиц включает комбинации ICP с углеродной сажей и графитовыми частицами.
Гранулометрический состав неметаллических проводящих частиц может быть монодисперсным или полидисперсным. Предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 90% покрытых неметаллических проводящих частиц имеют размер в диапазоне, составляющем приблизительно от 0,3 мкм до 100 мкм, более предпочтительно - приблизительно от 1 мкм до 50 мкм, и наиболее предпочтительно - приблизительно от 5 мкм до 40 мкм.
Электропроводящие частицы имеют размер, при котором, по меньшей мере, около 50% частиц, присутствующих в полимерной смоле, имеют размер, составляющий около 10 мкм от толщины слоя полимерной смолы. Иными словами, разница между толщиной слоя смолы и размером электропроводящих частиц составляет менее приблизительно 10 мкм. Обычно электропроводящие частицы имеют размер, при котором, по меньшей мере, около 50% частиц, присутствующих в полимерной смоле, имеют размер, составляющий около 5 мкм от толщины слоя полимерной смолы.
Поэтому размер, по меньшей мере, 50% электропроводящих частиц таков, что они перекрывают толщину чередования (слой полимерной смолы), и частицы находятся в контакте с верхним волокнистым упрочняющим слоем и нижним волокнистым упрочняющим слоем, расположенным вокруг слоя полимерной смолы.
Электропроводящие частицы могут присутствовать в диапазоне, составляющем приблизительно от 0,2% об. до 20% об. от объема композитного материала. Проводящие частицы предпочтительно присутствуют в диапазоне, составляющем приблизительно от 0,4% об. до 15% об. Более предпочтительно, проводящие частицы присутствуют в диапазоне, составляющем приблизительно от 0,8% об. до 10% об.
Согласно альтернативному варианту осуществления настоящего изобретения электропроводящие частицы могут присутствовать в количестве, составляющем приблизительно 10% об. от объема слоя полимерной смолы.
Очевидно, что предпочтительные диапазоны содержания электропроводящих частиц выражены в % об., поскольку вес частиц может сильно меняться из-за колебаний плотности.
Электропроводящие частицы могут быть использованы по отдельности или в любой соответствующей комбинации.
Без чрезмерной привязки к теории было установлено, что преимущества настоящего изобретения могут быть реализованы благодаря проводящим частицам (покрытым металлом или неметаллическим), действующим как электропроводящие соединения через толщину чередования (т.е. через слой полимерной смолы и между слоями волокнистого упрочнения), тем самым соединяя прослойки волокнистого упрочнения и улучшая электропроводность в направлении z. Верхний слой покрытого металлом углеродного волокна, включающий дополнительный смоляной компонент, в котором металл включает один или более металлов, выбранных из никеля, меди, золота, платины, палладия, индия и серебра, еще больше улучшает электропроводность в направлении z.
Было также установлено, что использование электропроводящих частиц, имеющих размеры, по существу равные толщине чередования, обеспечивает выгодную электропроводимость композитного материала (в плоскости z) при сравнительно низких уровнях нагрузки. Такие низкие уровни нагрузки электропроводящих частиц меньше уровней нагрузки, обычно необходимых для того, чтобы придать электропроводность самой полимерной смоле.
Поэтому электропроводящие частицы облегчают электропроводность, снижая объемное удельное сопротивление композитного материала.
Композитный материал может также включать углеродные наноматериалы. Углеродные наноматериалы могут быть выбраны из любых соответствующих углеродных нанотрубок и углеродных нановолокон.
Углеродные наноматериалы могут иметь диаметр, составляющий приблизительно от 10 до 500 нм, предпочтительно - приблизительно от 100 до 150 нм. Углеродные наноматериалы могут предпочтительно иметь длину, составляющую приблизительно от 1 до 10 мкм.
Углеродные наноматериалы могут обеспечить дополнительные электропроводящие пути через композитный материал (в плоскости z) посредством дополнительного соединения через чередование. Волокнистые усилители обычно наносят в виде слоев или прослоек, включающих ряд волокнистых прядей. Композитный материал обычно включает две прослойки из волокнистых упрочнителей, расположенных по обе стороны полимерного смоляного слоя. Наряду с обеспечением электропроводности в плоскостях х и у материала, прослойки играют роль поддерживающих слоев для структуры материала и по существу содержат полимерную смолу.
Волокнистое упрочнение препрега может быть выбрано из гибридных или смешанных волокнистых систем, включающих синтетические или натуральные волокна либо их комбинацию. Волокнистое упрочнение формируют из электропроводящих волокон, поэтому волокнистое упрочнение является электропроводящим.
Волокнистое упрочнение может быть обычно выбрано из любого соответствующего материала, такого как металлизированное стекло, углерод, графит, металлизированные полимерные волокна (с непрерывными или прерывистыми слоями металла), полимер которых может быть растворимым или нерастворимым в полимерной смоле. Может быть выбрана любая комбинация таких волокон. Могут быть также использованы смеси таких волокон с непроводящими волокнами (такими как стекловолокно).
Волокнистое упрочнение наиболее предпочтительно формируют по существу из углеродных волокон.
Волокнистое упрочнение может включать расщепленные (т.е. разорванные с натяжением) или селективно прерывистые волокна, или непрерывные волокна. Предполагается, что использование расщепленных или селективно прерывистых волокон способно облегчить сборку отвержденного композитного материала до полного отверждения согласно настоящему изобретению, а также улучшить его способность к формованию.
Волокнистое упрочнение может иметь вид тканых, не извитых, нетканых, однонаправленных или многоосных текстильных лент или жгутов.
Волокнистое упрочнение предпочтительно выбирают из простых, сатиновых или саржевых тканей. Не извитые и многоосные ткани могут иметь ряд прослоек и ориентаций волокон.
Такие виды и формы тканевого упрочнения хорошо известны в области композитного усиления и выпускаются для коммерческих целей рядом компаний, включая Hexcel Reinforcements of Villeurbanne, France.
Как полимерная смола препрега, так и дополнительный смоляной компонент предпочтительно независимо включают, по меньшей мере, одну термоосажденную или термопластичную смолу.
Термин “термоосажденная смола” включает любой соответствующий материал, представляющий собой пластмассу и обычно находящийся в жидком, порошковом или вязком виде до отверждения и предназначенный для формования в окончательном виде. Термоосажденная смола может представлять собой любую соответствующую термоосажденную смолу. После отверждения термоосажденная смола не может быть расплавлена и подвергнута повторному формованию. Соответствующие термоосажденные смолы, применимые в настоящем изобретении, включают, но не ограничиваются ими, смолы фенолформальдегида, карбамидоформальдегида, 1,3,5-триазин-2,4,6-триамина (меламин), бисмалеимида, эпоксидные смолы, сложноэфирные виниловые смолы, бензоксазиновые смолы, фенольные смолы, сложные полиэфиры, ненасыщенные сложные эфиры, сложноэфирные цианатные смолы или комбинацию любых двух или более их них.
Термоосажденную смолу предпочтительно выбирают из эпоксидных смол, сложноэфирных цианатных смол, бисмалеимида, сложного винилового эфира, бензоксазина и фенольных смол.
Термин “термопластичная смола” включает любой материал, который является пластичным или деформируемым, плавится до жидкого состояния при нагревании, замерзает до хрупкого твердого состояния и приобретает стеклообразное состояние при достаточном охлаждении. После формования и отверждения термопластичная смола может быть расплавлена и подвергнута повторному формованию. Соответствующие термоосажденные смолы, применимые в настоящем изобретении, включают любое из таких соединений, как полиэфирсульфон (PES), полиэфир-эфирсульфон (PEES), полифенилсульфон, полисульфон, простой полиэфир, полимеризуемые макроциклы (т.е. циклический бутилентерефталат), жидкие кристаллические полимеры, полиимид, полиэфиримид, арамид, полиамид, сложный полиэфир, поликетон, полиэфир-эфиркетон (PEEK), полиуретан, полимочевина, полиарилэфир, полиарилсульфиды, поликарбонаты, полифениленоксид (РРО) и модифицированный РРО или комбинация двух или более из них.
Полимерная эпоксисмола предпочтительно включает, по меньшей мере, одно из таких соединений, как простой диглицидиловый эфир бисфенола-А (ВРА) и простой диглицидиловый эфир бисфенола-F (BPF) и их производные; тетраглицидиловое производное 4,4'-диаминодифенилметана (TGDDM); триглицидиловое производное аминофенолов и другие простые глицидиловые эфиры и глицидиловые амины, хорошо известные в данной области техники.
Полимерную смолу применяют для волокнистого упрочнения. Волокнистый упрочнитель может быть полностью или частично импрегнирован полимерной смолой. Согласно альтернативному варианту осуществления настоящего изобретения полимерный слой может представлять собой отдельный слой, находящийся поблизости и в контакте с волокнистым усилителем, но не импрегнирующий по существу упомянутый волокнистый упрочнитель.
Дополнительный смоляной компонент, используемый для импрегнирования слоя углеродного волокна, может быть или не быть электропроводящим и может включать, по меньшей мере, одну термоосажденную или термопластичную смолу. Иллюстративные смолы включают, но не ограничиваются ими, все перечисленные выше соединения полимерных смол. Дополнительный смоляной компонент может представлять или не представлять собой полимерную смолу. Дополнительный смоляной компонент может также необязательно эффективно содержать электропроводящие частицы (покрытые металлом или неметаллические).
Композитный материал может включать, по меньшей мере, один отверждающий агент. Отверждающий агент может по существу присутствовать в полимерной смоле. Предполагается, что термин “по существу присутствующий” означает присутствие, по меньшей мере, около 90% отверждающего агента, как правило, около 95% отверждающего агента.
Согласно настоящему изобретению отверждающие агенты для эпоксидных смол должны облегчать отверждение эпокси-функциональных соединений согласно настоящему изобретению и, в частности, облегчать полимеризацию с раскрытием цикла таких эпоксисоединений. В соответствии с особенно предпочтительным вариантом осуществления такие отверждающие агенты включают соединения, полимеризующиеся с эпокси-функциональным соединением или соединениями при их полимеризации с раскрытием цикла. Отверждающие агенты обычно включают цианогуанидин, ароматические и алифатические амины, кислотные ангидриды, кислоты Льюиса, замещенные мочевины, имидазолы и гидразины.
Два или более таких отверждающих агентов могут быть использованы в комбинации.
Подходящие отверждающие агенты включают ангидриды, в частности, поликарбоновые ангидриды, такие как надиковый ангидрид (NA), метилнадиковый ангидрид, фталевый ангидрид, тетрагидрофталевый ангидрид, гексагидрофталевый ангидрид, метилтетрагидрофталевый ангидрид, метилгексагидрофталевый ангидрид, эндометилентетрагидрофталевый ангидрид или тримеллитовый ангидрид.
Дальнейшими подходящими отверждающими агентами являются амины, включая ароматические амины, такие как 1,3-диаминобензол, 1,4-диаминобензол, 4,4'-диаминодифенилметан, и полиаминосульфоны, такие как 4,4'-диаминодифенилсульфон (4,4'-DDS) и 3,3'- диаминодифенилсульфон (3,3'-DDS).
Подходящие отверждающие агенты могут также включать фенолформальдегидные смолы, такие как фенолформальдегидная смола, средний молекулярный вес которой составляет около 550-650, п-т-бутилфенолформальдегидная смола, средний молекулярный вес которой составляет около 600-700, и п-н-октилфенолформальдегидная смола, средний молекулярный вес которой составляет около 1200-1400.
Могут быть использованы и другие подходящие смолы, содержащие фенольные группы, такие как смолы на основе резорцина, и смолы, сформированные в результате катионной полимеризации, такие как дициклопентадиенфеноловые сополимеры. Следующие подходящие смолы представляют собой меламиноформальдегидные смолы и карбамидоформальдегидные смолы.
В настоящем изобретении в качестве отверждающих агентов могут быть использованы различные коммерчески доступные композиции. Одной из таких композиций является АН-154, состав типа дициандиамида, выпускаемый Ajinomoto USA Inc. Другие подходящие композиции включают Ancamid 1284, смесь 4,4'-метилендианилина и 1,3-бензолдиамина, выпускаемую Pacific Anchor Chemical, Performance Chemical Division, Air Products and Chemicals, Inc., Allentown, USA.
Отверждающий агент выбирают таким образом, чтобы он обеспечивал отверждение смоляного компонента композитного материала при объединении с ним при подходящих температурах. Количество отверждающего агента, необходимое для обеспечения адекватного отверждения смоляного компонента, меняется в зависимости от ряда факторов, включая вид отверждаемой смолы, желаемую температуру отверждения и продолжительность отверждения. Отверждающие агенты обычно включают цианогуанидин, ароматические и алифатические амины, кислотные ангидриды, кислоты Льюиса, замещенные мочевины, имидазолы и гидразины. Конкретное количество отверждающего агента, необходимое для каждого конкретного случая, может быть определено с помощью хорошо известных рутинных экспериментов.
Иллюстративные предпочтительные отверждающие агенты включают 4,4'-диаминодифенилсульфон (4,4'-DDS) и 3,3'- диаминодифенилсульфон (3,3'-DDS).
Отверждающий агент при его использовании может присутствовать в количестве, составляющем приблизительно от 45% вес. до 2% вес. от массы композитного материала. Отверждающий агент может предпочтительно присутствовать в количестве, составляющем приблизительно от 30% вес. до 5% вес. Более предпочтительно, отверждающий агент может присутствовать в количестве, составляющем приблизительно от 25% вес. до 5% вес.
Ускорители при их использовании обычно представляют собой уроны. Соответствующие ускорители, которые могут быть использованы по отдельности или в комбинации, включают N,N-диметил, N'-3,4-дихлорфенилмочевину (Diuron), N'-3-хлорфенилмочевину (Moneron) и, предпочтительно, N,N-(4-метил-м-фенилен бис[N,N'-диметилмочевину] (урон TDI).
Слой композитного материала и/или углеродного волокна может также включать дополнительные ингредиенты, такие как улучшающие рабочие характеристики или модифицирующие агенты. Улучшающие рабочие характеристики или модифицирующие агенты могут быть выбраны, только в качестве примера, из пластификаторов, упрочняющих агентов/частиц, дополнительных ускорителей, смол для оболочек сердцевин, антипиренов, смачивающих агентов, пигментов/красителей, мягчителей, поглотителей УФ, фунгицидных соединений, наполнителей, модификаторов вязкости/регуляторов потока, повышающих клейкость веществ, стабилизаторов, ингибиторов либо любого сочетания двух или более из них.
Упрочняющие агенты/частицы могут включать, только в качестве примера, любые из следующих соединений, по отдельности или в комбинации: полиамиды, сополиамиды, полиимиды, арамиды, поликетоны, полиэфирэфиркетоны, простые полиариленовые эфиры, сложные полиэфиры, полиуретаны, полисульфоны, углеводородные полимеры с высокими технологическими показателями, жидкокристаллические полимеры, ПТФЭ, эластомеры и сегментированные эластомеры.
Упрочняющие агенты/частицы при их использовании могут присутствовать в количестве, составляющем приблизительно от 45% вес. до 0% вес. от массы композитного материала. Они могут предпочтительно присутствовать в количестве, составляющем приблизительно от 25% вес. до 5% вес. Более предпочтительно, они могут присутствовать в количестве, составляющем приблизительно от 15% вес. до 10% вес.
Соответствующим упрочняющим агентом/частицей в качестве примера может служить Sumikaexcel 5003P, выпускаемый для коммерческих целей Sumitomo Chemicals of Tokyo, Japan. Альтернативой 5003Р являются Solvay polysulphone 105P и Solvay 104P, выпускаемые для коммерческих целей Solvay of Brussels, Belgium.
Соответствующие наполнители могут включать, всего лишь в качестве примера, любые из следующих соединений, по отдельности или в комбинации: диоксид кремния, оксид алюминия, диоксид титана, стекло, карбонат кальция и оксид кальция.
Соответствующие пигменты могут включать, только в качестве примера, диоксид титана. Это снижает требование к грунтовке и краске, тем самым еще больше усиливая преимущества композитного материала согласно настоящему изобретению в качестве материала, выдерживающего удар молнии с минимальным повреждением.
Композитный материал может включать дополнительную полимерную смолу, представляющую собой, по меньшей мере, одну описанную выше термоосажденную или термопластичную смолу.
Несмотря на желательность включения большей части электропроводящих частиц в полимерную смолу композитного материала, обычно распределение небольшого количества таких частиц в волокнистом упрочнителе не наносит вреда. Электропроводящие частицы могут быть соответствующим образом диспергированы в полимерной смоле препрега в результате традиционных операций смешивания или размешивания.
Смешанная смола, содержащая все необходимые добавки и электропроводящие частицы, может быть введена в препрег любым известным способом, например, так называемым лакированием, нанесением смоляной пленки, экструзией, напылением, печатью или иными известными способами.
В процессе лакирования все смоляные компоненты растворяют или диспергируют в растворителе, погружая волокнистый упрочнитель в растворитель, после чего растворитель удаляют при помощи тепла. В процессе нанесения смоляной пленки полимерную смолу отливают в виде непрерывной пленки из лака или горячего расплава смолы на подложку, обработанную антиадгезивом, после чего осуществляют контакт нанесенной пленки с волокнистым упрочнителем, в результате чего под воздействием тепла и давления смоляная пленка плавится и стекает в волокна. Может быть использовано большое количество пленок, и подобным образом может быть импрегнирована одна или обе стороны волокнистого слоя.
При получении препрега нанесением пленки или лака большая часть электропроводящих частиц фильтруется упрочняющими волокнами, таким образом, по существу предотвращая их проникновение в волокнистый упрочнитель, поскольку размер частиц больше чем расстояние между усиливающими волокнами. Другие способы, такие как напыление или печать, обеспечивают размещение электропроводящих частиц непосредственно на волокнистом усилителе и очень низкий уровень проникновения упомянутых частиц между волокнами.
При использовании покрытых металлом полых частиц может возникнуть необходимость использования мешалок с малыми сдвиговыми усилиями с целью уменьшения деформирующего действия, которому могут подвергнуться электропроводящие частицы в результате смешивания.
Препрег может иметь вид непрерывных лент, импрегнированных жгутов, тканей, сетей или нарезанных частей лент, импрегнированных жгутов, тканей или сетей. Препрег может также выполнять функцию адгезива или покрывающей поверхность пленки, а также дополнительно содержать включенные в него носители в различных видах, как тканые, вязаные и нетканые.
Препрегам, сформулированным согласно настоящему изобретению, может быть придан конечный вид с помощью любых известных способов, например, ручная сборка, автоматическая сборка ленты (ATL), автоматическое размещение волокна, упаковка в вакуумные мешки, отверждение в автоклаве, отверждение вне автоклава, обработка с помощью жидкости, обработка с помощью давления, согласованная обработка в форме, простое отверждение под давлением, отверждение в пресс-клаве или прессование непрерывной полосы.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения композитный материал может включать одинарную прослойку из электропроводящего волокнистого упрочнителя, нанесенного на одну сторону полимерного смоляного слоя, включающего электропроводящие частицы. Композитный материал может быть изготовлен в виде одинарной прослойки, а затем сформирован в виде нескольких слоев, образуя чередующуюся структуру в результате сборки. Поэтому чередующуюся структуру формируют во время сборки, получая конфигурацию волокно-смола-волокно.
Следовательно, композитный материал может включать один препрег. В качестве альтернативы, композитный материал может включать несколько препрегов.
Толщина слоя полимерной смолы препрега предпочтительно составляет приблизительно от 1 мкм до 100 мкм, более предпочтительно - приблизительно от 1 мкм до 50 мкм, а еще более предпочтительно - приблизительно от 5 мкм до 50 мкм.
Могут быть использованы несколько слоев электропроводящего композитного материала. Таким образом, в качестве примера, может быть получен комплект, включающий 12 прослоек из стандартных композитных материалов и 4 прослойки из композитных материалов, содержащих электропроводящие частицы согласно настоящему изобретению, таким образом, усиливая электропроводность конечного комплекта. В качестве дальнейшего примера может быть получен ламинатный комплект, включающий 12 прослоек из стандартных композитных материалов, и композитный материал, содержащий электропроводящие частицы без упрочнителя из углеродных волокон. При использовании композитного материала согласно настоящему изобретению электроизолирующий слой может быть необязательно размещен между прослойками из углеродных волокон и смоляной поверхностью. Например, в качестве изолирующего слоя может быть использован усиленный стеклом волокнистый слой. Подразумевается, что существует множество возможных комплектов, поэтому описанные здесь комплекты служат только в качестве примера.
Дальнейшее преимущество заключается в том, что композитный материал согласно настоящему изобретению, до его полного отверждения, является совершенно гибким и подходит для процессов автоматической сборки ленты, находящих все более широкое применение в изготовлении больших композитных структур в авиационно-космической промышленности.
Композитный материал согласно настоящему изобретению может быть полностью или частично отвержден с использованием любой подходящей температуры, давления и времени, известных в данной области техники.
Композитный материал может быть отвержден при помощи способа, выбранного из видимого УФ-излучения, микроволнового излучения, электронного луча, гамма-излучения либо иного соответствующего теплового или не теплового излучения.
Таким образом, согласно четвертому аспекту настоящего изобретения разработан способ получения отвержденного композитного материала, включающий стадии, описанные во втором аспекте, а затем отверждения композитного материала.
Стадия отверждения согласно четвертому аспекту может включать использование любого известного способа. Особенно предпочтительными являются описанные здесь способы отверждения.
Таким образом, разработан отвержденный композитный материал, включающий композитный материал согласно первому аспекту настоящего изобретения, в котором композитный материал отверждают.
При отверждении композитного материала дополнительный смоляной компонент в слое из покрытых металлом углеродных волокон также одновременно отверждают.
Несмотря на то, что большая часть последующего описания сконцентрирована на защите от ударов молний, очевидно, что существует множество потенциальных видов применения композитного материала, имеющего пониженное объемное удельное сопротивление и высокую электропроводность. Таким образом, уровень электропроводности, обеспечиваемый настоящим изобретением, делает получаемые композитные материалы пригодными для использования при электромагнитном экранировании, электростатической защите, изменении направления тока и других видов использования, требующих улучшенной электропроводности.
Несмотря на то что большая часть описаний касается деталей для авиационно-космической промышленности, настоящее изобретение может быть использовано при ударах молний и иных проблемах с электричеством в воздушных турбинах, зданиях, морских судах, поездах, автомобилях и других нужных областях.
Предполагается, что при использовании для деталей авиационно-космического назначения настоящее изобретение может быть использовано для первичных конструкций (т.е. деталей конструкции, которые являются важными для сохранения целостности самолета), а также для вторичных конструкций.
Таким образом, разработан способ изготовления детали авиационно-космического назначения, сформированной из отвержденного композитного материала, включающий следующие стадии:
- получение отвержденного композитного материала согласно способу, описанному в четвертом аспекте; и
- использование отвержденного композитного материала для получения детали авиационно-космического назначения любым способом.
В соответствии с дальнейшим аспектом настоящего изобретения разработана деталь авиационно-космического назначения, содержащая отвержденный композитный материал согласно настоящему изобретению.
Все описанные здесь отличительные признаки могут быть использованы в любом из вышеописанных аспектов в любой комбинации.
С целью облегчения понимания настоящего изобретения далее сделаны ссылки, только в качестве примера и для иллюстрации, на следующее описание и прилагаемые чертежи, на которых:
Фигура 1 представляет собой фотографию верхней поверхности поврежденной панели чередующейся системы (сравнительный пример 1) после имитации удара молнии.
Фигура 2 представляет собой фотографию нижней поверхности поврежденной панели чередующейся системы (сравнительный пример 2) после имитации удара молнии.
Фигура 3 представляет собой фотографию верхней поверхности поврежденной панели чередующейся системы, содержащей покрытые серебром полые стеклянные сферы (сравнительный пример 2) после имитации удара молнии.
Фигура 4 представляет собой фотографию верхней поверхности поврежденной панели чередующейся системы, содержащей покрытые серебром полые стеклянные сферы с “вуалью” из меди-никеля, 34 г/м2 (пример 3), согласно настоящему изобретению после имитации удара молнии.
Фигура 5 представляет собой изображение ультразвукового С-сканирования поврежденной панели чередующейся системы после имитации удара молнии (сравнительный пример 1); глубина повреждения: 1-6 прослоек, площадь повреждения: 56000 мм2.
Фигура 6 представляет собой изображение ультразвукового С-сканирования поврежденной панели чередующейся системы, содержащей покрытые серебром полые стеклянные сферы (сравнительный пример 2); глубина повреждения: 1-3 прослойки, площадь повреждения: 34000 мм2.
Фигура 7 представляет собой изображение ультразвукового С-сканирования поврежденной панели чередующейся системы, содержащей покрытые серебром полые стеклянные сферы с “вуалью” из меди-никеля (пример 3), согласно настоящему изобретению; глубина повреждения: 1-2 прослойки, площадь повреждения: 21000 мм2.
Фигура 8 показывает комплект препрега, имеющий покрытый металлом волокнистый поверхностный слой, составляющий единое целое с электропроводящим препрегом и содержащий покрытые металлом частицы. Другой твердый материал не показан (например, термопластичные частицы в смоле препрега).
Фигура 9 показывает комплект препрега, имеющий несколько слоев электропроводящего препрега и поверхностный слой, включающий волокнистый слой с покрытием. Смола I может быть такой же, как смола II или отличной от нее.
На фигуре 8 показан комплект 2 препрега, имеющий поверхностный слой 4, включающий покрытые металлом частицы 6, составляющий единое целое с электропроводящим препрегом и содержащий покрытые металлом электропроводящие частицы 8. На фигуре не показан другой твердый материал, такой как термопластичные частицы в смоле препрега.
Фигура 9 показывает другой комплект 10 препрега, имеющий несколько слоев электропроводящего препрега с полимерной смолой 2 (смола I) и электропроводящими упрочнителями 14 из углеродного волокна, и поверхностный слой, включающий смолу 4 (смола II), и покрытый металлом волокнистый слой 6. Смола I может быть такой же, как смола II, либо они могут представлять собой различные смолы.
Экспериментальная часть
В следующих примерах термин “углеродный композит” относится к базовой смоле матрицы в присутствии усиливающих углеродных волокон, используемых для изготовления препрега. HexPly M21 представляет собой чередующийся препрег из эпоксидной смолы, выпускаемый Hexcel Composites, Duxford, Cambridge, United Kingdom.
Сравнительный пример 1 (углеродный композит)
Смолу М21 получают при помощи смесителя Winkworth (смеситель с Z-образным лезвием), а затем наносят в виде пленки на силиконовую антиадгезионную бумагу. Полученную пленку из смолы затем импрегнируют на однонаправленное углеродное волокно промежуточного модуля при помощи пилотной машины UD для предварительного импрегнирования, получая препрег с поверхностной массой, равной 190 г/м2 при содержании 35% вес. смолы. Получают два шестислойных препрега (сборка 0/90), размер которых составляет приблизительно 60×60 см, и подвергают их отверждению на вакуумном столе под давлением 7 бар при 177°С в течение 2 часов.
Панели испытывают до зоны 1А; поверхности самолета, наиболее уязвимые для действия первоначальной вспышки молнии (вход или выход) с низкой вероятностью удержания вспышки, например, обтекателями и направляющими краями. Зона 1А также включает участки с прикрепленными направляющими лидерами. Испытание зоны 1А включает три компонента формы волны: компонент А сильного тока (2×106 А, <500 мкс), компонент B промежуточного тока (в среднем 2 кA, <5 мкс) и компонент С продолжающегося тока (200°С, <1 с). Обе поверхности панелей были обработаны абразивным инструментом вокруг краев, для того чтобы обеспечить хорошее соединение с наружной рамой. Зона 1А относится ко всем участкам поверхностей самолета, на которых ожидается первый возвратный удар во время действия канала для молнии с низкой вероятностью удержания вспышки.
Электрод соединен с панелью тонкой медной проволокой. Медная проволока обеспечивает путь для тока и испаряется при испытании. Она необходима, поскольку генерируемое напряжение является недостаточным для пробивания воздуха.
Как видно из таблицы 1 и фигур 1, 2 и 5, чередующаяся система, не защищенная от молнии, существенно повреждена в результате имитации удара зоны 1А. Повреждение проходит через всю систему, и было бы катастрофическим в том случае, если бы оно произошло во время действительного удара.
Сравнительный пример 2 (углеродный композит)
Смолу М21, модифицированную покрытыми серебром стеклянными сферами (2% об., 3,5% вес. смолы), получают при помощи смесителя Winkworth (смеситель с Z-образным лезвием), а затем наносят в виде пленки на силиконовую антиадгезионную бумагу. Полученную пленку из смолы затем импрегнируют на однонаправленное углеродное волокно промежуточного модуля при помощи пилотной машины UD для предварительного импрегнирования, получая препрег с поверхностной массой, равной 190 г/м2 при содержании 35% вес. смолы. Получают два шестислойных препрега (сборка 0/90), размер которых составляет приблизительно 60×60 см, и подвергают их отверждению на вакуумном столе под давлением 7 бар при 177°С в течение 2 часов.
Панели испытывают до зоны 1А, как и в сравнительном примере 1.
Введение электропроводящих частиц в чередующуюся систему сильно уменьшило площадь повреждения от удара в зону 1А. Таблица 1 и фигуры 3 и 6 показывают, что глубина повреждения уменьшилась наполовину до верхних трех прослоек, а площадь повреждения уменьшилась на 39%, что подтверждает преимущество введения электропроводящих частиц, соединяющих богатое смолой чередование.
Пример 3 (углеродный композит)
Смолу М21, модифицированную покрытыми серебром стеклянными сферами (2% об., 3,5% вес. смолы), получают при помощи смесителя Winkworth (смеситель с Z-образным лезвием), а затем наносят в виде пленки на силиконовую антиадгезионную бумагу. Полученную пленку из смолы затем импрегнируют на однонаправленное углеродное волокно промежуточного модуля при помощи пилотной машины UD для предварительного импрегнирования, получая препрег с поверхностной массой, равной 190 г/м2 при содержании 35% вес. смолы. Получают два шестислойных препрега (сборка 0/90), размер которых составляет приблизительно 60×60 см. На верхнюю прослойку набора накладывают вуаль из Cu-Ni-C (34 г/м2), выпускаемую Technical Fibre Products, которая была импрегнирована пленкой из смолы М21 (25 г/м2). Панели отверждают на вакуумном столе под давлением 7 бар при 177°С в течение 2 часов.
Панели испытывают до зоны 1А, как и в сравнительном примере 1.
Таблица 1 и фигуры 4 и 7 показывают, что добавление прослойки из вуали, состоящей из Cu-Ni-C, в сочетании с покрытыми серебром стеклянными шариками еще больше уменьшает площадь повреждения и глубину повреждения до верхних двух прослоек после имитации удара молнии в зону 1А.
Таблица 1
    Компонент А Компонент В+С  
Панель Испы-
тание		 Пик тока (кA) Интеграл действия (×106А2сек) Общий перенос заряда (кулоны) Повреждение кожи
Сравнительный пример 1   191,7 2,04 31,3 Спереди: расщепление, клочковатость и расслоение на площади 310×300 мм
Сзади: расслоение на площади 420×180 мм, дыра сквозь панель
Сравнительный пример 1   191,7 2,04 24,3 Спереди: расщепление, клочковатость и расслоение на площади 330×250 мм
Сзади: расслоение на площади 420×230 мм, дыра сквозь панель
Сравнительный пример 2 1 205,7 2,32 24,4 Спереди: расщепление, клочковатость и расслоение на площади 400×200 мм
Сзади: отсутствие видимых повреждений
Сравнительный пример 2 2 205,7 2,32 24,4 Спереди: расщепление, клочковатость и расслоение на площади 400×200 мм
Сзади: отсутствие видимых повреждений
Пример 3 3 200,3 2,12 28,0 Спереди: расщепление, клочковатость и расслоение на площади 190×140 мм
Сзади: отсутствие видимых повреждений
Пример 3 4 199,0 2,11 27,8 Спереди: расщепление, клочковатость и расслоение на площади 190×140 мм
Сзади: отсутствие видимых повреждений
При отсутствии иных указаний в данном описании и упоминаемых методах и методиках испытаний все описанные испытания проводят, а физические свойства определяют при атмосферном давлении и комнатной температуре (т.е. 20°С).
Поверхностное сопротивление является мерой сопротивления тонких пленок, имеющих равномерную толщину. Поверхностное сопротивление измеряют в Омах на квадрат (Ом/кв.), и оно является эквивалентом сопротивления двухмерных систем. Поэтому данный термин означает меру сопротивления тока, проходящего вдоль поверхности, а не через материал, которое выражается как объемное удельное сопротивление. Поверхностное сопротивление также называют удельным поверхностным сопротивлением слоя.
Подразумевается, что настоящее изобретение не ограничивается подробностями приведенных выше вариантов осуществления, описанных только в качестве примера; допускаются различные отклонения.

Claims (29)

1. Композитный материал, включающий:
i) препрег, включающий, по меньшей мере, два слоя электропроводящего волокнистого упрочнителя и слой полимерной смолы, расположенный между указанными волокнистыми слоями, указанный слой полимерной смолы содержит полимерную смолу и имеет некоторую толщину;
ii) электропроводящие частицы, диспергированные в полимерной смоле, причем, по меньшей мере, одни из указанных электропроводящих частиц имеют размер, по существу равный толщине слоя полимерной смолы для обеспечения электропроводности через слой полимерной смолы, соединяющий вместе два волокнистых слоя; и
iii) верхний слой из покрытого металлом углеродного волокна, включающий дополнительный смоляной компонент, в котором металл представляет собой один или более металлов, выбранных из никеля, меди, золота, платины, палладия, индия и серебра.
2. Композитный материал по п.1, в котором углеродное волокно покрыто никелем в комбинации с одним или более металлами, выбранными из меди, золота, платины, палладия, индия и серебра.
3. Композитный материал по п.2, в котором углеродное волокно покрыто никелем в комбинации с медью.
4. Композитный материал по п.1, в котором углеродное волокно включает нетканое углеродное волокно.
5. Композитный материал по п.1, в котором указанная полимерная смола и/или дополнительный смоляной компонент независимо друг от друга включают, по меньшей мере, одну термоосажденную или термопластичную смолу, при этом полимерная смола и дополнительный смоляной компонент могут быть одинаковыми или различными.
6. Композитный материал по п.1, в котором электропроводящие частицы включают покрытые металлом электропроводящие частицы или неметаллические электропроводящие частицы.
7. Композитный материал по п.6, в котором покрытые металлом электропроводящие частицы содержат центральные частицы сердцевины, по существу покрытые металлом.
8. Композитный материал по п.6 или 7, в котором металлы, подходящие для покрытия центральных частиц, включают серебро, золото, никель, медь, олово, алюминий, платину или палладий.
9. Композитный материал по п.6, в котором для нанесения покрытия на центральные частицы используют несколько слоев металлических покрытий.
10. Композитный материал по п.6, в котором отношение ширины к толщине покрытых металлом электропроводящих частиц составляет <100.
11. Композитный материал по п.6, в котором около 90% покрытых металлом электропроводящих частиц и/или неметаллических электропроводящих частиц имеют размер, составляющий от приблизительно 0,3 мкм до приблизительно 100 мкм.
12. Композитный материал по п.7, в котором частицы сердцевины выбирают из полимера, резины, керамики, стекла, минерала или огнеупорного материала.
13. Композитный материал по п.12, в котором центральные частицы являются пористыми, полыми или имеют сердцевинно-оболочечную структуру.
14. Композитный материал по п.6, в котором электрическое сопротивление металлического покрытия составляет менее 3×10-5 Ом·м.
15. Композитный материал по п.6, в котором неметаллические проводящие частицы выбраны из графитовых чешуек, графитовых порошков, графитовых частиц, графеновых листов, фуллеренов, углеродной сажи, собственно проводящих полимеров, комплексов с переносом заряда или любой их комбинации.
16. Композитный материал по п.1, где композитный материал дополнительно включает углеродные наноматериалы.
17. Композитный материал по п.16, в котором углеродные наноматериалы выбраны из углеродных нановолокон, углеродных нанотрубок или их комбинации.
18. Композитный материал по п.1, в котором электропроводящие частицы присутствуют в интервале от приблизительно 0,4 об.% до приблизительно 15 об.% от объема композитного материала.
19. Композитный материал по п.1, в котором волокнистый упрочнитель выбран из гибридных или смешанных волокнистых систем, включающих синтетические или натуральные волокна либо их комбинацию.
20. Композитный материал по п.19, в котором волокнистый упрочнитель выбран из металлизированного стекла, углерода, графита или металлизированных полимерных волокон.
21. Композитный материал по п.1, где композитный материал включает, по меньшей мере, один отверждающий агент.
22. Композитный материал по п.21, в котором отверждающий агент представляет собой 4,4'-диаминодифенилсульфон (4,4'-DDS) или 3,3'-диаминодифенилсульфон (3,3'-DDS).
23. Композитный материал по п.1, где композитный материал включает дополнительные ингредиенты, выбранные из пластификаторов, упрочняющих агентов/частиц, дополнительных ускорителей, смол для оболочек сердцевин, антипиренов, смачивающих агентов, пигментов/красителей, мягчителей, поглотителей УФ, фунгицидных соединений, наполнителей, модификаторов вязкости/регуляторов потока, повышающих клейкость веществ, стабилизаторов, ингибиторов либо сочетания любых двух или более из них.
24. Композитный материал по п.23, в котором упрочняющие агенты/частицы могут включать любые из следующих соединений, по отдельности или в комбинации: полиамиды, сополиамиды, полиимиды, арамиды, поликетоны, полиэфирэфиркетоны, простые полиариленовые эфиры, сложные полиэфиры, полиуретаны, полисульфоны, углеводородные полимеры с высокими технологическими показателями, жидкокристаллические полимеры, ПТФЭ, эластомеры и сегментированные эластомеры.
25. Способ получения композитного материала, включающий:
i) получение препрега, включающего, по меньшей мере, одну полимерную смолу и, по меньшей мере, один электропроводящий, волокнистый упрочнитель;
ii) диспергирование электропроводящих частиц в полимерной смоле; и
iii) нанесение верхнего слоя из покрытого металлом углеродного волокна, включающего дополнительный смоляной компонент, в котором металл включает один или более металлов, выбранных из никеля, меди, золота, платины, палладия, индия и серебра.
26. Способ получения отвержденного композитного материала, включающий стадии (i) - (iii) по п.25 и последующее отверждение композитного материала.
27. Отвержденный композитный материал, содержащий композитный материал по любому из пп. 1-24, где композитный материал подвергают отверждению.
28. Деталь авиационно-космического назначения, включающая отвержденный композитный материал по п.27.
29. Способ получения детали авиационно-космического назначения, сформированной из отвержденного композитного материала, включающий следующие стадии:
- получение отвержденного композитного материала согласно способу по п.26; и
- использование отвержденного композитного материала для получения детали авиационно-космического назначения.
RU2010144034/05A 2008-03-28 2009-03-06 Усовершенствованные композитные материалы RU2496645C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB0805640A GB0805640D0 (en) 2008-03-28 2008-03-28 Improved composite materials
GB0805640.0 2008-03-28
PCT/GB2009/000616 WO2009118509A1 (en) 2008-03-28 2009-03-06 Improved composite materials

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010144034A RU2010144034A (ru) 2012-05-10
RU2496645C2 true RU2496645C2 (ru) 2013-10-27

Family

ID=39386904

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010144034/05A RU2496645C2 (ru) 2008-03-28 2009-03-06 Усовершенствованные композитные материалы

Country Status (9)

Country Link
US (2) US8517300B2 (ru)
EP (1) EP2271486B2 (ru)
JP (2) JP5730753B2 (ru)
CN (1) CN102046367B (ru)
BR (1) BRPI0909075A2 (ru)
ES (1) ES2446946T3 (ru)
GB (1) GB0805640D0 (ru)
RU (1) RU2496645C2 (ru)
WO (1) WO2009118509A1 (ru)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2630515C1 (ru) * 2016-09-09 2017-09-11 Российская Федерация в лице Министерства промышленности и торговли Российской Федерации Способ обработки волокнистых армирующих наполнителей композиционных материалов
RU2676623C1 (ru) * 2013-12-20 2019-01-09 Хексел Композитс Лимитед Композитная структура
RU2678043C1 (ru) * 2013-12-13 2019-01-22 Сайтек Индастриз, Инк. Композитные материалы с электропроводностью и устойчивостью к расслоению
RU2816456C1 (ru) * 2023-04-03 2024-03-29 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ) Способ получения аппретированных углеволокон и полимерный композит на их основе

Families Citing this family (83)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8962130B2 (en) 2006-03-10 2015-02-24 Rohr, Inc. Low density lightning strike protection for use in airplanes
JP2009535530A (ja) * 2006-05-02 2009-10-01 ロール インコーポレイテッド ナノ補強材を用いた複合材料中に用いられる補強繊維トウの修飾
EP2468499A1 (en) * 2010-12-21 2012-06-27 Hexcel Composites Limited Improvements in composite materials
GB0622060D0 (en) * 2006-11-06 2006-12-13 Hexcel Composites Ltd Improved composite materials
GB0812483D0 (en) * 2008-07-08 2009-01-07 Bae Systems Plc Electrical Circuit Assemblies and Structural Components Incorporating same
GB0817591D0 (en) 2008-09-26 2008-11-05 Hexcel Composites Ltd Improvements in composite materials
EP2398955B8 (en) * 2009-02-17 2020-06-03 Applied NanoStructured Solutions, LLC Composites comprising carbon nanotubes on fiber
US8080313B2 (en) * 2009-05-28 2011-12-20 Cytec Technology Corp. Particle-toughened fiber-reinforced polymer composites
US8561934B2 (en) * 2009-08-28 2013-10-22 Teresa M. Kruckenberg Lightning strike protection
US8601965B2 (en) * 2009-11-23 2013-12-10 Applied Nanostructured Solutions, Llc CNT-tailored composite sea-based structures
US20110123735A1 (en) * 2009-11-23 2011-05-26 Applied Nanostructured Solutions, Llc Cnt-infused fibers in thermoset matrices
EP2504155B1 (en) * 2009-11-24 2020-10-07 The Director General, Defence Research & Development Organisation (DRDO) Fiber reinforced polymeric composites with tailorable electrical resistivities and process for preparing the same
CA2780354A1 (en) * 2009-12-14 2011-11-17 Applied Nanostructured Solutions, Llc Flame-resistant composite materials and articles containing carbon nanotube-infused fiber materials
CN102905888B (zh) * 2009-12-18 2016-03-09 塞特克技术公司 赋予复合制品制造及其材料中所用的材料导电性的方法
US8549832B2 (en) * 2009-12-30 2013-10-08 MRA Systems Inc. Turbomachine nacelle and anti-icing system and method therefor
US8999453B2 (en) * 2010-02-02 2015-04-07 Applied Nanostructured Solutions, Llc Carbon nanotube-infused fiber materials containing parallel-aligned carbon nanotubes, methods for production thereof, and composite materials derived therefrom
US8283408B2 (en) * 2010-02-26 2012-10-09 Hexcel Corporation Thermoplastic-toughened cyanate ester resin composites with low heat release properties
GB201003592D0 (en) * 2010-03-04 2010-04-21 Rolls Royce Plc A component comprising a resin matrix
GB201010445D0 (en) 2010-06-22 2010-08-04 Hexcel Composites Ltd Improvements in composite materials
GB201009851D0 (en) * 2010-06-14 2010-07-21 Hexcel Composites Ltd Improvements in composite materials
US9017854B2 (en) 2010-08-30 2015-04-28 Applied Nanostructured Solutions, Llc Structural energy storage assemblies and methods for production thereof
WO2012091897A1 (en) * 2010-12-31 2012-07-05 Cytec Technology Corp. Method of fabricating a composite structure with a conductive surface
DE102011112518B4 (de) * 2011-05-27 2020-01-09 Airbus Defence and Space GmbH Verfahren zur Herstellung einer Oberflächenstruktur mit Blitzschutz sowie Fahrzeugbauteilherstellverfahren
US8668864B2 (en) * 2011-05-31 2014-03-11 MRA Systems Inc. Polymer composite materials and processes therefor
CN104115580A (zh) 2011-08-25 2014-10-22 洛德公司 雷击防护系统
MY163302A (en) * 2011-08-29 2017-09-15 Cytec Tech Corp Interlaminar toughening of thermoplastics
WO2013146229A1 (ja) * 2012-03-27 2013-10-03 三菱重工業株式会社 構造体用構造材
GB201206885D0 (en) 2012-04-19 2012-06-06 Cytec Tech Corp Composite materials
RU2520435C2 (ru) * 2012-05-30 2014-06-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) Полимерный нанокомпозит с управляемой анизотропией углеродных нанотрубок и способ его получения
US10102939B2 (en) * 2013-01-28 2018-10-16 The Boeing Company Conductive fiber reinforced polymer composition
US8998124B2 (en) * 2013-03-07 2015-04-07 Bell Helicopter Textron Inc. Aircraft with electrically conductive nanocoating
US9352829B2 (en) 2013-03-07 2016-05-31 Bell Helicopter Textron Inc. Aircraft with protective nanocoating
DE102013208215B4 (de) * 2013-05-06 2020-04-23 Technische Universität Braunschweig Konturveränderlicher Flügel und Verfahren zum Herstellen eines derartigen Flügels
FR3006235B1 (fr) * 2013-05-30 2015-11-20 Hexcel Reinforcements Element multicouche comprenant un materiau de renfort associe a une couche support par liaison electrostatique
CN103332686B (zh) * 2013-07-12 2015-03-11 中国科学院新疆理化技术研究所 一种三维石墨烯基泡沫材料的制备方法
CN103437158B (zh) * 2013-09-11 2016-06-01 常州第六元素材料科技股份有限公司 一种碳纤维复合材料及其制备方法
EP3049246A4 (en) 2013-09-24 2017-03-29 Henkel IP & Holding GmbH Pyrolized organic layers and conductive prepregs made therewith
CA2953910A1 (en) * 2014-07-28 2016-02-04 Toho Tenax Co., Ltd. Prepreg and fiber-reinforced composite material
CN107107537B (zh) * 2014-09-22 2020-03-10 塞特工业公司 具有高的z方向电导率的复合材料
GB2531522B (en) * 2014-10-20 2018-05-09 Bae Systems Plc Strain sensing in composite materials
US10688766B2 (en) 2014-11-25 2020-06-23 The Boeing Company Fabrication of composite laminates having thin interlayers
US9821530B2 (en) 2014-11-25 2017-11-21 The Boeing Company Composite laminate including interlayers with through-plane regions fused to fiber beds
CN104589743B (zh) * 2014-12-24 2017-06-06 中航复合材料有限责任公司 导电可设计的增韧用无纺布及复合材料
FR3033283B1 (fr) * 2015-03-02 2019-11-22 Gerflor Dalle ou lame electro-conductrice pour la realisation d'un revetement de sol
US9857248B2 (en) * 2015-06-16 2018-01-02 The Boeing Company Sensor system for laminated structures
FR3039923B1 (fr) 2015-08-04 2020-10-09 Abmi Sud Est Procede de fabrication d'un materiau composite
EP3334591B1 (en) * 2015-08-10 2021-11-03 Cytec Industries Inc. Prepreg material capable of providing lightning strike protection and burn-through resistance and method for its manufacture
US10670186B1 (en) * 2015-11-18 2020-06-02 Cornerstone Research Group, Inc. Fiber reinforced energetic composite
BR112018010824B1 (pt) 2015-11-30 2022-02-01 Cytec Industries Inc Material de superfície integrado eletricamente condutivo, estrutura compósita, e, método para formar uma estrutura compósita
CN105733243A (zh) * 2016-02-24 2016-07-06 江苏道勤新材料科技有限公司 一种导电塑料表带材料
CN105602234A (zh) * 2016-02-24 2016-05-25 江苏道勤新材料科技有限公司 一种亲肤型导电塑料表带材料
US10093041B2 (en) * 2016-04-11 2018-10-09 The Boeing Company Conductive pre-impregnated composite sheet and method for making the same
US10457410B2 (en) * 2016-04-27 2019-10-29 The Boeing Company Magnetic carbon nanotube cluster systems and methods
RU2617052C1 (ru) * 2016-06-07 2017-04-19 Олег Викторович Барзинский Композиционный углеродный наноматериал для замещения костных дефектов, способ его изготовления и имплантат из композиционного углеродного наноматериала
US10262476B2 (en) * 2016-12-02 2019-04-16 Ford Global Technologies, Llc Steering operation
TWI633020B (zh) * 2016-12-19 2018-08-21 巨大機械工業股份有限公司 碳纖維輪圈及其製造方法
US11225942B2 (en) * 2017-07-05 2022-01-18 General Electric Company Enhanced through-thickness resin infusion for a wind turbine composite laminate
EP3655581A1 (en) * 2017-07-21 2020-05-27 General Nano LLC Conductive broad good providing lightning strike protection
EP3775082B1 (en) 2018-03-28 2023-11-22 Zoltek Corporation Electrically conductive adhesive
JP7226450B2 (ja) * 2018-03-30 2023-02-21 東レ株式会社 プリプレグ、積層体、繊維強化複合材料、及び繊維強化複合材料の製造方法
JP7124390B2 (ja) * 2018-03-30 2022-08-24 三菱ケミカル株式会社 導電性プリプレグ、これを用いた複合材及び複合材積層体
US11152131B2 (en) * 2018-06-20 2021-10-19 The Boeing Company Conductive compositions of conductive polymer and metal coated fiber
WO2020008372A1 (en) 2018-07-03 2020-01-09 University Of Notre Dame Du Lac Polymer/exfoliated nano-composite films with superior mechanical properties
US10669436B1 (en) * 2018-11-16 2020-06-02 Conductive Composites Company Ip, Llc Multifunctional paints and caulks with controllable electromagnetic properties
JP6852725B2 (ja) * 2018-11-26 2021-03-31 日立金属株式会社 ケーブル及びハーネス
CN109598069B (zh) * 2018-12-06 2022-12-13 西安交通大学 考虑非线性阻抗特征的碳纤维复合材料雷电损伤评估方法
US12134238B2 (en) * 2018-12-21 2024-11-05 3M Innovative Properties Company Fiber-reinforced composite layup
CN109777095B (zh) * 2019-01-15 2020-06-30 西南交通大学 同时具有高韧性和高导热系数的复合材料、其制备方法、应用以及电子封装材料
US12421653B2 (en) 2019-10-29 2025-09-23 General Nano Llc Electrically-conductive broad good
US11969963B2 (en) 2020-01-28 2024-04-30 General Nano Llc Light-weight, highly-conductive repair material
WO2021222990A1 (en) * 2020-05-08 2021-11-11 Titomic Limited A composite structure
CN113909011B (zh) * 2020-07-10 2023-04-18 高利科技股份有限公司 碳棒的制备方法及其结构
CN112055434A (zh) * 2020-08-03 2020-12-08 天津大学 一种碳纤维与金属的连接结构及其连接方法
CN112706427B (zh) * 2020-12-08 2022-06-21 同济大学 雷击防护、电磁屏蔽及承载一体化航空材料及其制备方法
CN112758299B (zh) * 2020-12-24 2023-11-14 北京机电工程研究所 一种飞行器低回波散射边缘部件及其制备方法
US11841112B2 (en) * 2021-03-24 2023-12-12 Lockheed Martin Corporation Storage vessels with fiber composite reinforcement
EP4074887A1 (en) * 2021-04-16 2022-10-19 Murielle Schreck Metal-inside-fiber-composite and method for producing a metal-and-fiber-composit
WO2023069681A1 (en) * 2021-10-22 2023-04-27 Avient Corporation Multilayer article comprising metal, thermally conductive hybrid, and thermally conductive continuous fiber composite
CN114292130B (zh) * 2021-12-21 2022-11-15 山东工业陶瓷研究设计院有限公司 一种陶瓷件及其加工方法
CN114481638B (zh) * 2021-12-29 2024-02-02 合肥科天水性科技有限责任公司 一种可电加热的水性聚氨酯服装革及其制备方法
CN115558238B (zh) * 2022-09-22 2024-06-07 中国航空制造技术研究院 超混杂导电树脂、预浸料、复合材料及材料的制备方法
CN115384133B (zh) * 2022-09-22 2025-03-18 中国航空制造技术研究院 一种协同抗雷击复合材料及制备方法
CN115505260B (zh) * 2022-09-23 2024-03-19 国家纳米科学中心 一种复合材料制件、其闪电防护结构件、制备方法及应用

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0139193A2 (en) * 1983-09-12 1985-05-02 American Cyanamid Company Conductive fiber mat
RU2032278C1 (ru) * 1992-07-22 1995-03-27 Авиационный научно-технический комплекс им.А.Н.Туполева Аэродинамическая поверхность самолета
WO1999051494A1 (en) * 1998-04-04 1999-10-14 Bae Systems Plc Adhesively bonded joints in carbon fibre composite structures
RU2263581C2 (ru) * 2003-12-30 2005-11-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") Многослойное молниезащитное покрытие
FR2877001A1 (fr) * 2004-10-21 2006-04-28 Saint Gobain Vetrotex Fils de verre ensimes electro-conducteurs.

Family Cites Families (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4352142A (en) 1981-04-15 1982-09-28 The Boeing Company Composite aircraft structure having lightning protection
US4556591A (en) * 1981-09-25 1985-12-03 The Boeing Company Conductive bonded/bolted joint seals for composite aircraft
US4502092A (en) * 1982-09-30 1985-02-26 The Boeing Company Integral lightning protection system for composite aircraft skins
DE3301669A1 (de) * 1983-01-20 1984-07-26 Bayer Ag, 5090 Leverkusen Blitzschutzverbundmaterial
US4760493A (en) * 1985-09-30 1988-07-26 The Boeing Company Lightning protection system for composite material aircraft structures
JPS63145340A (ja) † 1986-12-06 1988-06-17 Toho Rayon Co Ltd 金属被覆炭素繊維含有プリプレグ
DE3789054T2 (de) * 1986-12-25 1994-07-07 Toray Industries Zähe Verbundmaterialien.
US4727451A (en) * 1987-01-06 1988-02-23 The Boeing Company Metallic conduction method and system for joined sections of composite structures
JPS63264637A (ja) * 1987-04-21 1988-11-01 Nisshinbo Ind Inc 導電性繊維膜構造材
JPS63294610A (ja) † 1987-05-27 1988-12-01 Showa Denko Kk 導電性成形板およびその製造方法
JPH01140800A (ja) † 1987-11-27 1989-06-01 Toho Rayon Co Ltd Ｅｍｉシールド用成形物
JP2992938B2 (ja) † 1990-11-13 1999-12-20 東邦レーヨン株式会社 繊維強化複合材からなる成形用型
JPH04267139A (ja) * 1991-02-22 1992-09-22 Nec Corp 炭素繊維強化複合材料プリプレグシート
GB9107766D0 (en) * 1991-04-12 1991-06-05 Short Brothers Plc A structural component
JPH04316996A (ja) * 1991-04-16 1992-11-09 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 航空機等のレーダ反射低減装置
US5370921A (en) * 1991-07-11 1994-12-06 The Dexter Corporation Lightning strike composite and process
KR930019736A (ko) * 1992-03-30 1993-10-18 마에다 카쯔노수케 프리프레그 및 섬유강화 복합재료
JPH06207033A (ja) * 1993-01-13 1994-07-26 Petoca:Kk 導電性プリプレグ
CA2125378A1 (en) † 1993-06-09 1994-12-10 James A. E. Bell Composition for lightning strike protection and improved electrical conductivity
KR100189169B1 (ko) * 1996-11-27 1999-06-01 윤덕용 몰폴로지 구배를 갖는 탄소섬유강화 복합재료
JPH11198260A (ja) * 1998-01-20 1999-07-27 Mitsubishi Electric Corp ハニカムサンドイッチパネル
EP1099541A4 (en) † 1998-05-26 2002-02-13 Mitsui Takeda Chemicals Inc MATERIAL FOR MOLDING A HEAT-RESISTABLE RESIN FILM, MANUFACTURING PROCESS AND MOLDED PRODUCT
JP4526651B2 (ja) * 1999-08-12 2010-08-18 富士通セミコンダクター株式会社 半導体装置
US6679667B2 (en) * 2001-02-28 2004-01-20 Northrop Grumman Corporation Hot melt fastener filler
US20030077515A1 (en) * 2001-04-02 2003-04-24 Chen George Zheng Conducting polymer-carbon nanotube composite materials and their uses
JP2004193497A (ja) * 2002-12-13 2004-07-08 Nec Electronics Corp チップサイズパッケージおよびその製造方法
DE602004002482T2 (de) 2003-05-30 2007-02-01 Bae Systems Plc Verbundstruktur-blitzschlagschutz
JP4341333B2 (ja) * 2003-07-23 2009-10-07 トヨタ自動車株式会社 樹脂−金属コンポジット層をもつ樹脂基体及びその製造方法
US7729100B2 (en) * 2004-11-11 2010-06-01 Gamesa Innovation & Technology, S.L. Lightning conductor system for wind generator blades comprising carbon fibre laminates
JP4752566B2 (ja) * 2005-03-25 2011-08-17 東レ株式会社 航空機用構造体
US7402269B2 (en) * 2005-10-25 2008-07-22 The Boeing Company Environmentally stable hybrid fabric system for exterior protection of an aircraft
US8962130B2 (en) 2006-03-10 2015-02-24 Rohr, Inc. Low density lightning strike protection for use in airplanes
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
US7790637B2 (en) * 2007-10-31 2010-09-07 Apple Inc. Composite laminate having an improved cosmetic surface and method of making same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0139193A2 (en) * 1983-09-12 1985-05-02 American Cyanamid Company Conductive fiber mat
RU2032278C1 (ru) * 1992-07-22 1995-03-27 Авиационный научно-технический комплекс им.А.Н.Туполева Аэродинамическая поверхность самолета
WO1999051494A1 (en) * 1998-04-04 1999-10-14 Bae Systems Plc Adhesively bonded joints in carbon fibre composite structures
RU2263581C2 (ru) * 2003-12-30 2005-11-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") Многослойное молниезащитное покрытие
FR2877001A1 (fr) * 2004-10-21 2006-04-28 Saint Gobain Vetrotex Fils de verre ensimes electro-conducteurs.

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2678043C1 (ru) * 2013-12-13 2019-01-22 Сайтек Индастриз, Инк. Композитные материалы с электропроводностью и устойчивостью к расслоению
RU2676623C1 (ru) * 2013-12-20 2019-01-09 Хексел Композитс Лимитед Композитная структура
RU2630515C1 (ru) * 2016-09-09 2017-09-11 Российская Федерация в лице Министерства промышленности и торговли Российской Федерации Способ обработки волокнистых армирующих наполнителей композиционных материалов
RU2816456C1 (ru) * 2023-04-03 2024-03-29 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ) Способ получения аппретированных углеволокон и полимерный композит на их основе

Also Published As

Publication number Publication date
JP2015091669A (ja) 2015-05-14
RU2010144034A (ru) 2012-05-10
BRPI0909075A2 (pt) 2020-06-23
US20140047710A1 (en) 2014-02-20
GB0805640D0 (en) 2008-04-30
ES2446946T3 (es) 2014-03-10
JP2011519749A (ja) 2011-07-14
WO2009118509A1 (en) 2009-10-01
US20110017867A1 (en) 2011-01-27
CN102046367A (zh) 2011-05-04
CN102046367B (zh) 2015-07-08
JP5730753B2 (ja) 2015-06-10
EP2271486B2 (en) 2021-01-27
EP2271486A1 (en) 2011-01-12
US8517300B2 (en) 2013-08-27
EP2271486B1 (en) 2013-12-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2496645C2 (ru) Усовершенствованные композитные материалы
CN107584843B (zh) 改进的复合材料
US20130330514A1 (en) Composite materials