高性能熱塑性復合材料層壓制件及其制造的復合材料結構制造技術

一種耐火復合材料層壓制件，包括由內嵌于該復合材料層壓制件基質中的纖維所加強的熱塑性基質材料，其中，所述耐火復合材料層壓制件的熱塑性基質材料包括聚偏二氟乙烯(PVDF)。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術總體涉及復合材料層壓制件和由其制造的復合材料結構，尤其涉及高性能 熱塑性復合材料層壓制件，由其制造的復合材料結構，以及其制造方法。
技術介紹
復合材料的應用往往僅限于作為承受低到中等結構性負載的部件。然而，為了滿 足航空航天和普通運輸需求中諸如對耐腐蝕性、阻燃性、抗煙性和/或耐毒性的要求，需要 輕量、低成本及高性能的復合材料。此外，上述需求，尤其是與阻燃性要求相關的需求，也存 在于與發電、建筑、海陸運相關的領域，以及與諸如用于車輛或人員的護甲或防彈材料相關 的領域。 本專利技術實施方式可克服上述問題并解決上述領域的需求。
技術實現思路
根據本文所述的各個方面，提供一種耐火復合材料層壓制件，包括由內嵌于該復 合材料層壓制件基質內的纖維所加強的熱塑性基質材料。所述耐火復合材料層壓制件的熱 塑性基質材料包括聚偏二氟乙烯（PVDF)。 根據本文所述的其他方面，還提供一種耐火復合材料層壓制件，包括由內嵌于該 復合材料層壓制件基質內的纖維加強的聚合物基質材料。所述耐火復合材料層壓制件的聚 合物基質材料包括聚偏二氟乙烯（PVDF)、聚醚醚酮（PEEK)、聚苯硫醚（PPS)以及聚醚酰亞 胺（PEI)中的至少一種。 根據本文所述的其他方面，還提供一種包括耐火復合材料層壓制件的阻燃防彈板 體。所述復合材料層壓制件包括由內嵌于該復合材料層壓制件基質內的纖維所加強的耐火 聚合物基質材料，其中，所述阻燃防彈板體在投射物打擊至該板體時，可針對該投射物達到 NIJ標準護甲等級II-A、II、III-A、III及IV所規定的防護等級中的至少一種。 根據本文所述的其他方面，還提供一種具有第一面和第二面的阻燃防彈板體，該 板體包括擊打面部分，該擊打面部分包括多個第一層片，每個所述第一層片均包括置于第 一聚合物基質材料內的纖維，所述第一聚合物基質材料包括第一阻燃樹脂。所述阻燃防彈 板體還包括與所述擊打面部分相鄰的支撐部分，該支撐部分包括多個第二層片，每個所述 第二層片均包括位于第二聚合物基質材料內的纖維，所述第二聚合物基質材料包括第二阻 燃樹脂，其中，每一層片均與相鄰層片相粘合。【附圖說明】 圖1為包括芯體的根據實施方式的高性能復合材料結構立體示意圖。 圖1A為圖1所示高性能復合材料結構的放大示意圖。 圖2為圖1所示根據實施方式的芯體的立體示意圖。 圖3為可作為根據實施方式的所述復合材料結構層壓制件的層體/層片的非限制 性實施例示意圖。 圖4為用于制造諸如根據實施方式的所述復合材料結構的復合材料層壓制件的 裝置的總體示意圖。 圖5為包括根據實施方式的復合材料結構和/或層壓制件的冷藏拖車后視圖。 圖6為包括根據實施方式的復合材料結構和/或層壓制件的航空貨運集裝箱立體 圖。 圖7為包括根據實施方式的復合材料結構和/或層壓制件的鐵路貨運集裝箱立體 圖。 圖8為包括根據實施方式的復合材料結構和/或層壓制件的聯運集裝箱立體圖。 圖9所示為包括根據實施方式的復合材料結構和/或層壓制件的電池外殼。 圖10所示為包括根據實施方式的復合材料結構和/或層壓制件的電池盒。 圖11為根據實施方式的阻燃防彈板體的部分剖面立體示意圖。【具體實施方式】 本文中，專利技術人根據實施方式描述了高性能熱塑性復合材料層壓制件、由其制成 的高性能復合材料結構以及制造此類層壓制件及結構的方法。此類高強度層壓制件及結構 可提供一需求度極高的解決方案。其原因在于，專利技術人已進一步確定，可滿足例如航天航空 應用中的某些需要的某些樹脂非常昂貴且難于加工，該樹脂生產中通常需要特殊工藝，而 且還需后處理工藝才能制得成品。例如，市售烯烴樹脂中摻雜阻燃添加劑后通常會導致性 能損失，該損失的程度通常使得所制得最終結構的機械性能顯著降低。此外，此類材料通常 無法滿足航空航天及其他運輸行業的阻燃要求。因此，根據本專利技術實施方式，專利技術人已確定 如何諸如通過在熱塑性基質中將高性能阻燃樹脂的性能與高強度纖維相結合，從而生成在 機械特性方面具有高性能的復合材料，而且同時實現耐腐蝕性以及不產生火、煙以及毒性 的能力（例如，對火、煙及有毒物質的強抵抗性/阻滯性），從而滿足工業需求。 如下文中進一步詳述的，根據實施方式，公開一種由連續纖維加強的熱塑性材料 所構成的復合材料，該材料易于制造，而且提供尚強度重量比、尚耐沖擊性、尚耐疲勞性、尚 耐化學腐蝕性、高耐溫性、高阻燃性和/或低毒或無毒性，以及提供諸如商業用途所需的其 它特性。此外，還如下文中進一步詳述的，本專利技術實施方式中優選納入了對諸如E玻璃纖維 及S玻璃纖維等高強度纖維以及聚偏二氟乙烯（PVDF)樹脂的使用，以滿足對諸如高性能單 條帶型層壓制件、層片型層壓制件和/或夾芯板等形式的要求，從而例如提供可滿足諸如 航空航天領域要求的不致火、不生煙、無毒性的復合材料產品。此外，已經確定的是，例如 碳、酰胺、玄武巖和硼等材料也適合且優選應用于本文所公開的復合物材料。 專利技術人已進一步確定，在本文所公開的層壓制件的構造中使用單向條帶可提高所 述復合材料的機械性能，使其優于例如傳統編織型層壓制件的機械性能。此外，使用諸如玻 璃纖維等纖維可實現以低成本材料取代（如50%至85%質量百分比）旨在滿足抗煙、耐火 及耐毒性要求而使用的部分高成本樹脂（如PVDF)，并且可實現所需的機械性能。然而，需 進一步注意的是，如下文所述，本文所公開的所述層壓制件在采用條帶型層壓制件以及層 片型層壓制件等形式時，可實現提供強度及降低致火性的能力。一般而言，根據實施方式， 本文所公開的所述高強度加強型熱塑性材料及結構包括熱塑性基質材料、高強度加強纖維 以及必要時可采用的其它加強材料的組合。 現在參照附圖，本文所公開的一個方面涉及一種如圖1和圖1A所示的復合材料結 構10,包括：第一外層體/皮層12 ;第二外層體/皮層14 ;以及夾置于第一外層體12和第 二外層體14之間的芯體16。需要注意的是，芯體16并不一定需直接抵靠第一外層體12和 /或第二外層體14。舉例而言，如圖1和圖1A所示，還可在第一外層體12和第二外層體14 之間設置至少一個中間層體/皮層17。因此，根據實施方式，芯體16可例如夾置于兩個中 間層體17之間。此外，根據需求，還可使用更多或更少的中間層體17。作為另一可替代方 案，還可不使用中間層體17。 需首先注意的是，雖然結構10在圖1和圖1A中示為大致呈正方形的復合材料"夾 芯板"，然而復合材料結構10的結構并不限于此。根據最終用途制品，復合材料結構10可 制成任何合適的形狀、大小、厚度等。因此，包括所述層體/諸如其內的層壓制件12、14和 17,以及芯體16的復合材料結構10可制成任何合適的形狀、大小、厚度、尺寸等，而且可制 成任何合適的制品/產品結構。根據實施方式，下文在組分信息之后給出此類制品的更多 細節及示例。 圖1和圖1A所示芯體16包括合適材料，通常為泡沫。根據一種實施方式，所述泡 沫包括聚偏二氟乙烯（PVDF)泡沫，例如Zotek品牌的PVDF泡沫。然而，需要注意的是，根 據實施方式，芯體16可包括任何合適材料，包括本文中所描述的例如用于層體12、14和17 的材料及其任意組合。 就用于第一外層體12、第二外層體14、所述至少一個中間層體17以及本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種耐火性復合材料層壓制件，其特征在于，包括：由內嵌于該復合材料層壓制件基質中的纖維所加強的熱塑性基質材料，其中，所述耐火復合材料層壓制件的熱塑性基質材料包括聚偏二氟乙烯(PVDF)。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：愛德華·D·皮培爾，喬納森·斯皮格爾，本杰明·D·皮培爾，布魯諾·賴克，
申請(專利權)人：高登控股有限公司，
類型：發明
國別省市：美國;US