具有改善的耐火性的纖維增強復合材料及由其制成的結(jié)構(gòu)組件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種纖維增強復合材料（10），包含本體部分（12）和表面部分（14），所述本體部分（12）包含具有嵌入其中的增強纖維的本體基體，所述表面部分（14）包含多個充當“膨脹層”的層壓的第一層（20），其在火焰影響過程中膨脹和/或分層。優(yōu)選地，該表面部分（14）進一步包含多個不同于第一層（20）并充當“阻隔層”的層壓的第二層（22），其中膨脹層（20）和阻隔層（22）可以以交替順序排列（20-1、22-1、20-2、22-2）。本發(fā)明的材料（10）與傳統(tǒng)的纖維增強復合材料相比表現(xiàn)出改善的耐火性。
【專利說明】具有改善的耐火性的纖維增強復合材料及由其制成的結(jié)構(gòu) 組件
[0001] 本發(fā)明涉及可用于其中需要高強度-密度比的應用的纖維增強復合材料。例如， 這適用于飛行器如飛機和直升機的結(jié)構(gòu)組件。
[0002] 傳統(tǒng)纖維增強復合材料包含基體和嵌在其中的增強纖維。該基體通常是可能含有 特定添加劑的熱固化樹脂("樹脂體系")。該增強纖維通常以分別在灌注過程或預浸料坯過 程中處理的干燥或預浸漬的纖維氈形式提供。此類處理可以在成型工具(模具）中發(fā)生，在 所述模具中多個纖維氈例如機織織物或無折皺織物堆疊并固化以制造該纖維增強復合材 料。
[0003] 取決于用于生成該基體的材料，許多纖維增強復合材料具有防火性能，所述防火 性能對它們的應用而言不足。傳統(tǒng)材料如碳纖維增強塑料（CFRP)可能著火和燃燒，釋放熱 量、煙和有毒氣體。此外，在火焰造成的提高的溫度下，該結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)完整性降低。因此，負 載型復合結(jié)構(gòu)在遇到火時通常在短期內(nèi)坍塌。當存在的應力是壓縮力時這是特別值得注意 的，因為當該基體達到其軟化點時壓縮應力會降至非常低的值。
[0004] 因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種具有改善的耐火性的纖維增強復合材料。
[0005] 根據(jù)本發(fā)明，通過權(quán)利要求1所述的纖維增強復合材料實現(xiàn)該目的。從屬權(quán)利要 求涉及本發(fā)明的有利的實施方案和發(fā)展。
[0006] 本發(fā)明的纖維增強復合材料包括包含具有嵌入其中的增強纖維的本體基體的"本 體部分"和包含多個層壓的第一層的"表面部分"，所述表面部分在火焰影響過程中膨脹和 /或分層優(yōu)選高于100%且更優(yōu)選高于100%。在一個實施方案中，該表面部分與該本體部分 截然不同，即具有不同于本體的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)。
[0007] 在這種材料中，該本體部分可以具有現(xiàn)有技術(shù)中已知的任何類型的結(jié)構(gòu)。在一個 優(yōu)選的實施方案中，該本體部分是包含嵌在樹脂基體(本體基體）中的多個纖維材料層(例 如薄紗、無折皺織物、單向纖維等等）的多層結(jié)構(gòu)。該基體優(yōu)選是環(huán)氧體系，或任何其它樹 月旨，例如熱固化樹脂。此外，該基體可以是熱塑性塑料。在其它實施方案中，該本體基體是 基于苯并噁嗪或氰酸酯的體系。后一種基體材料在航空應用中特別令人感興趣。嵌在本體 基體中的該增強纖維，優(yōu)選以纖維氈形式布置，可以是碳纖維、玻璃纖維或其它纖維。
[0008] 對本發(fā)明而言必不可少的是：此類本體部分("本體復合材料")通過附加的防火層 補充，所述防火層例如為包含多個層壓層的單獨的表面部分("表面層壓件"）形式，該防火 層在火焰影響過程中膨脹和/或分層。這些層在下文中稱為"第一層"或"膨脹層"。
[0009] 此類表面部分或"表面層壓件"可以在片狀本體復合材料的一個或兩個表面上提 供，產(chǎn)生對下方的本體復合材料的火焰保護。在另一實施方案中，該"表面層壓件"具有與 "本體部分"相同的結(jié)構(gòu)，即具有嵌入其中的增強纖維并包含多個層壓的第一層，其在火焰 影響過程中膨脹和/或分層。由此，特別地，該"表面層壓件"可以與該"本體部分"相同。 [0010] 當暴露于火焰熱量時，該膨脹層將膨脹和/或分層。以這種方式，可以顯著降低導 熱性，由此延緩熱向下方本體部分的進展。由此，本發(fā)明的材料可以在更大程度上承受火 焰，并在延長的時間內(nèi)保持結(jié)構(gòu)完整性(在本體部分中）。 toon] 優(yōu)選地，該表面層壓件在箔(用于該表面層壓件）的情況下具有下方本體部分厚度 的至少1%、特別是至少2%的厚度，并且在纖維增強材料的情況下具有下方本體部分厚度的 最多20%的厚度。另一方面，該表面層壓件的厚度優(yōu)選小于下方本體部分厚度的100%、特別 是小于10%。但是，如上所述，"第一層"可以集成到該"本體部分"中，以使得該表面部分可 以與該本體部分相同。
[0012] 在一個實施方案中，至少一個膨脹層包含熱塑性膜。優(yōu)選地，該熱塑性塑料是選自 以下的聚合物：聚酰亞胺（PI)、聚醚酰亞胺（PEI)、聚醚砜（PES )、聚酰胺（PA)、聚酰胺-酰 亞胺（PAI)、聚砜（PSU)、聚苯砜（PPSU)、聚醚酮(例如PEEK、PEKK)、聚對苯二甲酸乙二醇 酯（PET)、聚乙烯（PE)、聚酯、聚醚酯（PEE)、聚酯酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA)、聚丙烯 (PP )、聚苯乙烯（PS )、聚氯乙烯（PVC)或其混合物。
[0013] 優(yōu)選地，選擇或改性該熱塑性塑料以使得其能夠在例如高于其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度或 熔融溫度的溫度下膨脹，所述溫度高于(例如200至240°C)制造過程中的加工溫度，并高于 隨后應用中的使用溫度。
[0014] 優(yōu)選地，該熱塑性塑料在小于400°C、優(yōu)選小于250°C的溫度下開始膨脹。在這種 情況下，該膨脹在火災的早期階段發(fā)生。
[0015] 該熱塑性塑料(或聚合物）膜可以是穿孔的(具有孔口，如小洞和/或狹縫）以允許 該基體材料在表面層壓件的制造過程中分布在整個表面層壓件中。例如，針或激光穿孔可 用于在該膜中生成合適的孔口，提高基體材料(例如環(huán)氧體系)的浸潤流動。為此，例如可以 提供六邊形或正方形的穿孔圖案(穿孔距離例如1至5厘米，穿孔直徑例如0. 5至2毫米)。 該膜的開縫或穿孔也可用于提高懸垂彎曲度，即提高懸垂性。
[0016] 在一個實施方案中，至少一個膨脹層包含纖維(優(yōu)選碳或玻璃纖維)，例如分散在 塑料膜中的短纖維，或為嵌在塑料中的無紡織物(例如絨頭織物）形式。也可以使用連續(xù)纖 維(單向或編織)。
[0017] 在一個實施方案中，至少一個膨脹層包含膨脹改性劑，例如發(fā)泡劑、可膨脹石墨和 /或磷產(chǎn)品(例如聚磷酸銨)。此類改性劑可以有利地促進各膨脹層的膨脹。
[0018] 在一個實施方案中，至少一個膨脹層具有5至300 Mm、優(yōu)選10至200 Mm、更優(yōu)選 20至130 Mm、特別是125 Mm的厚度。具有厚度為125 Mm或125±25 Mm的膨脹層的實施 方案的復合材料與具有較薄或較厚的膨脹層的復合材料相比具有較低的放熱率和延遲的 點燃性（ignites)。
[0019] 該表面層壓件可以包含例如一個、兩個、三個、四個或甚至更多個膨脹層。
[0020] 在一個優(yōu)選的實施方案中，該表面層壓件不僅由膨脹層(第一層）組成，還進一步 包含多個不同于該第一層的層壓層(第二層）。
[0021] 該第二層可以設計為具有降低熱傳遞的功能、防止氧氣（空氣）擴散至本體基體和 /或防止可燃產(chǎn)物從本體基體擴散至外部（點火區(qū))。因此，第二層在下文中也稱為"阻隔 層"。
[0022] 采用上述膨脹層和阻隔層，該表面層壓件可以具有由這兩種不同類型層組成的多 材料設計。
[0023] 優(yōu)選地，該膨脹層與該阻隔層以交替順序堆疊以形成該表面層壓件。特別地，此類 順序可以包含至少一個膨脹層和一個阻隔層，或例如至少兩個膨脹層和兩個阻隔層。一個 實例是順序阻隔-膨脹-阻隔-膨脹，其中該表面層壓件的外側(cè)優(yōu)選由阻隔層構(gòu)成，內(nèi)側(cè) (鄰接本體復合材料)優(yōu)選由膨脹層構(gòu)成。其它布置如為了協(xié)同效應的不同阻隔層的組合也 是可能的。另一種可能的布置是具有不同膨脹行為和/或不同膨脹溫度的膨脹層的組合以 優(yōu)化對下方本體材料的保護。另一種可能的布置是在阻隔層或/和膨脹層之間或在阻隔層 或/和膨脹層頂部的纖維增強熱塑性塑料或纖維增強樹脂層，其可被改性，以充當附加的 阻隔、膨脹、穩(wěn)定或結(jié)構(gòu)層。
[0024] 上述交替層還可以在整個材料厚度中使用。
[0025] 在一個實施方案中，至少一個阻隔層包含具有嵌入其中的增強纖維.的基體("表 面基體")。以這種方式，各阻隔層可以有利地提供該材料的機械強度?？梢允褂枚汤w維(例 如分散在表面基體中）或纖維毯（mat)形式的連續(xù)纖維（continuous fibers)。該表面基體 可以是與本體基體具有相同的材料(例如環(huán)氧樹脂)，或是另一種材料。在一個實施方案中， 該阻隔層包含具有連續(xù)纖維(例如碳纖維)、單向纖維或編織纖維的熱塑性膜，例如嵌在PEI 預浸料坯中。作為樹脂，可以使用例如氰酸酯或具有高無機物含量(例如硅）的樹脂。
[0026] 在一個實施方案中，至少一個阻隔層包含聚合物。例如，上述用于膨脹層的熱塑性 聚合物，特別是聚酰亞胺（PI)、聚酰胺-酰亞胺（PAI)、聚醚酮(例如PEEK、PEKK)或聚苯砜 (PPSU)可以用作生成阻隔層的材料。在暴露于熱的時候，后面的材料生成顯著量的煙灰(分 解產(chǎn)物)，這可以有利地提供上述阻隔效果。
[0027] 當熱塑性聚合物或熱固性聚合物用于阻隔層時，該聚合物也可以通過纖維材料 (短纖維或連續(xù)纖維）增強。
[0028] 替代此類纖維材料或與此類纖維材料一起，至少一個阻隔層可以包含分散在基體 中的無機或有機粒子。該基體還可以是樹脂基體。優(yōu)選使用具有小于1〇〇 Mm的平均粒度 的微粒，或具有至少一個小于1〇〇 nm的尺寸的納米粒子。在一個實施方案中，該阻隔層包 含無機物填充的環(huán)氧基體。優(yōu)選地，使用諸如頁硅酸鹽(層狀硅酸鹽）的無機粒子。但是各 阻隔層也可能用其它添加劑或填料改性。優(yōu)選地，使用有機粒子如有機磷化合物、鹵化化合 物、石蠟、起泡化合物和/或泡沸化合物、聚合物或軟木。在W0 2010/020237中，描述了粒 子(在熱塑性塑料中），其也可在本發(fā)明中用作阻隔層中的粒子。
[0029] 在另一實施方案中，至少一個阻隔層是金屬層。
[0030] 各阻隔層可以是穿孔的。為此，例如可以提供六邊形或正方形穿孔圖案（穿孔距離 例如1至5厘米，穿孔直徑0. 5至2毫米)。
[0031] 作為制造該纖維增強復合材料的方法，可以使用在纖維復合材料技術(shù)中公知的方 法與工具。實例是傳遞模塑法（RTM，"樹脂傳遞模塑")、真空灌注(如VAP、VARI等）和它們 的進一步發(fā)展(如SLI、LRI、BP-RTM)，以及"預浸料"。
[0032] 為了制造本發(fā)明的材料，隨后生成表面復合材料的層可以與隨后生成本體復合材 料的干燥的預成形坯或預浸料坯(一個或多個纖維材料層）在成型工具中堆疊在一起。隨 后，在干燥預成形坯的情況下，可以提供灌注法以灌注該干燥預成形坯，并且作為還可能是 表面部分層的情況，使用液體或半液體基體材料(例如樹脂，如環(huán)氧樹脂體系）灌注。最后， 固化過程(例如熱固化）可用于將所有層粘接在一起(分別為共固化或共粘接)。
[0033] 熱塑性膜還可以部分溶解以提高與樹脂的相互作用。
[0034] 在備選加工中，在將它們堆疊在成型工具中（預浸料過程）之前，至少一個(或全 部）生成該本體部分和表面部分的層可以用各基體材料"預浸料"（浸漬)。在這種情況下， 該膨脹層、阻隔層和本體層可以以所需次序放置在該工具中，并隨后固化(在壓力下)。
[0035] 優(yōu)選地，膨脹層與阻隔層在多層本體部分的一側(cè)或兩側(cè)上以交替順序堆疊。典型 布局是例如：阻隔-膨脹-阻隔-膨脹-本體。代替該實例中的兩個膨脹層和兩個阻隔層， 還可以使用更多(例如三個或四個）膨脹層和/或阻隔層，高至該層壓材料的100% (復合材 料)。
[0036] 在一個實施方案中，阻隔層與膨脹層在進行堆疊過程前預先結(jié)合。此類結(jié)合的膨 脹-阻隔-層可以提供"形成煙灰的膨脹層"。通常形成此類形成煙灰的膨脹層的技術(shù)是壓 延(在兩個熱塑性層的情況下)或"刮刀涂布"（在熱固性塑料與熱塑性塑料組合的情況下)。 [0037] 采用固化過程，完成該纖維增強復合材料。
[0038] 本發(fā)明的材料可以有利地用于形成用于飛行器，特別是用于飛機或直升機的結(jié)構(gòu) 組件。在一個實施方案中，該結(jié)構(gòu)組件是各飛行器的機身外殼或艙體部分。
[0039] 本發(fā)明的一個重要特征在于當并未處于膨脹狀態(tài)時，添加的材料(表面部分）可以 設計為能夠共享由例如下方(本體)結(jié)構(gòu)所攜帶的的負載。本發(fā)明的保護性層不會因此增加 該結(jié)構(gòu)的重量而不提高強度。
[0040] 本發(fā)明的另一重要特征在于當至少一個膨脹層包含以交替方式與阻隔層排列的 熱塑性膜時，盡管復合材料的引燃與現(xiàn)有技術(shù)狀態(tài)相比提早開始，但釋放的熱明顯更低，例 如取決于膨脹和/或阻隔層的厚度為大約30%至50%。換句話說，即使引燃開始更早，本發(fā) 明所述的復合材料的熱釋放和分解明顯低于現(xiàn)有技術(shù)的復合材料；此外，至該復合材料的 本體材料分解時的時間比現(xiàn)有技術(shù)中的時間長大約1. 5至2倍。因此，來自燃燒過程的熱 量釋放較晚，使得火焰蔓延更慢，發(fā)熱量更低，剩余機械性質(zhì)得以維持，因為材料的破壞較 少并較晚損壞。
[0041] 下面將參照附圖參考示例性實施方案描述本發(fā)明。在這些圖中： 圖1顯示了纖維增強復合材料的多層設計， 圖2顯示了在暴露于火焰過程中圖1的材料， 圖3顯示了暴露于火焰之前和過程中纖維增強復合材料以及參照物的多層設計的放 熱率vs.時間，和 圖4顯示了用于膨脹層的穿孔熱塑性膜。
[0042] 圖1是本發(fā)明的一個實施方案的纖維增強塑料復合材料塑料（FRCP) 10的示意性 橫截面圖。
[0043] 該材料10是二維伸展片狀材料，并由本體部分12和表面部分14組成。
[0044] 該本體部分12包含具有嵌入其中的增強纖維的本體基體。優(yōu)選地，該本體部分12 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)(其未詳細顯示在圖1中)是常規(guī)結(jié)構(gòu)。特別地，該本體部分12可以作為具有嵌 入其中的碳或玻璃纖維的常規(guī)環(huán)氧基體體系提供。該纖維可以例如以一個或優(yōu)選多個纖維 氈(機織或無紡織物）的形式提供，其用各環(huán)氧樹脂預先浸漬或在制造過程中灌注。在固化 步驟中，完成該制造過程，該本體部分12與該表面部分14已經(jīng)固化并粘接在一起。
[0045] 該表面部分14用于提高的火焰保護并至少由"膨脹層"（第一層）20-1、20_2并且 在所示實施例中還由"阻隔層"（第二層）22-U22-2組成。
[0046] 該膨脹層20與該阻隔層22以交替順序(膨脹-阻隔-膨脹-阻隔)布置在該本體 復合材料12頂部，由此形成在本體復合材料12被該表面層壓件14覆蓋的一側(cè)暴露于火焰 的情況下保護下方的本體復合材料12的"表面層壓件"。在這方面，不同于其中該本體復合 材料12僅在一側(cè)被覆蓋的所示實施例，該本體復合材料12還可以在兩側(cè)上被本文中描述 的類型的表面層壓件覆蓋。
[0047] 該表面層壓件14的火焰保護作用基本上依賴于該膨脹層20的特殊行為。也就是 說，當這些膨脹層20因暴露于火焰而被加熱(參照例如圖2中象征的火焰24)時，該膨脹層 20提高了它們的厚度(膨脹，例如通過某些類型的發(fā)泡）和/或失去其與相鄰層的粘結(jié)(分 層)。這種行為導致該表面層壓件14的導熱性降低，延遲了本體復合材料12中的溫度上升。
[0048] 圖2描述了在火焰（由火焰24象征）影響過程中的材料10。
[0049] 如可以從圖1與圖2的比較中看出的那樣，火焰造成該表面層壓件14嚴重(或至 少實質(zhì)上）膨脹，由此阻止了來自火焰的熱量朝向該本體部分12的進一步進展。
[0050] 在材料10的原始(完好)狀態(tài)中，該外膨脹層20-2與該外阻隔層22-2分別具有圖 1中顯示的厚度dl和d2。該本體復合材料的厚度指定為d0。
[0051] 在如圖2中所示的暴露(加熱)狀態(tài)中，該層20-2與22-2分別具有厚度dl'和d2' (該本體復合材料12的厚度指定為d0'）。在這種情況下，厚度dl'與原始厚度dl相比嚴重 提高。在實踐中，取決于膨脹層20-2的設計，厚度的提高導致了厚度dl'，其超過dl的厚 度10倍、優(yōu)選超過20倍。圖1和2并非按比例繪制。它們僅說明了火焰影響過程中該表 面層壓件14的定性改變。
[0052] 優(yōu)選地，該膨脹層20設計為在火災的早期階段過程中顯示出膨脹和/或分層效 果。有利地，這些層20在低于40(TC、優(yōu)選低于250°C的溫度下開始顯著膨脹和/或分層。
[0053] 由于在加熱過程中在材料10中將存在溫度梯度，熱引發(fā)的效果在外部區(qū)域(接近 該材料的表面）比在內(nèi)部區(qū)域中更強。這也顯示在圖2中，其中該內(nèi)膨脹層20-1也相對于 圖1中顯示的原始狀態(tài)膨脹，但是遠不及外膨脹層20-2。
[0054] 在顯示的實施例中，阻隔層22-1和22-2的厚度沒有顯著變化。該阻隔層22 (第 二層）不同于膨脹層20 (第一層）并用于阻止熱和/或氣體傳輸穿過這些層。在顯示的實 施例中，該阻隔層22特別防止氧氣由外部空氣擴散到該本體復合材料12的可燃基體，并防 止氣態(tài)可燃產(chǎn)物從本體復合材料12向外部擴散("點火區(qū)域")。
[0055] 在顯示的實施方案中，該膨脹層20各自由熱塑性膜構(gòu)成，該熱塑性膜例如由PEI 或PES制成，并含有發(fā)泡改性劑。在該實施例中，這些膜含有發(fā)泡劑以利于熱引發(fā)的厚度增 力口。此外或替代地，該膜還含有纖維材料，例如嵌在該熱塑性材料中的松散纖維或在熱塑性 膜中延伸的纖維氈。
[0056] 優(yōu)選地，各膨脹層20 (在該實施例中：20-1和20-2)具有5至100 Mm的厚度，當 加熱至其膨脹溫度(例如大約300°C或更低）時厚度提高至少10倍。
[0057] 在顯示的實施例中，該阻隔層22 (22-1和22-2)各自包含具有嵌入其中的增強纖 維的表面基體(例如樹脂)。在顯示的實施例中，使用分散在聚酰胺酰亞胺或聚酰亞胺基體 中的短纖維。在另一實施方案中，該表面基體的材料與該本體基體的材料相同(例如環(huán)氧樹 脂體系）。這可以便于復合材料10的制造，只要可以提供輸注過程以同時輸注該本體部分 12與該表面部分14。原則上，還可以使用在這些層中延伸的連續(xù)纖維而不是阻隔層22中 的短纖維。
[0058] 混入膨脹層20的任何類型的纖維將有利地提高該表面層壓件14的機械強度。這 使得所述實施例有別于發(fā)泡性與阻隔性火焰防護的常規(guī)的、確定的形式。
[0059] 圖3顯示了暴露于火焰之前和過程中纖維增強復合材料10以及參照物的多層設 計的放熱率vs.時間。
[0060] 在圖3的所示實施例中，使用厚度為4毫米的復合材料10的試樣或樣品。在該實 施例中使用兩個膨脹層20 (20-1、20-2)。該膨脹層20 (20-U20-2)的厚度為125 Mm。該 膨脹層20由熱塑性膜制成。在該實施例中使用聚醚酰亞胺。
[0061] 兩個阻隔層22(22-1、22-2)以交替順序與該膨脹層一起布置。該阻隔層22(22-1、 22-2)的厚度為250 Mm。該阻隔層22 (22-2、22-2)具有與本體部分12相同的材料，使得 阻隔層22 (22-U22-2)的厚度可以提高而不損失機械性質(zhì)。該本體部分12包含碳增強的 環(huán)氧樹脂。應注意的是，對具有不同于本體部分12的材料的阻隔層22 (22-U22-2)可以 實現(xiàn)類似結(jié)果。
[0062] 該膨脹層20 (20-U20-2)用具有矩形穿孔圖案的針頭穿孔。該穿孔距離為1厘 米，孔口 25直徑為1毫米。
[0063] 圖3顯示了前面提到的復合材料10的放熱率和參照物26的放熱率。參照物26 是本領域已知的常規(guī)本體材料，其不具有多層設計。該參照物的厚度為4毫米。
[0064] 如上所述的具有膨脹層20 (20-U20-2)和阻隔層22 (22-U22-2)的復合材料10 以及參照物26均加載25 kW/m2的熱通量。更高的熱通量是可能的；在那種情況下引燃時 間將更低，峰值熱釋放更高。
[0065] 在圖3中，放熱率顯示在縱軸上，時間顯示在平軸。參照物26在200至300秒引 燃并在500秒后在可燃材料耗盡后媳滅。
[0066] 對于復合材料10而言，如圖3中所示，最接近熱源的外膨脹層20-2在引燃前，即 在60秒前開始膨脹和/或分層。與參照物26相比，至引燃的時間減少。在引燃并用熱通量 加載該復合材料10之后200秒后，該外阻隔層22-2的可燃部分已經(jīng)耗盡和/或炭化。這 可以看做是熱釋放的第一峰P1，其顯著低于參照物26的熱釋放。
[0067] 在外阻隔層22-2的可燃部分已經(jīng)耗盡和/或炭化后，熱釋放降低，直到來自外膨 脹層20-2的保護降低，并且在膨脹層20-1和20-2之間的內(nèi)阻隔層22-1開始燃燒，使得熱 釋放再次提高至與第一峰P1尺寸大致相同的第二峰P2。
[0068] 在兩個阻隔層--外阻隔層22-2和內(nèi)阻隔層22-1均耗盡和/或炭化時，熱釋放 降低至最小值Min。在使用上述復合材料10并在相同條件下進行的某些測試中，在最小值 Min處觀察到火焰的熄滅。
[0069] 在膨脹層20-U20-2瓦解后，該材料的剩余部分(本體部分12)開始分解，并且熱 釋放再次提高至最大值Max。
[0070] 復合材料10的熱釋放的最大值Max低于參照物26的峰值放熱率，并降低直到在 大約800秒處本體部分12的可燃材料耗盡。
[0071] 在圖4中顯示了用于膨脹層20的穿孔熱塑性箔。
[0072] 針穿孔已經(jīng)用于在膜中生成孔口 25。提供六邊形穿孔圖案。穿孔距離為20毫米。 孔口 25是直徑為1毫米的孔。
[0073] 該纖維增強復合材料10的優(yōu)選用途是形成飛行器，特別是飛機或直升機的殼狀 結(jié)構(gòu)組件?？膳蛎洘崴苄运芰系慕诲e(膨脹層20)導致各結(jié)構(gòu)組件的顯著提高的防火性能。
[0074] 盡管在所述實施例中，該"本體部分"與該"表面部分"彼此可以區(qū)分，該交替的膨 脹層和阻隔層可以占該層壓材料(纖維增強復合材料）的高至1〇〇%。在這種情況下，該本體 部分與該表面部分具有相同的層結(jié)構(gòu)，或甚至可以是相同的。在此類材料中，特別是該阻隔 層可以由常規(guī)用于形成纖維增強復合材料的層形成。此外和替代地，也可以使用上述特定 阻隔層（也包括金屬等制成的阻隔層)。
[0075] 附圖標記列表 10 纖維增強復合材料 12 本體部分 14 表面部分 20 膨脹層 20-1 內(nèi)膨脹層 20-2 外膨脹層 22 阻隔層 22-1 內(nèi)阻隔層 22-2 外阻隔層 24 火焰 25 孔 26 參照物 P1 第一峰 P2 第二峰 Min 最小值 Max 最大值。
【權(quán)利要求】
1. 纖維增強復合材料（10)，包含： 一包含具有嵌入其中的增強纖維的本體基體的本體部分（12)，和 一包含多個層壓的第一層的表面部分（14)，其在火焰影響過程中膨脹和/或分層， 其特征在于至少一個第一層（20)包含熱塑性膜，并且其特征在于該表面部分（14) 進一步包含多個不同于該第一層（20)并與第一層（20)以交替順序排列的層壓的第二層 (22)。
2. 如前述權(quán)利要求任一項所述的材料，其中至少一個第一層（20)包含纖維。
3. 如前述權(quán)利要求任一項所述的材料，其中至少一個第一層（20)包含起泡改性劑。
4. 如前述權(quán)利要求任一項所述的材料，其中至少一個第一層（20)具有5至300 Mm、優(yōu) 選10至200 Mm、更優(yōu)選20至130 Mm、特別是大約125 Mm的厚度。
5. 如前述權(quán)利要求任一項所述的材料，其中至少一個第二層（22)包含具有嵌入其中 的增強纖維的表面基體。
6. 如權(quán)利要求1至4任一項所述的材料，其中至少一個第二層（22)包含聚合物。
7. 如權(quán)利要求1至4任一項所述的材料，其中至少一個第二層（22)包含具有分散于其 中的無機粒子的樹脂基體。
8. 如權(quán)利要求1至4任一項所述的材料，其中至少一個第二層（22)包含具有分散于其 中的有機粒子的樹脂基體。
9. 用于飛行器，特別是用于飛機或直升機的結(jié)構(gòu)組件，由根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所 述的材料（10)制成。
【文檔編號】B32B7/02GK104114357SQ201280060561
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2012年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月9日
【發(fā)明者】H.盧因格, M.許特, G.吉布森 申請人:伊德斯德國股份有限公司, 泰恩河畔紐卡斯爾大學