[发明专利]用于复合结构的传导性表面材料

说明书

背景技术

纤维增强聚合物基质复合材料(PMC)是常用于需要抵抗侵蚀环境、高强度和/或低重量的应用中的高性能结构材料。这些应用的实例包括飞机组件(例如机尾、机翼、机身以及螺旋桨)、高性能汽车、船壳以及自行车骨架。

用于航天应用的复合结构部件通常包括表面膜，以在上漆前为复合结构提供所需的性能特性。所述表面膜是用以提升结构部件的表面质量，同时减少劳力、时间和成本。所述表面膜通常是在制造结构部件的过程中与纤维增强聚合物基质复合材料进行共固化。常规的基于环氧树脂的复合预浸体和表面膜因其绝缘性质而对电磁能(EME)事件(例如雷击(LS)、静电放电(ESD)和电磁干扰(EMI))呈现较差耐受性。环氧树脂所呈现的相对高电阻率(低导电率)会抑制雷击能量充分消散，从而导致蒙皮刺穿和底层复合结构剥离。另外，复合物表面上所生成的电荷可残留很长时间，从而提高了低相对湿度环境中会损伤电子系统的ESD风险和燃油箱蒸汽空间点火的风险。此外，基于环氧树脂的表面膜的不良导电性会抑制电荷载体迁移，其会削弱复合结构提供EMI屏蔽的能力。为了将雷击对复合结构的损伤降到最低，需提高复合结构的导电率，为飞机上的复合部件提供LS/ESD/EMI保护。然而，不希望并入会显著增加飞机总重量的传导性材料。此外，常规的表面膜对例如基于苯甲醇的溶液等用于脱漆目的的商业脱漆溶液非常不耐受。那些脱漆剂可能导致表面膜隆起和/或起泡，从而使得重漆过程更为麻烦。因此，需要一种重量轻，可以经受住使用常规脱漆溶液反复脱漆，并且也还能经受住暴露于紫外(UV)辐射的多官能性传导性表面材料。

发明内容

本发明提供一种电传导性表面材料，其是多层结构，所述多层结构是由厚度等于或小于3密耳(76.2μm)的极薄传导性层和形成于所述传导性层的至少一表面上的树脂膜构成。所述树脂膜是由基于环氧化物的可固化组合物形成，由此在固化时，所述固化树脂层具有≥180℃的玻璃化转变温度(T_g)，以及根据ASTM D-3363所测大于7H的表面铅笔硬度。

所述传导性表面材料可与纤维增强聚合复合衬底在250℉到355℉(120℃到180℃)范围内的温度下共固化形成复合结构。此外，所述传导性表面材料可以用以形成适用于自动化铺带(ATL)或自动化铺丝(AFP)的狭窄线带。

附图说明

由以下本发明各方面的详细描述连同描绘本发明各实施例的附图将更轻易理解本发明的特征。

图1示意性展示根据一个实施例的三层传导性表面材料的组装。

图2示意性展示根据一个实施例的复合结构，其上具有三层传导性表面材料。

具体实施方式

本文揭示一种重量轻，能够提供LS/ESD/EMI保护，可以经受住使用常规脱漆溶液反复脱漆，并且还能经受住暴露于紫外(UV)辐射的多官能性电传导性表面材料。与用于LS/ESD/EMI保护的常规传导性层压板相比，本文所揭示的传导性表面材料可以显著节省重量，比一些常规传导性层压板重量降低50％到80％。

所述传导性表面材料是一种多层结构，其包括极薄传导性层和形成于所述传导性层的两个相对表面至少一者上的可固化树脂膜。所述传导性层可以为固体金属箔或层或者碳层。在本说明书内，碳包括石墨。所述传导性层优选具有小于10mΩ，优选小于5mΩ的电阻率。此外，所述传导性层优选具有≤3密耳(76.2μm)，优选3μm到38μm的厚度。所述树脂膜每一面具有小于0.1psf(或500gsm)的膜重量，例如0.01到0.03psf(或50到150gsm)。在一个实施例中，所述传导性表面材料是一种三层结构，其包括夹于两树脂膜间的传导性层。所述两树脂膜可能具有相同的树脂组成或不同的树脂组成。在所述三层结构的一个实施例中，所述传导性层是厚度为3μm到5μm的微米薄金属箔，并且所述形成于所述金属箔每一面上的树脂膜具有0.01到0.03psf(或50到150gsm)的膜重量。举例来说，金属层/箔可以由金属，例如铜、铝、青铜或其合金等形成。

所述传导性表面材料可以通过使用常规的涂覆技术将可固化液体树脂组合物涂覆于传导性层(例如固体金属箔)的一个或两个表面上而制得。

或者，所述传导性表面材料可以通过将预制树脂膜层压到传导性层的一面上，形成双层结构或将两预制树脂膜层压到所述传导性层的相对表面上以形成三层结构而制得。