聚合物基復合材料的改進加工方法

專利名稱：聚合物基復合材料的改進加工方法
技術領域：
本發明公開的實施方案涉及聚合物基復合材料，具體而言，涉及從預浸料坯和預浸料疊層以及由其形成的復合材料中去除揮發性組分的方法。
背景技術：
纖維補強聚合物基復合材料(PMC)是高性能結構材料，通常用于需要高強度和/ 或低重量的應用中。這樣的應用的實例包括飛機構件(例如機尾、機翼、機身、螺旋槳推進器)、船體、和自行車框架。PMC包含纖維層，所述纖維層用基體材料例如聚合物樹脂粘合在一起。纖維增強基體，承受復合材料支撐的大部分負荷，而基體僅承受復合材料支撐的小部分負荷，并將負荷從斷裂纖維轉移至完整纖維。通過這種方式，PMC可以支撐比基體或纖維單獨支撐的更大的負荷。PMC可以用一層或多層預浸漬纖維層或預浸料層組成，其中在生產PMC之前，基體材料與纖維材料混合。預浸料鋪疊成層，是使預浸料纖維在所選擇的結構中取向的一層或多層預浸料層的組裝。疊層可以進一步經受熱、真空和壓力，以加固并使疊層成型為期望的復合部件。為了易于預浸料的生產，基體材料可以溶解在溶劑中。對于某些基體材料例如聚酰亞胺樹脂，溶劑通過為預浸料提供足夠的可塑性以采取模具的形狀和/或提供粘性而有利于模塑加工。復合材料加工的挑戰是達到低孔隙度復合材料。孔隙度對PMC是有害的，因為其可以削弱基體的機械性能，從而削弱PMC的機械性能。高孔隙度是用具有高濃度溶劑的預浸料生產PMC中特別面臨的問題。在一個實施例中，揮發性組分，如揮發性有機化合物 (VOC)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、和水，可以作為溶劑存在于基體中，或可以通過化學反應在基體中產生。具有較低沸點的揮發性組分可以連續進入氣相，并在預浸料的加工期間被捕獲，而具有較高沸點的揮發性組分可以在復合材料加工期間在液相中保留較長時間，并在復合材料中也被捕獲成為氣孔。然而，從PMC預浸料坯和預浸料疊層中去除揮發性組分是用預浸料坯和疊層制備 PMC中面臨的顯著問題。例如，盡管可以通過升高預浸料坯或預浸料疊層的溫度至預浸料坯或疊層中的溶劑在真空下沸騰的溫度，然而沸騰過程可導致樹脂從預浸料坯和疊層中顯著損失或流失。所述流失是有問題的，因為必須通過添加更多的樹脂至預浸料坯或疊層中來補償所述樹脂損失，這增加了生產PMC的成本。在另一方面，顯著的沸騰可導致纖維從其預定的方向上變形或起皺，潛在削弱了如此生產的PMC的機械性能。另外，還可能需要大量的時間或額外的加工步驟以去除期望量的溶劑，這進一步增加PMC的生產成本。

發明內容
在一個實施方案中，本發明提供了從成形的預浸料坯中去除揮發性組分以產生揮發性降低的預浸料的方法。所述方法包括，將不凝氣體流通入到外殼中的成形的預浸料坯的附近，其中所述氣體將一種或多種由成形的預浸料坯中產生的揮發性組分從成形的預浸料坯中帶走。在本方法的一些實施方案中，在處于不凝氣體流中時，至少一部分成形的預浸料坯或者位于模具的附近，或者與模具接觸。在另一個實施方案中，本發明提供形成揮發性降低的預浸料疊層的方法。所述方法包括將一個或多個成形預浸料坯添加至疊層中，以形成成形的預浸料疊層，而后依據上述從成形的預浸料坯中減少揮發性組分的方法減少揮發性物質。在另一個實施方案中，提供形成揮發性降低的預浸料疊層的方法，其中組裝一個或多個成形預浸料坯、揮發性降低的預浸料坯、預浸料疊層和/或揮發性降低的預浸料疊層的任何組合，其中一個或多個是揮發性降低的預浸料坯或揮發性降低的預浸料疊層，通過上述不凝氣體流進一步減少揮發性物質。在另一個實施方案中，提供揮發性降低的預浸料疊層。所述揮發性降低的預浸料疊層包含由依據上述方法制成的揮發性降低的疊層。在另一個實施方案中，提供制造纖維補強復合材料的方法。所述方法包括在外殼中的成形預浸料坯或預浸料疊層的至少一個表面附近通入不凝氣體流，以將至少部分從預浸料疊層中釋放的揮發性組分從臨近所述至少一個表面的位置去除。在另一個實施方案中，提供制造纖維補強復合材料的方法，其中一個或多個上述揮發性降低的疊層、成形的預浸料坯、預浸料疊層和/或揮發性降低的預浸料坯的任何組合，其中至少一個是揮發性降低的預浸料坯或揮發性降低的疊層，被組合并用真空、壓力和熱之一進行加固和固化成具有所選擇的形狀的纖維補強復合材料。在另一個實施方案中，提供纖維補強復合材料。所述復合材料包含一個或多個成形預浸料坯、揮發性降低的預浸料坯、預浸料疊層和/或揮發性降低的預浸料疊層的任何組合，其中至少一個是揮發性降低的預浸料坯或揮發性降低的疊層，其在施加熱、壓力、和真空中的至少一種下被加固形成纖維補強聚合物復合材料，基于纖維補強聚合物復合材料的總體積，其多孔性為約0-30體積％。在另一個實施方案中，提供揮發性降低的預浸料坯。揮發性降低的預浸料坯包括依據上述從成形的預浸料坯中去除揮發性組分的方法形成的揮發性降低的預浸料坯。在另一個實施方案中，提供促進組件的粘合劑粘合的方法。所述方法包括在兩個或多個組件的界面中引入粘合劑。所述方法還包括在界面或組件附近通入不凝氣體流，其中所述氣體將一種或多種產自粘合劑的揮發性組分從界面或組件中帶走。


圖1A-1I列舉了從成形的預浸料坯和預浸料疊層以及用其形成的復合材料中減少揮發性組分的方法的實施方案；圖2A-2B列舉了用成形預浸料和預浸料疊層附近的不凝氣體流從成形預浸料坯和預浸料疊層中減少揮發性組分的可能機理的一個實施方案；和圖3A-3C列舉了可以用于從預浸料坯和預浸料疊層中去除揮發性組分并用所述預浸料坯和疊層制造復合部件的外殼的實施方案。
具體實施例方式在此使用的術語“約”、和“基本上”表示接近所述量但仍表現出期望的功能或達到期望的結果的量。例如，術語“約”和“基本上”可以指在所述量的少于10%、少于5%、少于1%、少于0. 和少于0.01%以內的量。在此使用的短語“至少一部分”代表范圍可以從低于全部量到高達和包括全部量的量。例如，術語“至少一部分”可以指高于全部量的0.01%、0. 1%,1%>10%,20%,30%, 40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%、99%的量、和全部量的100%的量。在此使用的術語重量％或wt %具有本領域技術人員已知的通常含義。在此使用的術語“室溫”具有本領域技術人員已知的通常含義，可以包括約 160C (60 0F )至 38°C (100 0F )的溫度。在此使用的術語“纖維”具有本領域技術人員已知的通常含義，可以包括一種或多種適用于復合材料的補強的纖維材料。纖維可以采用顆粒、薄片、須狀、短纖維、連續纖維、 單纖維、粗纖維、束、片、板層、及其組合的形式。連續纖維還可以采用單向、多維(例如二維或三維)、無紡、紡織、針織、縫合、纏繞、和編織中的任意結構，以及卷曲纖維薄毯、氈墊、和短切薄氈的結構。紡織纖維結構可以包含多種具有低于約1000絲、低于約3000絲、低于約6000絲、低于約12000絲、低于約24000絲、低于約48000絲、低于約56000絲、和低于約 125000絲的紡織粗纖維。在另一個實施方案中，粗纖維可以通過十字粗纖維縫紉、引緯編織縫紉、或少量樹脂如熱塑性樹脂而固定。如果必要，纖維的組成可以不同。纖維組合物的實施方案可以包括，但不限于，玻璃、碳、芳族聚酰胺、石英、聚乙烯、聚酯、聚對亞苯基苯并雙噁唑(PBO)、硼、聚酰胺、和石墨、 碳化硅、氮化硅、Astroquartz 、Tyranno 、Nextel 、和 Nicalon 、及其組合。在此使用的術語“基體”、“樹脂”、和“基體樹脂”具有本領域技術人員已知的通常含義，可以包括一種或多種包含熱固性和/或熱塑性材料的化合物。實例可以包括，但不限于，環氧化物、環氧固化劑、酚醛塑料、酚類化合物、氰酸酯、聚酰亞胺(例如酰亞胺、聚酰亞胺、雙馬來酰亞胺(BMI)、聚醚酰亞胺)、聚酯、苯并噁嗪類化合物、聚苯并噁嗪類化合物、聚苯并噁嗪酮類化合物、聚苯并咪唑類化合物、聚苯并噻唑類化合物、酰胺、聚酰胺、酯、聚酯、 聚酰胺-酰亞胺、聚砜、聚醚砜、聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、氰酸酯、和聚醚酮類(例如聚醚酮(PEK)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)等)、及其組合、以及其前體。這些樹脂中的一些，例如聚酰胺和聚酰亞胺樹脂的加工，可以用活性或非活性封端化合物得到改善。封端化合物的實例可以包括，但不限于，納迪克或取代的納迪克化合物，如納迪克酰亞胺和烯丙基納迪克酰亞胺，乙炔基化合物和取代的乙炔基化合物，如苯乙炔基和鄰苯二甲酸苯乙炔基化合物以及烯烴化合物(olefuric compound) 0在此所述的基體可以另外包含添加劑。可以提供所述添加劑以影響基體的機械、 流變學、電、光學、化學、和/或熱性能的一個或多個。所述添加劑還可以包括與基體進行化學反應或不與基體反應的材料。添加劑可以是可溶性、不溶性或部分可溶性的任何組合。如果必要的話，所述添加劑的尺寸分布和幾何學也可以不同。例如，添加劑的尺寸可以為納米級尺度(約Inm-IOOnm)、微米級尺度(約IOOnm-IOO μ m)、和宏觀尺度，大于約100 μ m。在其它實例中，添加劑的幾何構成可包括，但不限于，顆粒、薄片、棒、纖維等。在其它實例中， 添加劑可以分布在基體的選擇區域內(例如，鄰近基體的表面或在層界面上)或者均勻分布或溶解在基體中。添加劑的實例可以包括，但不限于，有機或無機物質，如熱塑性塑料、橡膠、納米橡膠、熱固性樹脂、阻燃劑、紫外(UV)保護劑、增稠劑(例如Cabosil )，增強強度、粘度、損傷容限、韌性、抗裂性、耐磨性中的一個或多個的補強劑(例如橡膠、陶瓷、和/或玻
璃)ο在此使用的術語“固化”具有本領域技術人員已知的通常含義，可以包括聚合和/ 或交聯加工。固化可以通過包括但不限于，加熱、暴于紫外光下、和處于輻射下的加工來進行。在一些實施方案中，固化可以在基體內發生。在固化之前，基體還可以包含一種或多種在大概室溫下為液體、半固體、結晶固體、及其組合的化合物。在另一些實施方案中，可以在預浸料內配制和/或部分固化基體，以顯示所選擇的粘性。在一些實施方案中，加固和固化可以在一次加工中進行。在此使用的術語“加固”具有本領域技術人員已知的通常含義，可以包括其中樹脂或基質材料流動以占據纖維內或附近的空隙空間的加工。例如，“加固”可以包括，但不限于，基體流入纖維和預浸料等之間和其中的空隙空間。“加固”還可以在熱、真空、和施加壓力的一種或多種的作用下發生。在此使用的術語“浸漬”具有本領域技術人員已知的通常含義，可以包括在一個或多個纖維之間或附近引入基體材料。基體可以采用薄膜、粉末、液體、及其組合的形式。浸漬可以通過施加熱、壓力、和溶劑的一種或多種來促進。在此使用的術語“預浸料坯”具有本領域技術人員已知的通常含義，可以包括一個或多個纖維片材，其已經用基體材料完全或部分浸漬。基體還可以部分固化的狀態存在。在此使用的術語“成形的預浸料坯”具有本領域技術人員已知的通常含義，可以包括具有選擇的幾何構型的預浸料坯。所選擇的幾何構型可以包括平面幾何、在一維或多維上彎曲、及其組合。在一個實施方案中，預浸料坯可以通過浸漬具有所選擇的幾何構型的纖維預制體而成形。在其它實施方案中，預浸料坯可以從第一幾何構型變形為第二幾何構型。 在一些實施方案中，預浸料坯具有足夠的完整性，以使成形的預浸料坯可以在不受限制的變形后保持選擇的幾何構型。在其它實施方案中，預浸料坯可以通過一個或多個模具或其它成形裝置變形并限制在適當位置上。在一個非限制性實施方案中，成形的預浸料坯可以包括具有足夠褶皺的預浸料坯，以符合模具或其它成形裝置的至少一部分，從而采用所選擇的幾何構型。在此使用的術語揮發性降低的預浸料坯包括已經處于不凝氣體流中的成形預浸料坯，以從成形預浸料坯中去除選擇量的揮發性組分。在一些實施方案中，揮發性降低的預浸料坯中的揮發性組分的濃度可以為小于約30wt%。在其它實施方案中，對于揮發性降低的預浸料坯，可以是小于約IOwt%。在此使用的術語“預浸料疊層”和“成形的預浸料疊層”具有本領域技術人員已知的通常含義，可以包括多個彼此相鄰放置的預浸料坯。在一些實施方案中，疊層中的預浸料坯可以彼此間選擇性取向放置。例如，考預浸料疊層可以包括具有單向纖維結構的預浸料坯，纖維的取向相對疊層的維度，如長或寬，為0°、90°，或者選擇的角度Θ，及其組合。另外可以理解的是，在一些實施方案中，具有任何結構組合的預浸料坯，如單向和多維，可以組合形成預浸料疊層。預浸料疊層可以通過置于模具或其它限制裝置之上、之中或附近而成形。預浸料疊層的其它實施方案可以包括多個成形的預浸料坯同樣彼此相鄰放置。
在另一個實施方案中，預浸料疊層可以用穿線材料縫合在一起以抑制預浸料坯從選擇的方向上的相對運動。預浸料疊層可以通過下列技術制造，所述技術包括但不限于，手工鋪疊、自動帶式鋪疊(ATL)、高級纖維鋪放(AFP)、和纖維纏繞、樹脂膜溶滲(RFI)或樹脂傳送模塑(RTM)。預浸料疊層或揮發性降低的預浸料疊層還可以包括其它材料，非限制性實例為蜂巢、泡沫芯層、或其它材料，例如金屬硬化劑。在此使用的術語“揮發性降低的疊層”和“揮發性降低的預浸料疊層”包括在外殼中已處于不凝氣體流中以從成形預浸料疊層中去除選擇量的揮發性組分的成形的預浸料疊層。在一些實施方案中，揮發性降低的預浸料疊層的揮發性組分的濃度可以小于約 30wt%。揮發性降低的預浸料疊層的其它實施方案可以包括含多個揮發性降低的預浸料坯的預浸料疊層。在另一個實施方案中，揮發性降低的預浸料疊層可以是成形預浸料坯、揮發性降低的預浸料坯、疊層、和/或揮發性降低的疊層的任何組合，其中至少一個的揮發性組分已通過上述不凝氣體流而減少。在另一個實施方案中，在組裝后，揮發性降低的預浸料疊層的揮發性組分可以具有通過不凝氣體流進一步減少。在此使用的術語“揮發性組分”和“揮發性物質”具有本領域技術人員已知的通常含義，可以包括具有的蒸汽壓使得至少一部分揮發性組分可以在高達約300°C的溫度下蒸發的化合物。實例可以包括，但不限于，溶解在基體樹脂中的氣體(例如空氣、氮氣、氧氣、 水)；溶劑，其包括但不限于醇、氯化溶劑、碳氫化合物、二甲基甲酰胺和N-甲基吡咯烷酮 (NMP)；以及通過反應產生的化合物，如醇、有機酸、無機酸、水、和其它揮發性物質。本發明公開的實施方案提供用于從成形的預浸料坯、預浸料疊層和/或揮發性降低的預浸料疊層中去除揮發性組分的方法。本發明公開的其它實施方案提供由揮發性降低的預浸料坯和揮發性降低的預浸料疊層形成的復合材料。在一個實施方案中，一個或多個成形的預浸料坯、預浸料疊層和/或揮發性降低的疊層置于外殼內，鄰近成形的預浸料坯、 預浸料疊層和/或揮發性降低的疊層的至少一個表面通入不凝氣體，并同時或先后從外殼中去除。任選的是，可以施加熱、壓力和/或真空之一，以利于揮發性物質的去除。適合的不凝氣體的實例可以包括，但不限于，空氣、氮氣、氧氣、氖、氬、甲烷、乙烷、乙烯、丙烷、氫氣、氦氣、及其組合。不凝氣體流通過至少增加揮發性組分去除的速率和/或完全性而有助于揮發性組分如溶劑從成形的預浸料坯、預浸料疊層或揮發性降低的預浸料疊層中去除。 在一些實施方案中，成形的預浸料坯、預浸料疊層或揮發性降低的預浸料疊層可處于熱、壓力、真空、及其組合中，以進一步有助于揮發性組分的形成和去除。其中至少一個如上所述被降低揮發性的成形的預浸料坯、揮發性降低的預浸料疊層、揮發性降低的預浸料坯和預浸料疊層的組合還可以進一步處于加熱、加壓和/或真空以形成復合材料結構。在一些實施方案中，在去除揮發性組分時發生的基體樹脂從成形的預浸料坯或預浸料疊層中的損失例如流失，可以用不凝氣體流降低。與過量流失相關的附加效應，例如基體通路和氣流的堵塞，也可以通過使用不凝氣體以從成形的預浸料坯、預浸料疊層和揮發性降低的預浸料疊層中去除揮發性組分而得到改善。例如，在一些實施方案中，基于去除揮發性組分之前的基體固體的總重量，當依據本發明公開的實施方案制造揮發性降低的預浸料坯或揮發性降低的預浸料疊層時，約0-30wt %的基體固體可能流失。如所討論的，不凝氣體流可以增加揮發性組分如溶劑從成形的預浸料坯、預浸料疊層或揮發性降低的預浸料疊層中的去除速率或完全性。不受特殊理論的限制，揮發性物質的去除從而可以導致基體粘度以比不用不凝氣體流達到的更快的速率上升，抑制了基體從成形的預浸料坯、預浸料疊層或揮發性降低的預浸料疊層的流動。在另一個實施方案中，揮發性組分的去除可以導致基體樹脂組分形成晶體，這可以進一步抑制流失，并可以促進層到層的揮發性物質的傳輸。 有益地是，通過在成形的預浸料坯、預浸料疊層或揮發性降低的預浸料疊層中保持基體更大比例的起始體積，需要的用以補償流失的過量基體的體積減少，這降低了制造復合材料組分的成本。在其它實施方案中，使用不凝氣體流以從成形的預浸料坯、預浸料疊層或揮發性降低的預浸料疊層中去除揮發性組分可以抑制復合部件中的線向不正的纖維的發展。當預浸料坯或成形的預浸料坯在預浸料疊層中堆疊時，纖維通常為了強度而以選擇的取向排列。不受理論的限制，可以相信，當基體組分揮發并從成形的預浸料坯、預浸料疊層或揮發性降低的預浸料疊層中產生時，過量的揮發性組分可以在成形的預浸料坯、預浸料疊層或揮發性降低的疊層中產生，如果其產生速率大于其從成形的預浸料坯、預浸料疊層或揮發性降低的疊層中的去除速率時，則施加使纖維位移的壓力。位移的纖維還可能進一步起皺， 因為其在位移后往往不會平置。纖維的位移和起皺都可以使纖維偏離其預期的取向，并可減弱復合材料的強度。通過以足夠的速率從成形的預浸料坯或預浸料疊層中去除揮發性組分，在成形的預浸料坯、預浸料疊層或揮發性降低的疊層中積累的過量氣體的量，在揮發性物質減少、加固和/或固化期間可以被大大降低，從而降低了纖維在加固和固化期間位移的可能性。在一個實施方案中，纖維的位移可以通過紡織纖維結構的單向纖維或連續纖維相對于選擇的方向的角度來量化。例如，適當排列的纖維相對于選擇的方向的角度約為0°。 在一些實施方案中，纖維的位移可以通過顯微鏡表征。在其它實施方案中，使用不凝氣體流以從成形的預浸料坯、預浸料疊層或揮發性降低的疊層中去除揮發性組分可以簡化制造過程。例如，成形的預浸料坯、預浸料疊層或揮發性降低的疊層可以處于不凝氣體流以及熱、壓力和/或真空的組合中，以促進成形的預浸料坯、揮發性降低的預浸料疊層或預浸料疊層的基體中的揮發性組分進入氣相，從成形的預浸料坯、揮發性降低的預浸料疊層或預浸料疊層中產生，并從成形的預浸料坯或和預浸料疊層中帶走。有利的是，一個這樣的操作可以去除與單獨通過施加熱和壓力相當量的揮發性物質，但以更快的速率或更高的完全性達到。在其它實施方案中，使用不凝氣體流以從成形的預浸料坯或預浸料疊層中去除揮發性組分可以生產比傳統上的更大、更復雜的復合材料。隨著復合部件的尺寸的增大，用于形成復合部件的成形的預浸料坯、預浸料疊層或揮發性降低的疊層中的基體材料的體積也增大，導致相比于更小的復合部件，更大量的基體從成形的預浸料坯、預浸料疊層或揮發性降低的疊層中流失。而且，相比于較小的復合部件，需要顯著更多的時間來從大型復合部件的預浸料疊層中去除揮發性組分。通過在裝有成形的預浸料坯、預浸料疊層或揮發性降低的疊層的外殼中通入不凝氣體流，通過成形的預浸料坯、預浸料疊層或揮發性降低的疊層顯示出的基體的流失量，和/或從成形的預浸料坯、預浸料疊層或揮發性降低的疊層中去除揮發性組分所需的時間可以減少，有利于生產大型復合部件并降低多孔性和/或流失。 公開的實施方案的這些優勢和其它優勢下面將詳細討論。圖1A-1I列舉了制造揮發性降低的預浸料坯、揮發性降低的預浸料疊層、和用所述揮發性降低的預浸料坯和揮發性降低的預浸料疊層形成的復合材料的方法的實施方案。 依據該實施方案，圖1A-1I的方法可以包括較少的或額外的步驟，如果必要的話，這些步驟可以不同的次序進行，而不偏離公開的實施方案的范圍。在一個實施方案中，圖1A-1B，可以通過將固體、半固體薄膜、粉末和液體的形式的基體100浸漬到纖維102中，在施加或不施加熱、壓力和/或真空的情況下來制造預浸料坯 104。浸漬可以用許多技術實施，包括但不限于，溶液法，如溶液浸涂和溶液噴涂，熔融加工法，如直接熔融和薄膜壓延，和樹脂遷移(RTM)，真空輔助樹脂遷移(VARTM)或樹脂薄膜溶滲(RFI)。這些方法用于將至少一部分纖維102以可流動或可延展的狀態與基體100接觸， 并用基體100浸漬纖維102。為了易于鋪疊加工，在基體浸漬期間和/或其后，可通過基體樹脂的溶劑含量來調節預浸料坯的粘性。在溶液浸涂法中，纖維102可以穿過溶于溶劑中的基體固體浴。隨著纖維102通過浴時，其攜帶一定量的基體固體，所述量隨一些因素例如纖維102通過浴的速度以及基體固體在浴中的濃度而變化。在溶液噴涂法中，將所選擇的量的基體固體噴涂在纖維102 上。在溶液法的每種情況下，浸漬的纖維102可以在處于浴或噴涂后加熱，以顯著調節溶劑含量，和例如調節預浸料坯的處理。在直接熔融法中，在高溫下，將基體100作為涂層直接提供在纖維102上。在施涂的溫度下，基體100是足夠可以流動的，以浸漬至少一部分纖維102。或者，在薄膜壓延中， 將基體100由熔融體或溶液流延成薄膜。隨后將纖維102夾在一個或多個基體薄膜之間， 并壓延以將基體薄膜加工到纖維102中。在每種情況下，浸漬的纖維102可以加熱和/或可以添加溶劑以顯著調節溶劑含量，和例如調節預浸料坯的韌性。在RTM和VARTM中，將基體100注射到模具或含有纖維102的模具中。纖維102 提供為含有小于期望量的基體100的干纖維預型體或預浸漬預型體。而后將基體100在用或不用載體溶劑的情況下引入到模具中。在重力、壓力和毛細作用(RTM)或重力、毛細作用和真空(VARTM)的影響下，基體100進入纖維102中。在RFI中，使用薄膜提供樹脂，并通常置于纖維的附近，如在模具或真空袋中。預浸料坯104的纖維含量可以不同，如申請所述。在一個實施方案中，基于預浸料坯104的總重量，纖維102的重量分數可以為約20-80Wt%。如果必要的話，預浸料坯104中的基體100的含量和組成也可以不同。在一個實施方案中，基于預浸料坯104的總重量，預浸料坯104中基體固含量可以為約20-80wt%。在一個實施方案中，多種溶劑可能是有利的。非限制性的實例為甲醇和丙醇的混合物，其中不同的沸點使得揮發性物質的產生更可控，使得成形的預浸料坯、預浸料疊層和/或揮發性降低的疊層不易受層和纖維移動的影響。另一個非限制性實例為3或4種溶劑的混合物。基體100還可以包含一種或多種載體溶劑，其降低基體100的粘度，有利于預浸料坯的浸漬和操作。實例可以包括，但不限于，醇、氯化溶劑、烴、N-甲基吡咯烷酮(NMP)和二甲基乙酰胺。在一些實施方案中，基于預浸料坯104的總重量，存在于預浸料坯104中的溶劑的濃度為約l-60Wt%。如此形成的預浸料坯在溶劑減少之前進一步成形。在一個實施方案中，預浸料坯 104可以通過具有選擇的幾何構型的纖維預型體的浸漬而成形。所選擇的幾何構型可以包含平面幾何、在一維或多維上彎曲、及其組合。在其它實施方案中，預浸料坯104可以從第一幾何變形為所選擇的第二幾何。在一些實施方案中，預浸料坯104可以具有足夠的完整性，使得預浸料坯在不受限制地變形后，可以保持選擇的幾何構型。在其它實施方案中，預浸料坯104可以通過模具116或其它成形裝置限制在適合的位置上。如果需要的話，模具 116還可以包含紋理和/或其它表面特征和厚度特征。在一個非限制性實施方案中，成形預浸料坯可包括具有足夠褶皺(drape)的預浸料坯，以符合模具或其它成形裝置的至少一部分，從而采用選擇的構型。如圖ID所示，成形的預浸料坯104A可以置于外殼110中，例如真空袋、或烘箱或壓機中，并處于不凝氣體112流中，用于去除至少一部分揮發性組分114以形成揮發性降低的預浸料坯106。例如，在一個實施方案中，當處于不凝氣體112流中時，預浸料坯104可以通過將至少一部分預浸料坯104置于模具116附近或與其接觸而成形。在一些實施方案中，將成形的預浸料坯104A放入到外殼110中用于降低揮發性， 如圖1D。。在其它的實施方案中，成形的預浸料坯104A可以在外殼110中制備。例如，可以將干燥的成形纖維預型體放入到外殼110中，并用基體100浸漬，形成成形的預浸料坯 104A。在另外的其它實施方案中，成形的預浸料坯104A可以含有比選擇的量少的基體100， 并在模具113中用另外的基體100進一步浸漬，以形成成形的預浸料坯104A。可以將不凝氣體流112注入，并從外殼110中移出，以從成形的預浸料坯104A中減少揮發性組分114的含量，并得到如圖ID中的揮發性降低的預浸料坯106。在一個實施方案中，可以將不凝氣體112以選擇的速率通入并從含有成形的預浸料坯104A的外殼110 中移出，持續選擇的時間，以產生揮發性組分的濃度小于成形的預浸料坯104A的揮發性降低的預浸料坯106。在另一個實施方案中，不凝氣體112可以選擇的速率通入到成形預浸料坯104A的至少一個表面附近，持續選擇的時間，產生揮發性組分的濃度小于成形的預浸料坯104A的揮發性降低的預浸料坯106。不凝氣體112可以包括的氣體物質包括，但不限于，空氣、氧氣、氮氣、氖、氬、甲烷、乙烷、乙烯、丙烷、氫氣、氦、及其組合。可以用不同的方式將不凝氣體112通入并從外殼110中移出。在一個實施方案中， 可以連續將不凝氣體112通入并從外殼110中移出。在其它實施方案中，可以用分步方式， 而不是以連續流，將不凝氣體112加入并從外殼110中移出。如果必要的的話，用于通入和從外殼110移出不凝氣體112的入口和出口可以相同或不同。如此形成的揮發性降低的預浸料坯106可以用于形成揮發性降低的預浸料疊層 122。在一個實施方案中，一個或多個揮發性降低的預浸料坯106可以堆疊形成揮發性降低的預浸料疊層122(圖1E)。在另一個實施方案中，揮發性降低的預浸料疊層122可以包含一個或多個揮發性降低的預浸料坯106和/或揮發性降低的預浸料疊層122和/或成形的預浸料坯104A和/或預浸料疊層120(圖1E)。在另一個實施方案中，揮發性降低的預浸料疊層122可以完全由若干個揮發性降低的預浸料坯106構成。在上述圖IE的實施方案中， 揮發性降低的操作是任選的，只要至少一個是揮發性降低的預浸料坯106或揮發性降低的疊層122。在圖1H-1I的可選的實施方案中，揮發性降低的預浸料疊層122通過在預浸料疊層120上，而不是上述討論的任何組合上，實施上述揮發性降低操作而形成。在這種情況下，必須使用揮發性降低的方法生產揮發性降低的預浸料疊層122。在其它實施方案中，上述關于成形的預浸料坯104A的揮發性降低的方法可以在揮發性降低的預浸料坯106或揮發性降低的預浸料疊層122上單獨進行，或與成形的預浸料坯104A或預浸料疊層120組合進行，而無需限制。例如，揮發性降低的預浸料坯106和揮發性降低的預浸料疊層122可以通過暴露于不凝氣體122流中而重復進行揮發性降低，以得到選擇的揮發性物質含量。如果必要的話，在揮發性降低過程中，從成形的預浸料坯104A或成形的預浸料疊層120或揮發性降低的疊層122中去除的揮發性組分的量可以不同。在一個實施方案中， 揮發性降低的預浸料坯和揮發性降低的預浸料疊層106、122可以包含約0-99%的含在成形的預浸料坯104A、預浸料疊層120或揮發性降低的疊層122中的揮發性組分。即，在形成揮發性降低的預浸料坯106和揮發性降低的預浸料疊層122時，在成形的預浸料坯104A、成形的預浸料疊層120或揮發性降低的疊層122中的約1-100%的揮發性物質含量被去除。 在其它實施方案中，在去除選擇量的揮發性組分后，在揮發性降低的預浸料坯106和揮發性降低的預浸料疊層122中的基體的粘度高于揮發性降低前的成形的預浸料坯104A、預浸料疊層120或揮發性降低的疊層122中的基體粘度。在其它實施方案中，揮發性降低的預浸料坯106和揮發性降低的疊層122的某些組分可能結晶，這可以促進例如層到層的揮發性物質運動。在另一個實施方案中，可以將孔、洞或滲透引入到預浸料坯104、成形的預浸料坯 104A、預浸料疊層120、揮發性降低的預浸料坯106和/或揮發性降低的疊層122中，以促進層到層的揮發性物質運動大于0. Imm或小于20mm。不受理論限制，可以相信，在一些實施方案中，基體100中的至少一部分揮發性組分變成氣體114，如揮發性溶劑和/或其它揮發性反應產物，其穿過成形的預浸料坯和成形的預浸料疊層104A、120的內部204到達外表面，如外表面202A，如圖2A所示。鄰近成形的預浸料坯104A或預浸料疊層120、或揮發性降低的疊層122的至少一個外表面，如外表面 202A的不凝氣體122流促使產生的氣體114從成形的預浸料坯104A、預浸料疊層120或揮發性降低的疊層122中離開，并排出到外殼110外。如此形成的揮發性降低的預浸料坯和揮發性降低的預浸料疊層106、122可以具有選擇量的溶劑和其它揮發性物質，其有利于復合部件124的加工。基于成形的預浸料坯 104A的總重量，成形的預浸料坯的溶劑含量為約l-50wt%，例如約15wt%。基于揮發性降低的預浸料坯106的總重量，揮發性降低的預浸料坯106的溶劑含量為約0-40wt%，例如小于10wt%。成形的預浸料坯104A中的基體粘度也小于揮發性降低的預浸料坯106或揮發性降低的預浸料疊層122中的基體粘度。依據參數包括，但不限于，成形的預浸料坯或預浸料疊層104A、120的尺寸和幾何形狀，不凝氣體122的流速可以不同。在一些實施方案中，不凝氣體的添加和去除方式可以不同。在一個不凝氣體112的連續流的實施方案中，流速可以大于0. 001ml/seco在其它實施方案中，流速可以為約0. 001-1000ml/s。圖3A-3C更詳細地例舉了外殼110的實施方案。在一些實施方案中，可以構造外殼Iio以為外殼提供熱300、壓力302、真空、及其組合。在其它實施方案中，可以在通入不凝氣體112流之前、期間和/或之后，為外殼110提供熱300、壓力302、和/或真空，以利于揮發性組分從成形的預浸料坯104A或預浸料疊層120中去除。在其它實施方案中，還可以使用外殼110提供熱300、壓力302和真空的任何組合，以利于脫揮發分的預浸料坯105、預浸料疊層122的加固和固化，形成復合部件124，如圖1E-1F所示。例如，如圖3A的實施方案所示，外殼110可以包含能夠為經歷揮發性降低的成形的預浸料坯104A、揮發性降低的預浸料坯106、預浸料疊層120、或揮發性降低的預浸料疊層122施加熱300、壓力302和真空的至少一個的結構，如烘箱和高壓釜。在另外的實施方案中，可以構建外殼110用于置入能夠施加熱、真空和/或壓力的裝置，例如烘箱、高壓釜和 /或壓機。例如，在一個實施方案中，可以將不凝氣體112流通入烘箱中的成形的預浸料坯 104A、揮發性降低的預浸料坯106或預浸料疊層120、或揮發性降低的疊層122中，以分別得到揮發性降低的預浸料坯或揮發性降低的疊層106、122。隨后，可以將揮發性降低的預浸料坯或揮發性降低的層壓材料106、122轉移到高壓釜或壓機中，用于加固和固化形成復合部件124。在另一個實施方案中，可以在高壓釜或壓機中，在壓力下分別制造揮發性降低的預浸料坯或揮發性降低的預浸料疊層106、122。在脫揮發分期間，加熱成形的預浸料坯104A、揮發性降低的預浸料坯106、預浸料疊層120、或揮發性降低的疊層122的實施方案中，最終溫度可以依據成形的預浸料坯 104A、揮發性降低的預浸料坯106、預浸料疊層120、或揮發性降低的疊層122的組成，并還可以包括約等于基體100中的至少一種溶劑的沸點的溫度。例如，當降低含有乙醇的成形的預浸料坯104A、揮發性降低的預浸料坯106、預浸料疊層120、或揮發性降低的疊層122中的揮發性物質時，溫度可以等于約190 T -230下。在另一個實施方案中，溫度可以包括大于基體100的至少一種溶劑的沸點的70 %，大于75 %、大于80 %、大于85 %、大于90 %、或大于95%的溫度。在一些實施方案中，在脫揮發分期間緩慢加熱成形的預浸料坯104A、揮發性降低的預浸料坯106、預浸料疊層120、或揮發性降低的疊層122可能是有利的，因為長時間的加熱可以使得產生的氣體有時間擴散出成形的預浸料坯104A、揮發性降低的預浸料坯106、 預浸料疊層120、或揮發性降低的疊層122，并通過不凝氣體112流去除。在一些實施方案中，加熱速率可以為約0. 01-50C /min。有利的是，通過選擇相對于基體100中的溶劑的沸點的最終溫度和/或加熱速率，可以抑制導致纖維102的位移的溶劑和揮發性物質的沸騰或快速產生。在其它實施方案中，外殼110可以能夠施加真空和/或支持施加的真空。例如， 外殼110還可以包含本領域內公知的真空封套或真空袋306，其形成大致氣密的區域，在其中可以放置成形的預浸料坯104A、揮發性降低的預浸料坯106、預浸料疊層120、或揮發性降低的疊層122。施加的真空可以通過真空源與外殼110的氣體出口 304相連來提供。在揮發性組分從成形的預浸料坯104A、揮發性降低的預浸料坯106、預浸料疊層120、或揮發性降低的疊層122中去除時，施加的真空還可以不同或保持恒定。例如，可以通過真空封套306支持約ImmHg或更低的真空。在一些實施方案中，在不凝氣體流動期間，可以使用 350-750mmHg的真空。在其它實施方案中，真空可以更低。在其它實施方案中，外殼110可以能夠施加和/或支持壓力302。施加的壓力302 可以通過壓力源與外殼Iio相連來提供。在揮發性組分從成形的預浸料坯104A、揮發性降低的預浸料坯106、預浸料疊層120、或揮發性降低的疊層122中減少時，施加的壓力302還可以不同或保持恒定。例如，可以施加的壓力為約大氣壓至4000psi。在其它實施方案中，外殼110可以包含一個或多個能夠在揮發性物質減少和固化期間抑制基體100從成形的預浸料坯104A、揮發性降低的預浸料坯106、預浸料疊層120、或揮發性降低的疊層122中流出的結構。例如，屏障314可以位于成形的預浸料坯104A、揮發性降低的預浸料坯106、預浸料疊層120、或揮發性降低的疊層122的側面附近，以抑制基體100從成形的預浸料坯104A、揮發性降低的預浸料坯106、預浸料疊層120、或揮發性降低的疊層122的側面流出。或者，流失屏障或隔離物322可以位于成形的預浸料坯104A、揮發性降低的預浸料坯106、預浸料疊層120、或揮發性降低的疊層122的上表面和下表面的至少一面附近，以抑制基體從成形的預浸料坯104A、揮發性降低的預浸料坯106、預浸料疊層 120、或揮發性降低的疊層122的上表面和下表面流出。可以通過氣體入口 310將不凝氣體112流注入外殼110中，并由氣體出口 304從含有成形的預浸料坯104A、揮發性降低的預浸料坯106、預浸料疊層120、或揮發性降低的疊層122的外殼中移出。在一些實施方案中，氣體出口 304可以與真空源成流體連通，使得真空可以施加在成形的預浸料坯104A、揮發性降低的預浸料坯106、預浸料疊層120、或揮發性降低的疊層122上。在其它實施方案中，氣體入口 310的位置可以使得成形的預浸料坯104A、揮發性降低的預浸料坯106、預浸料疊層120、或揮發性降低的疊層122插入在氣體入口 310和真空口 304之間，如圖3A中所示。這種構造使得通過真空源施加的真空能夠促使不凝氣體112沿著鄰近成形的預浸料坯104A、揮發性降低的預浸料坯106、預浸料疊層 120、或揮發性降低的疊層122的至少一個表面附近的路徑從氣體入口 310附近到氣體出口 304。在另外的實施方案中，可以在大約相同的位置將不凝氣體112注入并從外殼110中移出ο可以用不同的方式將不凝氣體112注入和/或從外殼110中移出。在一個實施方案中，不凝氣體112的注入和從外殼110中移出可以同時連續進行。在另一個實施方案中， 不凝氣體112的注入和從外殼110中移出可以順序或分步進行。例如，不凝氣體112可以首先被通入到外殼110中，隨后，可以給外殼112通風以從外殼110中移出不凝氣體。在其它實施方案中，外殼110可以包含一個或多個使不凝氣體112流過成形的預浸料坯104A、揮發性降低的預浸料坯106、預浸料疊層120、或揮發性降低的疊層122附近的結構。例如，模具116、116A可以具有多個沖洗孔312，如圖3A中所示。沖洗孔312可以包含穿過116、116A的管道，所述管道可以輸送氣體如產生的氣體114和不凝氣體112通過模具116、116A。沖洗孔312可以進一步與成形的預浸料坯104A、揮發性降低的預浸料坯106、 預浸料疊層120、或揮發性降低的疊層122的平面約垂直和/或約平行取向。那么有益的是，甚至當一個或多個模具116、116A與成形的預浸料坯104A、揮發性降低的預浸料坯106、 預浸料疊層120、或揮發性降低的疊層122的外表面接觸時，所述多個沖洗孔312可以使不凝氣體112和產生的氣體114在成形的預浸料坯104A、揮發性降低的預浸料坯106、預浸料疊層120、或揮發性降低的疊層122附近運動，有利于從成形的預浸料坯104A、揮發性降低的預浸料坯106、預浸料疊層120、或揮發性降低的疊層122中去除揮發性組分。在其它實施方案中，如圖3A中所示，可以將任選存在的通氣閥置于流失屏障或隔離物322與真空封套306之間。不凝氣體流可以穿過所述通氣閥。通氣閥可以是玻璃纖維、聚酯、聚酯等。在其它實施方案中，如圖:3B中所示，真空封套306可以從外殼110中省去。在這種情況下，不凝氣體112流可以通過外殼110的壁內的氣體入口 310A和通風口 310B進入和離開外殼110。類似圖3A中所示的氣體入口 310和真空口 304，氣體入口 310A和氣體通風口 310B的位置可以使得成形的預浸料坯104A、揮發性降低的預浸料坯106、預浸料疊層 120、或揮發性降低的疊層122插入在氣體入口 310A和氣體通風口 310B之間。通過保持氣體通風口 310B的壓力低于氣體入口 310A，在氣體入口 310A和氣體通風口 310B之間的壓力梯度可促使不凝氣體112沿著成形的預浸料坯104A、揮發性降低的預浸料坯106、預浸料疊層120、或揮發性降低的疊層122的至少一個表面附近流動，將產生的氣體114從成形的預浸料坯104A、揮發性降低的預浸料坯106、預浸料疊層120、或揮發性降低的疊層122中帶走，并增加從成形的預浸料坯104A、揮發性降低的預浸料坯106、預浸料疊層120、或揮發性降低的疊層122中去除揮發性組分的速率和完全性。在另外的實施方案中，氣體入口 310A 和氣體通風口 310B可以組合，注入不凝氣體和從外殼110中移走不凝氣體112的操作可以順序進行。在一個實施方案中，成形的預浸料坯104A、揮發性降低的預浸料坯106、預浸料疊層120、或揮發性降低的疊層122可以進一步被模塑成不含空腔。例如，成形的預浸料坯 104A、揮發性降低的預浸料坯106、預浸料疊層120、或揮發性降低的疊層122可以用可滲透模具隔離物或流失屏障322覆蓋，其中對產生的氣體144從成形的預浸料坯104A、揮發性降低的預浸料坯106、預浸料疊層120、或揮發性降低的疊層122中逃逸幾乎沒有阻力。這種構造還可以使用重力、彈力、張力帶、或其它機械裝置，如果成形的預浸料坯104A、揮發性降低的預浸料坯106、預浸料疊層120、或揮發性降低的疊層122具有彎曲率的話。然后可將成形的預浸料坯104A、揮發性降低的預浸料坯106、預浸料疊層120、或揮發性降低的疊層 122置于烘箱中并加熱。氣體和揮發性物質很容易通過從成形的預浸料坯104A、揮發性降低的預浸料坯106、預浸料疊層120、或揮發性降低的疊層122中快速擴散而被去除。而后可以將脫揮發分的預浸料坯和脫揮發分的疊層106、122轉移到壓機、真空外殼或封套或者高壓釜中，用于加固和/或固化形成復合部件。在用多步減少揮發性物質期間，將成形的預浸料坯104A、揮發性降低的預浸料坯106、預浸料疊層120、或揮發性降低的疊層122加到疊層120、122中的情況下，這樣的實施方案可能是有利的。在其它實施方案中，圖3C，成形的預浸料坯104A、揮發性降低的預浸料坯106、預浸料疊層120、或揮發性降低的疊層122可以進一步與多個由泡沫、蜂巢、或其它材料形成的芯320組合。在從成形的預浸料坯104A、揮發性降低的預浸料坯106、預浸料疊層120、 或揮發性降低的疊層122中去除揮發性組分之前或期間，芯320可以位于預浸料坯104A、 106附近。例如，芯320可以位于一個或多個成形的預浸料坯104A、揮發性降低的預浸料坯 106、預浸料疊層120、或揮發性降低的疊層122的一側附近。或者，芯320可以位于相鄰的預浸料坯104、106之間。揮發性組分可以用類似于上述討論的方式從具有芯320的成形的預浸料坯104A、 揮發性降低的預浸料坯106、預浸料疊層120、或揮發性降低的疊層122中去除。在一些實施方案中，成形的預浸料坯104A、揮發性降低的預浸料坯106、預浸料疊層120或揮發性降低的疊層122，模具116，和芯320可以位于真空封套306內。在另外的實施方案中，真空封套306可以省去。將不凝氣體112流注入外殼110中，并流過模具116，芯320，成形的預浸料坯104A、揮發性降低的預浸料坯106、預浸料疊層120或揮發性降低的疊層122，及其組合附近。成形的預浸料坯104A、揮發性降低的預浸料坯106、預浸料疊層120、或揮發性降低的疊層122中的揮發性組分可以自發地產生氣體114或在處于熱300、壓力302、和/或真空下而產生氣體114，并穿過成形的預浸料坯104A、揮發性降低的預浸料坯106、預浸料疊層 120、或揮發性降低的疊層122，模具116，和/或芯320。當產生的氣體114遇到不凝氣體 112流時，至少一部分產生的氣體114被不凝氣體112流從成形的預浸料坯104A、揮發性降低的預浸料坯106、預浸料疊層120、或揮發性降低的疊層122中帶走。模具116和芯320還可以有助于降低成形的預浸料坯104A、揮發性降低的預浸料坯106、預浸料疊層120、或揮發性降低的疊層122中的揮發性組分和基體100的容量。例如，在一個實施方案中，模具116和芯320可以類似流失屏障或隔離物或322的方式發揮作用。在其它實施方案中，模具116和芯320的作用可以類似通氣層，保持真空封套306到真空源的通路。所述通路使得不凝氣體112和產生的氣體114從真空封套306中移出，而不會被可能另外存在的障礙而減慢。通路還使得能夠在預浸料坯104A、揮發性降低的預浸料坯106、預浸料疊層120、或揮發性降低的疊層122上施加近似連續的真空和/或壓力302。可以理解的是，減少預浸料坯104A、揮發性降低的預浸料坯106、預浸料疊層120、 或揮發性降低的疊層122中的揮發性組分的過程可以在任何時間中斷和/或重新開始。在一個實施方案中，一個或多個預浸料坯104A、揮發性降低的預浸料坯106、預浸料疊層120、 或揮發性降低的疊層122可以位于外殼110中，用不凝氣體112流去除揮發性組分，如上所述，而揮發性物質去除過程可以在從預浸料坯104A、揮發性降低的預浸料坯106、預浸料疊層120、或揮發性降低的疊層122中去除期望量的揮發性組分之前被中斷。在其它實施方案中，可以將另外的預浸料坯104A、揮發性降低的預浸料坯106、預浸料疊層120、或揮發性降低的疊層122加到已經存在于外殼中的那些中，而脫揮發分過程可以重新開始。如圖IE的另一個實施方案所示，可以使用揮發性降低的預浸料坯106或揮發性降低的預浸料疊層122形成復合部件124。加固過程可以用至少熱、壓力和真空之一，以促使基體100流進至少一部分位于揮發性降低的預浸料坯106或揮發性降低的疊層122之內或之間的空隙。在外殼110包含高壓釜的實施方案中，揮發性降低的預浸料坯106或揮發性降低的預浸料疊層122可以處于熱300、真空、和/或壓力302中，以加固揮發性降低的預浸料坯106或揮發性降低的預浸料疊層122成為復合部件124，并固化基體102。在外殼110 包含烘箱的實施方案中，揮發性降低的預浸料坯106或揮發性降低的預浸料疊層122可以處于熱中，無需壓力，以加固揮發性降低的預浸料坯106或揮發性降低的預浸料疊層122成為復合部件1 并固化基體102。在外殼包含真空封套306的實施方案中，揮發性降低的預浸料疊層122可以處于真空和/或熱中，以加固揮發性降低的預浸料坯106或揮發性降低的預浸料疊層122成為復合部件124。在外殼110包含模具116、116A的實施方案中，揮發性降低的預浸料坯106或揮發性降低的預浸料疊層122可以進一步用模具116、116A模塑和/或壓塑，以加固揮發性降低的預浸料坯105或揮發性降低的預浸料疊層122成為復合部件1 。揮發性降低的預浸料坯106或預浸料疊層122的加固和固化完成后，形成的復合部件124的多孔性基于復合材料的總體積為約0-30體積％。在其它實施方案中，還可以使用在此討論的揮發性物質減少的方法，以利于粘合劑的粘結。粘合劑，如聚酰亞胺樹脂粘合劑，可以包含醇和更高沸點的溶劑例如NMP。粘合劑還可以包含載體，例如玻璃纖維、或Astroquartz 。粘合劑可以位于固化或未固化部件， 例如復合部件124，和/或蜂窩或泡沫芯之間，以形成套件。組裝的套件可以具有施加真空、 壓力或加熱的至少一個的能力。如這里所述，通過將部件/粘合劑體系處于在部件間的界面附近的不凝氣體流或通過套件的不凝氣體流，隨后進行加固和固化，可以減少界面多孔性。
實施例提供下列實施例用于證明公開的脫揮發分的預浸料坯、脫揮發分的疊層、和由其形成的復合材料的實施方案的優勢。例如，如下所述，實施例顯示，不凝氣體流使氣體從預浸料疊層中的去除更有效，并產生更低的流失和樹脂損失和/或在加固和固化后得到多孔性降低的復合材料。這些實施例用于舉例說明的目的，不應當被解釋為限制公開的實施方案的范圍。實施例1-用和不用不凝氣體流制造的碳纖維/聚酰亞胺復合材料由在圖3A中描述的外殼中的成形的預浸料疊層，用任選存在的通氣孔，制造三個碳纖維/環氧復合材料試驗1、試驗2、和試驗3。試驗2和試驗3的成形的預浸料疊層處于不凝氣體流中，結合熱和真空壓力，以利于揮發性組分從成形的預浸料疊層中去除。為了比較，試驗1的成形的預浸料疊層不處于不凝氣體流中。隨后，用熱、真空、和壓力的組合固化揮發性降低的疊層。觀察到，用試驗2和試驗3中的脫揮發分的預浸料坯形成的部件顯示基本上沒有流失或樹脂損失，而不用不凝氣體流形成的部件，試驗1，顯示了約5wt%的樹脂損失。表1實施例1的測試參數和結果
權利要求
1.一種形成揮發性降低的預浸料坯的方法，所述方法包括用外殼圍繞至少一個成形的預浸料坯；將不凝氣體流通入到所述外殼中的至少一個成形的預浸料坯附近；在該至少一個成形的預浸料坯上施加壓力、真空或熱中的至少一種，以從該至少一個成形的預浸料坯中產生一種或多種揮發性組分；和從外殼中移出至少一部分所述不凝氣體；其中所述不凝氣體將所述一種或多種揮發性組分從至少一個成形的預浸料坯中帶走。
2.權利要求1的方法，其中通入所述不凝氣體流直到所述成形的預浸料坯的基體的粘度更高。
3.權利要求1的方法，其中所述不凝氣體包括空氣、氮氣、氧氣、氖、氬、甲烷、乙烷、乙烯、丙烷、氫氣、或氦氣、以及它們的組合。
4.權利要求1的方法，其中所述不凝氣體流的速率為約0.OOl-lOOml/s。
5.權利要求1的方法，其中通入至少一部分不凝氣體和從外殼中移出至少一部分不凝氣體和揮發性組分是同時進行的。
6.權利要求1的方法，其還包括在通入不凝氣體流之前，在所述外殼中制造所述成形的預浸料坯。
7.權利要求1的方法，其中所述外殼包括高壓釜或烘箱。
8.權利要求1的方法，其中所述外殼包括真空袋、模具、或壓模中的至少一個。
9.權利要求1的方法，其中所述成形的預浸料坯的基體包括環氧化物、環氧固化劑、酚醛塑料、酚類化合物、氰酸酯、酰亞胺、聚酰亞胺、酯、聚酯、苯并噁嗪類化合物、聚苯并噁嗪類化合物、聚苯并噁嗪酮類化合物、聚苯并噁唑類化合物、聚苯并咪唑類化合物、聚苯并噻唑類化合物、聚酰胺、聚酰胺-酰亞胺、聚砜、聚醚砜、聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、氰酸酯、或聚醚酮、其組合、以及其前體中的任一種。
10.權利要求9的方法，其中所述基體還包含乙炔基端基、納迪克馬來酰亞胺端基、烯丙基納迪克端基、或烯屬端基。
11.權利要求9的方法，其中基于形成前的所述至少一個成形的預浸料坯的總重量，在揮發性降低的預浸料坯的形成期間，少于10wt%的基體流失。
12.權利要求1的方法，其還包括將得到的一個或多個揮發性降低的預浸料坯加固成復合材料，其中基于一個或多個加固的揮發性降低的預浸料坯的總體積，所述復合材料具有的多孔性為約0-約30VOl%。
13.一種形成揮發性降低的預浸料疊層的方法，所述方法包括用外殼圍繞多個成形的預浸料坯、揮發性降低的預浸料坯、預浸料疊層和揮發性降低的預浸料疊層；將不凝氣體流通入到所述外殼中的多個成形的預浸料坯、揮發性降低的預浸料坯、預浸料疊層和揮發性降低的預浸料疊層的附近；在所述多個成形的預浸料坯、揮發性降低的預浸料坯、預浸料疊層和揮發性降低的預浸料疊層上施加壓力、真空或熱中的至少一種，以從至少一個成形的預浸料坯中產生一種或多種揮發性組分；和從外殼中移出至少部分所述不凝氣體；其中所述不凝氣體將所述一種或多種揮發性組分從多個成形的預浸料坯、揮發性降低的預浸料坯、預浸料疊層和揮發性降低的預浸料疊層中帶走。
14.權利要求13的方法，其還包括將得到的揮發性降低的預浸料疊層加固成復合材料，其中基于加固的揮發性降低的預浸料疊層的總體積，所述復合材料具有的多孔性為約 0-約 30vol%。
15.一種制造纖維補強復合材料的方法，所述方法包括用外殼圍繞成形的預浸料坯、揮發性降低的預浸料疊層和預浸料疊層中的至少一個；將不凝氣體流通入到所述外殼中的至少一個成形的預浸料坯或預浸料疊層的附近；在所述至少一個成形的預浸料坯或預浸料疊層上施加壓力、真空或熱中的至少一種， 以從至少一個成形的預浸料坯或預浸料疊層中產生一種或多種揮發性組分；和從外殼中移出至少部分所述不凝氣體，其中所述不凝氣體將所述一種或多種揮發性組分從至少一個成形的預浸料坯或預浸料疊層中帶走；以及加固得到的至少一個揮發性降低的預浸料坯或揮發性降低的預浸料疊層，形成具有所選擇的形狀的纖維補強復合材料。
16.權利要求15的方法，其中當處于所述不凝氣體流中時，成形的預浸料坯、揮發性降低的預浸料坯和預浸料疊層的至少一個的至少一部分位于模具附近，或者與模具接觸。
17.權利要求15的方法，其還包括固化得到的加固的至少一個揮發性降低的預浸料坯或揮發性降低的預浸料疊層。
18.權利要求15的方法，其中在至少一個具有第一溫度的成形的預浸料坯、預浸料疊層或揮發性降低的預浸料坯上施加熱；將所述至少一個成形的預浸料坯、預浸料疊層或揮發性降低的預浸料坯升溫至第二溫度，所述第二溫度約為所述成形的預浸料坯、揮發性降低的預浸料疊層或預浸料疊層中所含的至少一種溶劑的沸點。
19.一種纖維補強復合材料，其包含多個加固的揮發性降低的預浸料坯、揮發性降低的疊層，其中在施加熱和壓力的至少之一下，所述多個揮發性降低的預浸料還或揮發性降低的疊層被加固形成纖維補強復合材料，其中基于其總體積，所述復合材料具有的多孔性為約 0-約 30vol%。
20.一種促進纖維補強復合組件的粘合劑粘結的方法，所述方法包括在兩個或更多個纖維補強復合組件間的界面中加入粘合劑；用外殼圍繞所述兩個或更多個纖維補強復合組件；在所述外殼中通入不凝氣體流，在兩個或更多個纖維補強復合組件之間的界面中的所述粘合劑上施加壓力、真空或熱中的至少一種，以從粘合劑中產生一種或多種揮發性組分；從外殼中移出至少部分所述不凝氣體，其中所述不凝氣體將從粘合劑中產生的一種或多種揮發性組分從粘合劑中帶走。
全文摘要
本發明公開了從成形的預浸料坯和預浸料疊層和用其形成的復合材料中去除揮發性組分的系統和方法。將一個或多個成形的預浸料坯或預浸料疊層置于外殼中，將不凝氣體流通入到成形的預浸料坯或預浸料疊層的至少一個表面附近，提高揮發性物質從成形的預浸料坯或預浸料疊層中去除的速率和/或完全性。成形的預浸料坯或預浸料疊層還可以處于熱、真空、和外部壓力下，以促進揮發性組分的去除。用所述方式減少揮發性物質的成形的預浸料坯或預浸料疊層還可以用熱、外壓和/或真空加固。有益的效果是，在加工期間可以減少基體流失和減少纖維移動，減少制造時間和改善部件質量。
文檔編號B29C70/54GK102196898SQ200980142312
公開日2011年9月21日 申請日期2009年10月20日 優先權日2008年10月22日
發明者J·D·博伊德, S·D·雅各布斯 申請人:塞特克技術公司