碳纤维复合材料重点专利分析

图1 碳纤维复合材料全产业链示意图

 

从全产业链流程图中，可以看到与复合材料相关的产业链包括从预成型中间物到回收再利用等４ 个环节，其中主要涉及三大复合材料的技术：复合成型技术、织物编织技术以及回收技术。

 

日本东丽公司申请的专利ＵＳ７９３１９５８公开了一种预浸料坯，其中包含碳纤维和热固性树脂，并且含有热塑性树脂粒子或者纤维和导电粒子或者纤 维。东丽公司在美国申请的另一件专利ＵＳ２０１１０３１９５２５Ａ１提供了一种具有优异阻燃性、快速固化性、耐热性和机械性能的碳纤维复合材料，并 提供了适用于生产该碳纤维复合材料的环氧树脂组合物以及用于电子／电 气部件的预浸料坯和壳体。该环氧树脂组合物含有环氧树脂、有机氮化物系固 化剂、磷酸酯、磷腈化合物，如图2所示，其中Ｒ１、Ｒ２和Ｒ３ 是氢原子 或者甲基，ｎ是1或者大于１的整数。

图2 环氧树脂组合物化学式

 

日本东丽公司的专利ＵＳ２０１１０３１９５２５Ａ１共引用了４件专利，又被３件专利引用，其中２件是美国专利，１件是通过世界知识产权组织申请的专利。专利引用频次通常也反映了一件专利的 重要性，引用频次越高，该专利的重要性越高。因此 从东丽公司这件专利的引证关系来看，该专利也是一件重要专利。

 

法国 Ａｓｔｒｉｕｍ 公司申请的专利ＦＲ２８２５４１７Ｂ１公开了一种用于火箭发动机的碳纤维复合材料，复合材料结构图如图3所示。由图看出，该碳纤维复合材料包括第一、第二和第三层纤维，３层纤维在３个方向上延伸。

图3 法国 Ａｓｔｒｉｕｍ 公司申请的碳纤维复合材料结构图

 

我国哈尔滨工业大学申请的专利 ＣＮ１１０１０５７４１Ｂ 也公开了一种固体火箭发动机壳体的碳纤维增强复合材料及其制备方法，制备步骤包括：步骤一，碳纤维／环氧树脂预浸料的制备；步骤二，三元乙丙橡胶的混炼；步骤三，先将碳纤维／环氧树脂预浸料放在模具中铺平，然后将经过混炼的三元乙丙橡胶放在环氧树脂预浸料的上方铺平后合模，放在模压机中固化，获得三元乙丙橡胶和环氧树脂基复合材料的共固化体系；步骤四，将三元乙丙橡胶和环氧树脂基复合材料的共固化体系在室温下放置，得到碳纤维增强环氧树脂与三元乙丙橡胶复合材料。采用该专利制备的碳纤维复合材料保证了两相的粘接性能。