[發明專利]一種連續纖維熱塑性復合材料點陣結構及制備工藝

在審

• 申請號: 201710910653.7
• 申請日: 2017-09-29
• 公開（公告）號: CN107487001A
• 公開（公告）日: 2017-12-19
• 發明（設計）人: 殷莎;陳昊宇;吳垚博;許駿
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B29C70/22
• 分類號: B29C70/22;B29B11/04;B29B11/12;B29B11/14
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司11251
• 代理人: 安麗

1.一種連續纖維熱塑性復合材料點陣結構，包括：點陣芯材，復合材料上面板和下面板，上下面板和點陣芯材由粘接連接，其特征在于：所述點陣芯材是由連續纖維編織網沖壓而成的，即由點陣單胞連續拓撲而成的。

2.一種連續纖維熱塑性復合材料點陣結構制備工藝，其特征在于：包括以下步驟：

(1)利用熱塑性絲帶預浸料，進行編織，形成網狀織物；熱塑性絲帶所用基體可以為各類工程中常用的熱塑性基體；

(2)對網狀織物即將與壓頭接觸的部位進行局部加熱，然后采用壓頭進行沖壓，從而得到連續纖維熱塑性復合材料點陣結構芯材；

(3)將得到的所述點陣芯材與兩塊熱塑性復合材料面板加熱后粘接起來，形成連續纖維熱塑性點陣夾芯結構；還可以通過將所述連續纖維熱塑性復合材料點陣結構芯材與熱塑性復合材料面板交替層疊，制備多層型點陣夾芯結構；沖壓所得到的點陣芯材由點陣單胞拓撲排列所得，點陣單胞由多根支桿組合而成，點陣單胞尺寸由支桿長度和支桿組合方式決定，點陣單胞的幾何形狀通過兩個方式實現：一是支桿的幾何尺寸，包括支桿的長度和截面尺寸；二是支桿的組合方式，組合方式為金字塔形狀或者四面體形狀；

所述步驟(1)和(2)在工業生產線中通過相應加熱、沖壓工藝實現熱塑性復合材料點陣結構的連續生產。

3.根據權利要求2所述的連續纖維熱塑性復合材料點陣結構制備工藝，其特征在于：所述步驟(1)中的熱塑性絲束預浸料為增強熱塑性樹脂，包括玻璃纖維、碳纖維或芳綸纖維。

4.根據權利要求2所述的連續纖維熱塑性復合材料點陣結構制備工藝，其特征在于：所述步驟(1)中，所述網狀織物為格柵式網狀織物，格柵式網狀孔隙形式為六邊形或菱形。

5.根據權利要求2所述的連續纖維熱塑性復合材料點陣結構制備工藝，其特征在于：所述步驟(2)中，連續纖維熱塑性復合材料點陣芯材具有柔性，能夠用于制備帶曲率的夾芯結構，所述帶曲率的夾芯結構包括圓筒、曲面殼。

6.根據權利要求2所述的連續纖維熱塑性復合材料點陣結構制備工藝，其特征在于：所述步驟(2)中局部加熱溫度根據熱塑性基體材料的熔融溫度和結晶溫度確定。

7.根據權利要求2所述的連續纖維熱塑性復合材料點陣結構制備工藝，其特征在于：所述步驟(2)中沖壓時，采用的沖壓模具是根據連續纖維熱塑性復合材料點陣芯材的微結構的拓撲構型來設計的，通過沖壓模具的沖頭與沖壓模具底模的配合沖壓預成型體形成微結構的波紋狀側廓。

8.根據權利要求2所述的連續纖維熱塑性復合材料點陣結構制備工藝，其特征在于：所述步驟(3)中加熱溫度范圍為180-220℃，優選190-200℃溫度。

9.根據權利要求2所述的連續纖維熱塑性復合材料點陣結構制備工藝，其特征在于：所述步驟(3)中，多層型點陣夾芯結構還可以拼裝后填充物，所述填充物選自聚氨酯泡沫、石墨、橡膠、石膏、聚苯乙烯泡沫、活性炭或碳黑。