[發明專利]用連續壓縮模塑法形成的具有多孔芯的復合材料層壓結構

在審

• 申請號: 201910911577.0
• 申請日: 2019-09-25
• 公開（公告）號: CN111196062A
• 公開（公告）日: 2020-05-26
• 發明（設計）人: 克里斯托弗·哈羅德·奇爾德斯;尼古拉斯·松克爾;邁克爾·約翰·克勞德;詹森·特納
• 申請（專利權）人: 波音公司
• 主分類號: B32B3/24
• 分類號: B32B3/24;B32B37/12;B32B37/00
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 殷爽

本申請提供了用連續壓縮模塑法形成的具有多孔芯的復合材料層壓結構。復合材料層壓結構包括多孔芯和與多孔芯連接的第一層壓層。第一層壓層包括第一熱塑性材料層和第一纖維?增強聚合物層，其中第一纖維?增強聚合物層的第一表面熱固結至第一熱塑性材料層的第二表面。當第一熱塑性材料層高于第一熱塑性材料層的玻璃化轉變溫度并且多孔芯低于多孔芯材料流動或降解的溫度時，通過將第一熱塑性材料層的溫度降低至低于第一熱塑性材料層的玻璃化轉變溫度，同時將多孔芯擠壓至第一熱塑性材料層，使第一熱塑性材料層的第一表面直接接觸并結合至多孔芯的第一表面。

技術領域

本公開涉及使用連續壓縮模塑(CCM)法形成的具有多孔芯的復合材料層壓結構。

背景技術

具有多孔芯的復合材料層壓結構可以包括夾在聚合物面板之間的多孔芯。這些復合材料層壓結構用于多種目的，包括(但不限于)地板、房屋的面板(嵌板，paneling)、飛行器、船舶和容器壁。與由固體材料所制備的類似結構相比，多孔芯使復合材料層壓結構硬化并且包含小孔(cell)(例如，氣穴)以減輕復合材料層壓結構的重量。形成這種復合材料層壓結構的一種方式是使用形成熱固性材料的粘合劑(例如，環氧化物)將聚合物片材層壓至多孔芯。使用粘合劑將聚合物片材連接至多孔芯可以在不損壞復合材料層壓結構的情況下，抑制或防止復合材料層壓結構的后續重塑。形成復合材料層壓結構的另一種方法是在降低的壓力的環境中將加熱面板拉動到多孔芯上。將面板拉動到芯上可以不期望地導致產生在復合材料層壓結構的外表面顯示出芯的表面特征的復合材料層壓結構。因此，存在對于形成具有多孔芯的復合材料層壓結構的需求，其允許復合材料層壓結構的后續重塑并且在復合材料層壓結構的外表面具有最小或無芯的顯示。

發明內容

根據本發明公開的一個實施方式，在CCM法中形成具有多孔芯的復合材料層壓結構的方法包括通過CCM機的驅動機構逐漸使堆疊件前進至CCM機的加熱區。堆疊件包括多孔芯、一個或多個熱塑性材料層和一個或多個纖維-增強聚合物層。一個或多個熱塑性材料層的第一熱塑性材料層位于多孔芯和一個或多個纖維-增強聚合物層的第一纖維-增強聚合物層之間。方法包括通過CCM機在加熱區中將堆疊件擠壓在一起。通過驅動機構，將堆疊件擠壓在一起以使其厚度小于或等于堆疊件在接收時的厚度。在將堆疊件擠壓在一起的同時，方法包括向堆疊件施加熱。在加熱區的部分中，熱足以超過一個或多個熱塑性材料層和一個或多個纖維-增強聚合物層的一個或多個載體聚合物兩者的玻璃化轉變溫度。方法還包括通過驅動機構逐漸使堆疊件前進至CCM機的冷卻區。冷卻區將一個或多個熱塑性材料層和一個或多個載體聚合物的溫度降低至玻璃化轉變溫度以下。

根據本發明公開的另一種實施方式，在CCM法中形成具有多孔芯的復合材料層壓結構的方法包括通過CCM機的驅動機構接收堆疊件。堆疊件包括位于第一熱塑性材料層之間的多孔芯、位于纖維-增強聚合物層之間的第一熱塑性材料層、位于第二熱塑性材料層之間的纖維-增強聚合物層和位于用脫出劑處理的脫出層(release layer)之間的第二熱塑性材料層。方法包括在CCM機的加熱區中，通過CCM機的驅動機構將堆疊件擠壓在一起至其厚度小于或等于堆疊件接收時的厚度。方法包括在將堆疊件擠壓在一起的同時，向堆疊件施加熱。在加熱區的部分中，熱足以超過第一熱塑性材料層，纖維-增強聚合物層的載體聚合物和第二熱塑性材料層的玻璃化轉變溫度。在材料處于加熱區的時間內，熱不足以降解多孔芯，或使多孔芯的一種或多種材料流動。方法還包括將堆疊件在CCM機的冷卻區中冷卻以將第一熱塑性材料層、纖維-增強聚合物層的載體聚合物和第二熱塑性材料層的溫度降低至玻璃化轉變溫度以下。

根據本發明公開的另一種實施方式，復合材料層壓結構包括多孔芯和與多孔芯連接的第一層壓層。第一層壓層包括第一熱塑性材料層和第一纖維-增強聚合物層，其中第一纖維-增強聚合物層的第一表面熱固結至第一熱塑性材料層的第二表面。當第一熱塑性材料層高于第一熱塑性材料層的玻璃化轉變溫度并且多孔芯低于使得多孔芯材料流動或降解的溫度時，通過將第一熱塑性材料層的溫度降低至第一熱塑性材料層的玻璃化轉變溫度以下，同時將多孔芯在第一熱塑性材料層上擠壓，使第一熱塑性材料層的第一表面直接接觸并結合至多孔芯的第一表面。