承载复合面板、材料、产品及其制造和使用方法技术

通过用长纤维和/或纤维织物增强的聚氨酯树脂、包含一个或多于一个承载部件的组件、石墨烯、结构性聚氨酯/树脂夹心复合材料和/或蜘蛛丝蛋白纤维‑织物‑连续纤维围绕而制造的承载复合面板、材料和产品。该复合结构可以提供更坚固、更轻质的结构件，例如交通工具地板和车身面板、防弹反弹道面板产品、交通工具防弹反弹道车身面板结构和地板、防弹背心、交通工具底盘、硬壳式底盘、旅宿车底盘体、用于飞行器和/或UAV的机身地板和框架、自行车和摩托车框架、风力涡轮机叶片框架和结构、船舶和船只的拖运体结构、运输集装箱、建筑的预制墙壁、火车结构体或地板面板、太阳能面板支持体、电池外壳、可移动住宅墙壁、屋顶模块、卡车底板、以及拖挂车地板等。这种复合面板、材料和产品也可以用于人造器官、韧带或肌腱、人造椎间盘、绳索、以及3D打印零件。

Bearing composite panels, materials, products, and methods of making and using them

A composite panel, material, and product made of a polyurethane resin reinforced with long fiber and / or fiber fabric, consisting of one or more components, graphene, structured polyurethane / resin sandwich composites and / or spider silk fibrin fibers. The composite structure can provide stronger, more lightweight structures, such as vehicle floor and body panel, bulletproof anti ballistic panel products, vehicle bulletproof anti ballistic body panel structure and floor, bulletproof vest, vehicle chassis, hard shell chassis, lodge chassis, aircraft and / or UAV aircraft. The body floor and frame, bicycle and motorcycle frame, wind turbine blade frame and structure, towing body structure of ships and ships, transport containers, precast walls of buildings, train structures or floor panels, solar panel support, battery shell, movable housing walls, roof modules, truck floor, And the trailer floor and so on. The composite panels, materials and products can also be used in artificial organs, ligaments or tendons, artificial intervertebral discs, ropes, and 3D printing parts.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】承载复合面板、材料、产品及其制造和使用方法相关申请本申请要求于2015年9月17日提交的美国临时申请第62/219960号的优先权，通过援引将其全部内容并入本文。
本专利技术的实施方式涉及用蜘蛛丝纤维和/或蜘蛛丝蛋白制造或由其制成的面板、材料、产品，例如通过用短纤维或长纤维和/或蜘蛛丝纤维、长连续纤维-织物-蛋白质增强的聚氨酯树脂、包含一个或多于一个承载部件的组件、石墨烯、结构性聚氨酯/树脂夹心复合材料、和/或蜘蛛丝蛋白-纤维-织物-连续纤维围绕其而制造的承载面板、材料和产品。此类承载复合面板、材料和产品可用于交通工具结构、交通工具车身面板、防弹反弹道面板或其他产品、交通工具防弹反弹道车身面板、结构和地板、轮胎、车轮、防弹背心、交通工具底盘结构、硬壳式底盘、旅宿车底盘体、用于包括无人飞行器(UAV)例如无人机在内的飞行器的机身、地板和框架、自行车框架、自行车和摩托车框架、风力涡轮机叶片框架结构、船舶和船只的拖运体结构、潜艇体结构、运输集装箱、住宅和其他建筑物的预制墙壁和相关结构、火车结构和车身面板和/或地板面板、太阳能面板支持体、电池外壳、移动房屋墙壁、屋顶模块、卡车底板、拖挂车地板等。这种用蜘蛛丝纤维和/或蜘蛛丝蛋白制造或由其制成的复合面板、材料和产品也可以用于人造器官、韧带或肌腱、人造椎间盘、绳索、刷、帆、以及3D打印零件。本专利
的另一部分通常是制造由蜘蛛丝纤维和蛋白与聚氨酯、聚丙烯、ABS(丙烯腈丁二烯苯乙烯聚合物)、聚乳酸(PLA)、树脂、化妆品、皂、油漆黏合剂、胶水、涂料、膜、3D打印材料、任何塑料或任何化学品的混合物组成的产品。背景技术交通工具面板和结构部件(包括用于形成汽车、卡车、火车、飞行器、船艇、船舶等的那些)通常必须承受交通工具相对于街道、高速公路、水、空中和不平坦地形的移动所引起的各种结构应力。这些面板的一个理想品质是轻质以改善交通工具的燃料效率。然而，该轻质会并且经常会对耐受所遭遇的结构应力所需的强度产生不利的影响。其他人已经尝试提供能够满足结构强度和轻质的频繁竞争属性的交通工具面板、组件和/或结构。例如，授予Jaggi的美国专利第6854791号(“Jaggi”)教导了一种由增强的热聚物材料制成的交通工具外壳(cell)，其包括具有集成的连续纤维束或连续纤维条的、形状限定的、长纤维增强的热聚物基材。基础结构包括基板、在上基部区域中纵向延伸的不间断连续纤维束、以及在下基部区域中纵向延伸的连续纤维束。上基部区域和下基部区域与垂直壁连接。此外，授予Tomka的美国专利第6299246号(“Tomka”)公开了具有承载结构的聚合物模塑和设计结构，其完全或部分地被形成成型的聚合物材料围绕。Tomka的承载结构由几个相互连接的高强度的、连续纤维增强结构元件形成。Tomka描述了Tomka专利技术可以使得以简单廉价的方式来生产形状多样的结构，例如集装箱、罐、交通工具框架等。此外，授予Recker等人的美国专利第4405752号(“Recker'752”)提供了生产纤维增强模塑产品的方法，其涉及将两种特定异氰酸酯和特定异氰酸酯反应性成分组合，并添加纤维长度为10mm至100mm的纤维材料。授予Recker等人的美国专利第4336180号(“Recker'180”)教导了基本上无溶剂的模塑材料，其由预聚物和5重量％至69重量％的纤维长度为0.1mm至100mm的有机或无机纤维材料获得。此外，Pyles等人的美国专利申请公开第2012/0159786号(“Pyles”)教导了一种生产聚氨酯风力涡轮机叶片和其他大型物体的自动化方法。该方法涉及在风电场地点形成用于聚氨酯风力涡轮机叶片的模具，用自动化反应注塑成型机将异氰酸酯和异氰酸酯反应性成分注入模具中、封闭、压制、并将模具加热从而使所得聚氨酯固化，并将聚氨酯安装在风力涡轮机中。此外，授予Schoots等人的美国专利第8668988号教导了具有所谓的改善特性(例如强度、可压缩性、柔韧性、或抗性)的聚氨酯面板，其包括预制聚氨酯面板、经施用的涂料(具有一种或多于一种多元醇和一种或多于一种二异氰酸酯的聚氨酯弹性体)。Cageao等人的美国专利申请公布第2007/0160793号(下文中称为“Cageao”)(将其附于附件A)中公开了用于包含在交通工具中的承载面板，其通过用长纤维增强聚氨酯和由一个或多于一个承载部件和结构聚氨酯夹心复合材料制成的组件围绕承载复合面板来制造。这些材料和产品仍然表现出一些缺陷，因此，本领域仍然需要适合包含在交通工具中的坚固而轻质的承载面板、材料和产品。本领域同样需要适合包括在其他用途中的坚固而轻质的承载面板、材料和产品，例如预制墙壁-住宅-建筑、防弹结构、太阳能面板支持体、电池外壳、人造器官、韧带或肌腱、人造椎间盘、绳索和3D打印零件。
技术实现思路
本专利技术的一些实施方式涉及一种丝心蛋白复合材料，其包含：多个结合层，其中至少一个所述层包括非丝聚合物和丝心蛋白材料的复合基材，所述丝心蛋白材料至少部分地源自至少一种活生物体内的一种或多于一种蜘蛛丝基因的表达。所述多个结合层包括至少一个背衬层或表面层，以及包括结合至所述至少一个背衬层或表面层的多个孔洞(cell)的至少一个层，并且所述多个结合层中的至少一个包括纤维状材料。在一些实施方式中，丝心蛋白材料包括丝纤维和/或非纤维形式的丝多肽。在一些实施方式中，非丝聚合物包括热塑性聚合物和/或热固性聚合物。在一些实施方式中，多个结合层包括聚氨酯聚合物、聚碳酸酯聚合物、聚丙烯聚合物、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)聚合物、聚乳酸(PLA)聚合物、聚酰胺(尼龙)聚合物、玻璃填充的聚酰胺聚合物、环氧树脂、银、金、钛、钢、不锈钢、蜡、感光聚合物、高密度聚乙烯(HDPE)、聚碳酸酯-丙烯腈丁二烯苯乙烯(PC/ABS)聚合物、和/或聚苯砜(PPSU)聚合物。在一些实施方式中，非丝聚合物包含一种或多于一种异氰酸酯与至少一种异氰酸酯反应性成分的聚氨酯反应产物。在一些另外的实施方式中，丝心蛋白材料形成所述至少一个背衬层或表面层和所述至少一个层中的至少一个的复合基材的至少一部分。一些实施方式中，丝心蛋白材料包括不同长度的多种长纤维和/或由多种长度组成的多种短纤维。此外，长纤维的长度大于3mm，并且短纤维的长度小于所述多种长纤维的任何长度中的最短者。在一些实施方式中，长纤维占多个结合层的总重量的0.5重量％至99重量％。在一些实施方式中，丝心蛋白材料包含电纺丝。在一些实施方式中，丝心蛋白材料包括丝织料或丝织物、丝纤维、丝垫。在一些实施方式中，多个孔洞包含蜂窝状结构。在一些实施方式中，复合基材的至少一部分通过注塑、反应注塑、短切纤维注射、挤出、模塑、薄膜流延、卷绕镀膜、喷涂、编织、真空注塑、或3D打印来获得。在一些实施方式中，多个结合层中的至少一部分包括纤维材料，该纤维材料包括丝纤维、丝织料或丝织物、以及丝垫中的至少一种。在一些实施方式中，多个结合层是选自陆地交通工具框架、航空交通工具框架、海洋交通工具框架、陆地交通工具面板、航空交通工具面板、以及海洋交通工具面板的制造品。在一些另外的实施方式中，制造品包括承载结构、非承载结构、以及装饰或美学结构中的至少一种。一些实施方式包括制造丝心蛋白复合材料的方法，所述方法包本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种丝心蛋白复合材料，其包含：多个结合层，其中所述层中的至少一个包括至少一种非丝聚合物和丝心蛋白材料的复合基材，所述丝心蛋白材料至少部分地源自至少一种活生物体内的一种或多于一种蜘蛛丝基因的表达，所述多个结合层包括：至少一个背衬层或表面层；包括多个孔洞的至少一个层，所述至少一个层结合至所述至少一个背衬层或表面层；并且其中所述多个结合层中的至少一个包括纤维状材料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.17 US 62/219,9601.一种丝心蛋白复合材料，其包含：多个结合层，其中所述层中的至少一个包括至少一种非丝聚合物和丝心蛋白材料的复合基材，所述丝心蛋白材料至少部分地源自至少一种活生物体内的一种或多于一种蜘蛛丝基因的表达，所述多个结合层包括：至少一个背衬层或表面层；包括多个孔洞的至少一个层，所述至少一个层结合至所述至少一个背衬层或表面层；并且其中所述多个结合层中的至少一个包括纤维状材料。2.根据权利要求1所述的复合材料，其中所述丝心蛋白材料包括丝纤维和非纤维状形式的丝多肽中的至少一种。3.根据权利要求1所述的复合材料，其中所述至少一种非丝聚合物包括热塑性聚合物和热固性聚合物中的至少一种。4.根据权利要求1所述的复合材料，其中所述多个结合层包括聚氨酯聚合物、聚碳酸酯聚合物、聚丙烯聚合物、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)聚合物、聚乳酸(PLA)聚合物、聚酰胺(尼龙)聚合物、玻璃填充的聚酰胺聚合物、环氧树脂、银、金、钛、钢、不锈钢、蜡、感光聚合物、高密度聚乙烯(HDPE)、聚碳酸酯-丙烯腈丁二烯苯乙烯(PC/ABS)聚合物和聚苯砜(PPSU)聚合物中的至少一种。5.根据权利要求1所述的复合材料，其中所述至少一种非丝聚合物包括一种或多于一种异氰酸酯与至少一种异氰酸酯反应性成分的聚氨酯反应产物。6.根据权利要求1所述的复合材料，其中所述丝心蛋白材料形成所述至少一个背衬层或表面层和所述至少一个层中的至少一个的复合基材的至少一部分。7.根据权利要求1所述的复合材料，其中所述丝心蛋白材料包括不同长度的多种长纤维和由多种长度组成的多种短纤维中的至少一种；和其中所述长纤维的长度大于3mm，并且所述短纤维的长度小于所述多种长纤维的任何长度中的最短者。8.根据权利要求7所述的复合材料，其中所述长纤维占所述多个结合层的总重量的0.5重量％至99重量％。9.根据权利要求1所述的复合材料，其中所述丝心蛋白材料包括电纺丝。10.根据权利要求1所述的复合材料，其中所述丝心蛋白材料包括丝织料或丝织物、丝纤维、丝垫。11.根据权利要求1所述的复合材料，其中所述多个孔洞包括蜂窝状结构。12.根据权利要求1所述的复合材料，其中所述复合基材中的至少一部分通过注塑、反应注塑、短切纤维注射、挤出、模塑、薄膜流延、卷绕镀膜、喷涂、编织、真空注射、或3D打印得到。13.根据权利要求1所述的复合材料，其中所述多个结合层中的至少一部分包括纤维材料，所述纤维材料包括丝纤维、丝织料或丝织物、以及丝垫中的至少一种。14.根据权利要求1所述的复合材料，其中所述多个结合层是选自陆地交通工具框架、航空交通工具框架、海洋交通工具框架、陆地交通工具面板、航空交通工具面板、以及海洋交通工具面板的制造品。15.根据权利要求13所述的复合材料，其中所述制造品包括承载结构、非承载结构、以及装饰或美学结构中的至少一种。16.一种制造丝心蛋白复合材料的方法，所述方法包括：提供至少一种非丝聚合...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特·维洛兹·赫雷斯，
申请(专利权)人：罗伯特·维洛兹·赫雷斯，
类型：发明
国别省市：美国,US