一种碳纤维复合材料假肢用热塑性预浸布及假肢部件的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种碳纤维复合材料假肢用热塑性预浸布及假肢部件的制备方法。本发明专利技术首先采用混杂碳纤维多种结构织物与热塑性膜状树脂基体进行热熔复合制备热塑性预浸布，之后利用该预浸布进行二维叠层熔融或者三维结构熔融，熔融后冷却形成半成品假肢部件，通过机械切割修整最终再封闭模具中进行软化热压成型，冷却后得到不同外型的假肢部件。该热塑性碳纤维复合材料假肢部件具有可反复软化加热成型的特性，能够根据使用者的具体要求进行不同生理曲度和外型结构调整，具有较好的佩戴适应性。

【技术实现步骤摘要】
一种碳纤维复合材料假肢用热塑性预浸布及假肢部件的制备方法
本专利技术涉及一种复合材料假肢护具，具体涉及一种碳纤维复合材料假肢用热塑性预浸布及假肢部件的制备方法。
技术介绍
假肢是残疾人康复过程中不可或缺的辅助工具，假肢用材料的发展也是在康复工程领域发展最早和发展最快的分支。由于人体主干器官的运动复杂性必然带来结构成型的复杂因素，这使得对于假肢的制备成型中的技术含量要求较高。目前现代假肢的发展采用了一些超轻金属材料，如轻质铝合金、钛合金以及高性能复合材料来提高佩戴的灵活性和行动舒适性，但是随着残疾人对行动要求的不断提高对于假肢部件的自重要求更轻，同时佩戴过程中的人体融合性也是一个关键的要求。人体腿部或者手臂结构因人而异，外型和生理曲度各不相同，要采用通用外型的结构设计往往不满足诸多使用者的个体要求，因此针对不同使用者设计特定外型和生理曲度的假肢成为应用的关键要求。而传统金属材料和传统的热固性复合材料的成型过程受到材料自身特性的影响，往往只能一次成型而不能适应在长期使用过程中的外型和曲度的微调整，因此一种新型复合材料材质的假肢配件的设计和材质以及成型方式的研究就至关重要。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，专利技术人经长期的技术与实践探索，提供一种碳纤维热塑性预浸布的制备方法，利用该方法制备得到的热塑性预浸布可进行半成品碳纤维复合材料假肢部件的加工，同时利用该半成品可通过简单高效的加压软化成型技术制备不同外型和生理曲度的复合材料假肢。首先采用混杂碳纤维多种结构织物与热塑性膜状树脂基体进行热熔复合制备热塑性预浸布，之后利用该预浸布进行二维叠层熔融或者三维结构熔融，熔融后冷却形成半成品假肢部件，通过机械切割修整最终再封闭模具中进行软化热压成型，冷却后得到不同外型的假肢部件。本专利技术的目的之一在于提供一种碳纤维热塑性预浸布的制备方法。本专利技术的目的之二在于提供一种基于上述碳纤维热塑性预浸布制备碳纤维复合材料假肢部件的方法。本专利技术的目的之三在于提供上述碳纤维复合材料假肢部件。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术的第一个方面，提供了一种碳纤维热塑性预浸布的制备方法，所述方法包括：将热塑性树脂胶膜按照与碳纤维织物幅宽匹配的尺寸固定并铺展，将碳纤维织物与热塑性树脂胶膜经滚压浸渍复合而成。优选的，所述碳纤维织物由高强度碳纤维/或高模量碳纤维/或高强度碳纤维/或高模量碳纤维与混杂纤维进行编织成型制得；所述高强度碳纤维为T300、T700、T800、T1000中的任意一种；所述高模量碳纤维为M40、M40J、M55、M55J、M60、M60J中的任意一种；所述混杂纤维可选用无机纤维，所述无机纤维包括但不限于氧化铝纤维、碳化硅纤维、氮化硼纤维、氮化硅纤维；碳纤维可选用单向纤维或二维织物结构形式，同时也可选用三维编织的结构形式；其中二维织物结构可选用平纹、斜纹或者缎纹形式，三维编织结构可选用三维四向、三维五向、三维六向、三维七向编织结构中的任意一种；优选的，所述热塑性树脂胶膜的克重控制在5-20g/m2，热塑性树脂可选用聚乙烯、丙烯酸-乙烯基共聚物、乙烯-甲基丙烯酸共聚物、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、聚丙烯、聚氨酯、聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚酰胺中的任意一种；优选的，所述滚压浸渍具体方法为：将碳纤维织物与胶膜经连续经过多组热辊滚压浸渍复合；进一步优选经过四组热辊滚压；其中四组热辊的辊体温度可根据胶膜的热熔温度特性进行自行调整，以保证热熔渗透程度；进一步优选四组热辊辊体温度呈梯度上升，第一组热辊辊体温度为100～110℃，第四组热辊辊体温度为120～150℃；经过四组热辊加压热熔之后，胶膜熔融彻底渗透碳纤维织物形成碳纤维热塑性预浸布；碳纤维热塑性预浸布的总体含胶量控制在20-30％范围内；本专利技术的第二个方面，提供了一种基于碳纤维热塑性预浸布制备碳纤维复合材料假肢部件的方法，所述方法包括：S1.将碳纤维热塑性预浸布在封闭模腔中加压热熔处理并冷却成型制得热塑性碳纤维复合材料假肢半成品部件；S2.将步骤S1制得的热塑性碳纤维复合材料假肢半成品部件进行机械二次加工，然后置于封闭模腔中软化压制并冷却成型制得热塑性碳纤维复合材料假肢部件。优选的，所述方法还包括对步骤S2制备得到假肢部件通过二次加热加压软化成型的方式对微观外型和曲度进行调整；优选的，所述步骤S1中加压热熔具体处理条件为：温度为120-150℃，加压压强为5-20MPa；优选的，所述步骤S2中软化压制温度控制为130～150℃，软化压制压强控制为16～20MPa；本专利技术的第三个方面，提供上述方法制备得到的假肢部件。本专利技术的有益效果：本专利技术提供一种碳纤维热塑性预浸布以及基于所述碳纤维热塑性预浸布制备碳纤维复合材料假肢部件的方法，通过将碳纤维织物与热塑性树脂胶膜经滚压浸渍复合而成制备得到碳纤维热塑性预浸布进而制备得到碳纤维复合材料假肢部件，使得最终制备的假肢部件除具有质量轻、强度高、使用寿命长等优势之外，还使制备得到的假肢部件可根据使用要求进行外型、曲度、佩戴特殊体型要求的灵活调整，从而使佩戴者佩戴更为舒适；同时，本专利技术制备过程不需要大型昂贵装置仪器，制备过程简单，使生产简单，便于操作。使得本专利技术具有广阔的工业化应用前景和实际应用价值。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。具体的，本专利技术的一种具体实施方式中，提供一种碳纤维热塑性预浸布的制备方法，利用该热塑性预浸布可进行半成品碳纤维复合材料假肢部件的加工，同时利用该半成品可通过简单高效的加压软化成型技术制备不同外型和生理曲度的复合材料假肢。首先采用混杂碳纤维多种结构织物与热塑性膜状树脂基体进行热熔复合制备热塑性预浸布，之后利用该预浸布进行二维叠层熔融或者三维结构熔融，熔融后冷却形成半成品假肢部件，通过机械切割修整最终再封闭模具中进行软化热压成型，冷却后得到不同外型的假肢部件。本专利技术的又一具体实施方式中，所述的碳纤维可选用单向纤维或者二维织物结构形式，同时也可选用三维编织的结构形式。其中二维织物结构可选用平纹、斜纹或者缎纹形式，三维编织结构可选用三维四向、三维五向、三维六向、三维七向编织结构中的任意一种。本专利技术的又一具体实施方式中，所述的碳纤维可选用高强度碳纤维和高模量碳纤维进行编织预制体织物的加工，其中高强度碳纤维可选用T300、T700、T800、T1000中的任意一种，高模量碳纤维可选用M40、M40J、M55、M55J、M60、M60J中的任意一种，也可将高模量或高强度碳纤维作为主体纤维，配合混杂纤维进行编织织物加工。本专利技术的又一具体实施方式中，所述的热塑性树脂基体可选用聚乙烯、丙烯酸-乙烯基共聚物、乙烯-甲基丙烯酸共聚物、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、聚丙烯、聚氨酯、聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚酰胺本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳纤维热塑性预浸布的制备方法，其特征在于，所述方法包括：将热塑性树脂胶膜按照与碳纤维织物幅宽匹配的尺寸固定并铺展，将碳纤维织物与热塑性树脂胶膜经滚压浸渍复合而成。

【技术特征摘要】
1.一种碳纤维热塑性预浸布的制备方法，其特征在于，所述方法包括：将热塑性树脂胶膜按照与碳纤维织物幅宽匹配的尺寸固定并铺展，将碳纤维织物与热塑性树脂胶膜经滚压浸渍复合而成。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳纤维织物由高强度碳纤维/或高模量碳纤维/或高强度碳纤维/或高模量碳纤维与混杂纤维进行编织成型制得；所述高强度碳纤维为T300、T700、T800、T1000中的任意一种；所述高模量碳纤维为M40、M40J、M55、M55J、M60、M60J中的任意一种；所述混杂纤维选用无机纤维，所述无机纤维包括氧化铝纤维、碳化硅纤维、氮化硼纤维、氮化硅纤维。3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，碳纤维选用单向纤维、二维织物结构形式或三维编织的结构形式；其中二维织物结构选用平纹、斜纹或者缎纹形式；三维编织结构选用三维四向、三维五向、三维六向、三维七向编织结构中的任意一种。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述热塑性树脂胶膜的克重控制在5-20g/m2；热塑性树脂选用聚乙烯、丙烯酸-乙烯基共聚物、乙烯-甲基丙烯酸共聚物、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、聚丙烯、聚氨酯、聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚酰胺中的任意一种。5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱波，曹伟伟，乔琨，王永伟，张敏，高学平，赵圣尧，
申请(专利权)人：朱波，曹伟伟，乔琨，王永伟，张敏，高学平，赵圣尧，
类型：发明
国别省市：山东,37