夹层和相关的加强结构、复合材料以及方法技术

本发明专利技术涉及夹层和相关的加强结构、复合材料以及方法。所述夹层包括具有第一熔融温度的多个第一热塑性细丝和具有第二熔融温度的多个第二热塑性细丝，其中，所述第二熔融温度显著大于所述第一熔融温度。著大于所述第一熔融温度。著大于所述第一熔融温度。

【技术实现步骤摘要】
夹层和相关的加强结构、复合材料以及方法


[0001]本申请涉及复合材料，更具体地说，涉及诸如碳纤维加强塑料的纤维加强聚合物基体复合材料的夹层增韧。

技术介绍

[0002]纤维加强聚合物基体复合材料，例如碳纤维加强塑料，倾向于在相对轻的重量下显示出高强度。因此，这种纤维加强聚合物基体复合材料通常用于贯穿航空航天工业以及其它工业(例如汽车和船舶)的各种应用(例如结构应用)。
[0003]一段时间以来已知，纤维加强聚合物基体复合材料可通过在加强结构的加强层之间结合夹层而得到加强。例如，将包含热塑性纤维的夹层附接到干碳纤维加强层，以增加所得纤维加强聚合物基体复合材料的韧性，以及提供更坚固的织物以进行处理。此外，使用这种夹层还通过允许将片层粘合在一起作为铺设辅助而有助于部件的可生产性。
[0004]不幸的是，难以控制包含热塑性纤维的夹层与碳纤维加强层的附接程度。例如，通过使包含热塑性纤维的夹层和碳纤维加强层两者穿过热载台，然后穿过轧辊，最后穿过冷却台，可将包含热塑性纤维的夹层附接到碳纤维加强层。取决于加工条件和控制，夹层附接的程度可以从很少/没有附接到夹层内热塑性纤维完全熔融出的范围。
[0005]因此，本领域技术人员继续在纤维加强(例如碳纤维加强)聚合物基体复合材料的夹层增韧领域进行研究和开发努力。

技术实现思路

[0006]公开了一种夹层。在一个示例中，所公开的夹层包括具有第一熔融温度的多个第一热塑性细丝和具有第二熔融温度的多个第二热塑性细丝，其中第二熔融温度显著大于第一熔融温度。<br/>[0007]还公开了一种加强结构。在一个示例中，所公开的加强结构包括夹层和至少部分地连接到夹层的加强层，夹层包括具有第一熔融温度的多个第一热塑性细丝和具有第二熔融温度的多个第二热塑性细丝，其中第二熔融温度显著大于第一熔融温度。
[0008]还公开了一种复合材料。在一个示例中，所公开的复合材料包括加强结构和结合到所述加强结构中的基体材料，所述加强结构包括加强层和与所述加强层相邻的夹层，所述夹层包括具有第一熔融温度的多个第一热塑性细丝和具有第二熔融温度的多个第二热塑性细丝，其中所述第二熔融温度比所述第一熔融温度高至少5℃。
[0009]还公开了一种用于制造复合材料的加强结构的方法，该加强结构包括夹层和加强层。在一个示例中，所公开的方法包括以下步骤：(1)使所述加强层与所述夹层接触，所述夹层包括具有第一熔融温度的多个第一热塑性细丝和具有第二熔融温度的多个第二热塑性细丝，其中所述第二熔融温度显著大于所述第一熔融温度；以及(2)在夹层与加强层接触时，将夹层加热至等于或大于第一熔融温度但小于第二熔融温度的温度，以将夹层至少部分地连接到加强层。
[0010]从以下详细描述、附图和所附权利要求中，所公开的夹层和相关加强结构、复合材料和方法的其它示例将变得显而易见。
附图说明
[0011]图1是所公开的夹层的一个示例的侧视横截面图；
[0012]图2是图1所示的夹层的一部分的详细侧视横截面图；
[0013]图3是图1所示的夹层的一部分的平面图；
[0014]图4是结合图1的夹层的加强结构的示例的侧视横截面图；
[0015]图5是图4的加强结构的一部分的平面图，示出了连接到相关加强层的夹层；
[0016]图6是结合图4的加强结构的复合材料的侧视横截面图；
[0017]图7是示出了用于制造加强结构的所公开方法的一个示例的流程图，该加强结构例如为图4的加强结构；
[0018]图8是用于制造加强结构的一个示例系统的示意图，该加强结构例如为图4的加强结构；
[0019]图9是飞行器制造和维修方法的流程图；以及
[0020]图10是飞行器的方框图。
具体实施方式
[0021]以下详细描述参考附图，附图示出了本公开的具体示例。具有不同结构和操作的其它示例不脱离本公开的范围。在不同的附图中，相同的附图标记可以表示相同的元件或部件。
[0022]参见图1，从侧视横截面图示出通常指定为10的所公开的夹层的一个示例，并且该夹层包括多个第一热塑性细丝12和多个第二热塑性细丝14。第一热塑性细丝12可以与第二热塑性细丝14混合。如本文所用，术语“混合”是指当细丝与其它细丝交叉并缠结时发生的内聚。
[0023]可选地，夹层10可另外包括多个非热塑性细丝16。非热塑性细丝16可与第一热塑性细丝12和第二热塑性细丝14混合。
[0024]参见图1和图3，夹层10可以以各种方式构造。在一个示例中，夹层10可被构造为无纺织物20。在另一个示例中，夹层10可被构造为非卷曲织物、织造织物或编织织物中的一种。在不脱离本公开的范围的情况下，可以考虑和使用夹层10的其它织物构造。
[0025]在一个示例中，夹层10可具有约1g/m2至约20g/m2的面积重量。在另一个示例中，夹层10可具有约2g/m2至约18g/m2的面积重量。在又一个示例中，夹层10可具有约5g/m2至约15g/m2的面积重量。
[0026]第一热塑性细丝12的熔融温度可显著低于第二热塑性细丝14。如果热塑性细丝具有熔点范围(即200
‑
220℃)，则用于比较熔融温度差的数值被认为是熔点范围的中点(即200
‑
220℃，中点为210℃)。在一个示例中，第一熔融温度和第二熔融温度之间的差值是至少5℃。在另一个示例中，第一熔融温度和第二熔融温度之间的差值是至少10℃，在另一个示例中，第一熔融温度和第二熔融温度之间的差值是至少25℃。在另一个示例中，第一熔融温度和第二熔融温度之间的差值是至少50℃。在又一个示例中，第一熔融温度和第二熔融
温度之间的差值是至少75℃。
[0027]夹层10可包括基于夹层10的总重量的不同比例的第一热塑性细丝12。在一个示例中，第一热塑性细丝12可包括夹层10的约1％至约60％。在另一个示例中，第一热塑性细丝12可包括夹层10的约10％至约50％。在又一个示例中，第一热塑性细丝12可包括夹层10的约20％至约40％。
[0028]夹层10可包括基于夹层10的总体积的不同比例的第一热塑性细丝12。在一个示例中，第一热塑性细丝12可包括夹层10的约1％至约60％。在另一个示例中，第一热塑性细丝12可包括夹层10的约10％至约50％。在又一个示例中，第一热塑性细丝12可包括夹层10的约20％至约40％。
[0029]夹层10可包括基于夹层10的总表面面积的不同比例的第一热塑性细丝12。在一个示例中，第一热塑性细丝12可包括夹层10的约1％至约60％。在另一个示例中，第一热塑性细丝12可包括夹层10的约10％至约50％。在又一个示例中，第一热塑性细丝12可包括夹层10的约20％至约40％。
[0030]夹层10可包括基于夹层10的总重量的不同比例的第二热塑性细丝14。在一个示例中，第二热塑性细丝14可包括夹层10的约1％至约60％。在另一个示例中，第二热塑性细丝14可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种夹层(10)，所述夹层(10)包括：多个第一热塑性细丝(12)，所述多个第一热塑性细丝(12)具有第一熔融温度；以及多个第二热塑性细丝(14)，所述多个第二热塑性细丝(14)具有第二熔融温度，其中，所述第二熔融温度显著大于所述第一熔融温度。2.根据权利要求1所述的夹层(10)，其中，所述多个第一热塑性细丝(12)与所述多个第二热塑性细丝(14)混合。3.根据权利要求1或2所述的夹层(10)，其中，所述多个第一热塑性细丝(12)中的每个第一热塑性细丝(12)包括选自由以下组成的组的成员：聚酰胺、聚醚醚酮、聚醚酮、聚酯、聚醚砜、聚酰亚胺、聚氨酯、聚烯烃、聚乙烯、聚丙烯、聚甲基戊烯、聚丁烯
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1、丙烯酸类、聚(甲基丙烯酸甲酯)、尼龙及其组合。4.根据权利要求1或2所述的夹层(10)，其中，所述多个第二热塑性细丝(14)中的每个第二热塑性细丝(14)包括选自由以下组成的组的成员：聚酰胺、聚醚醚酮、聚醚酮、聚酯、聚醚砜、聚酰亚胺、聚氨酯、聚烯烃、聚乙烯、聚丙烯、聚甲基戊烯、聚丁烯
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1、丙烯酸类、聚(甲基丙烯酸甲酯)、尼龙及其组合。5.根据权利要求1或2所述的夹层(10)，所述夹层(10)还包括多个非热塑性细丝(16)。6.根据权利要求5所述的夹层(10)，其中，所述多个非热塑性细丝(16)与所述多个第一热塑性细丝(12)和所述多个第二热塑性细丝(14)混合。7.根据权利要求5所述的夹层(10)，其中，所述多个非热塑性细丝(16)包括热固性纤维、碳纤维、碳纳米管、玻璃纤维、陶瓷纤维和金属纤维中的至少一种。8.一种加强结构(100)，所述加强结构(100)包括：权利要求1所述的夹层(10)；以及加强层(102)，所述加强层(102)至少部分地连接到所述夹层(10)。9.根据权利要求8所述的加强结构(100)，其中，所述多个第一热塑性细丝(12)熔融结合到所述加强层(102)，并且其中，所述多个第二热塑性细丝(14)未熔融结合到所述加强层(102)。10.根据权利要求8或9所述的加强结构(100)，所述加强结构(100)还包括第二夹层，其中，所述加强层定位在所述夹层和所述第二夹层之间，并且其中，所述加强层至少部分地连接到所述第二夹层。11.根据权利要求10所述的加强结构(100)，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：B，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：