[发明专利]一种复合材料针线一体缝针

说明书

本发明关于一种复合材料针线一体缝针，涉及复合材料预成型体的缝合用缝针领域。该一体缝针在长度方向上由缝线(纤维束)及缝针(纤维束与树脂复合成型后的复合材料细棒)组成，缝线与缝针中的纤维增强体为同一纤维集合体。缝针的直径在0.1mm～5mm之间，长度在10mm～150mm之间。缝线的长度在50mm～1.5m之间。缝针中纤维的体积含量在20％～80％。本发明缝针使用时无需进行穿针眼的工作，能极大提高工作效率，且由于缝针与缝线的衔接处是纤维集合体的自然衔接，不会出现传统钢针和缝线衔接处缝线需要有个360度的对折而存在的易断裂点。

技术领域

本发明涉及复合材料预成型体缝合领域，尤指一种用于复合材料预成型体缝合的针线一体缝针的结构及其制备方法。

背景技术

复合材料多为二维叠层结构，层与层之间仅靠树脂结合，遇冲击后易产生不可见损伤进而产生裂纹扩展成分层，大大削弱整体强度和性能，缝合技术是在铺层厚度方向引入增强纤维能够有效地加强层间结合力，减少分层损伤的出现或扩展。缝合技术不但可以运用于整体增强，也可作为一种连接技术，相较胶接稳定性更好，相较机械连接减少了金属连接件的数量，减轻质量和减少应力集中。

现有的复合材料缝合设备，只能对一些简单的复合材料预成型体进行缝合。但是对于一些形状比较复杂的预成型体，或者厚度较厚的预成型体，或者设备缝合以后局部需要进行补缝、修缝的预成型体，现有的设备并不能进行有效的缝合，这时，必须通过手工形式来进行缝合。

现在并没有专门为复合材料缝合设计的专用手工缝针，进行手工缝合的时候主要用普通的缝针。工人在缝合的时候要花大量的时间去穿针引线，而且传统钢针和缝线衔接处缝线需要有个360度的对折，当所用缝线为高性能脆性纤维的话，缝合的过程中在针眼对折处的纤维束很容易发生断裂。

在使用普通钢制手缝针在缝合预成型体的时候，除了出现缝线断裂以外，钢针断裂的情况也时有发生，而钢针断裂以后可能会出现钢针碎片滞留在预成型体中的情况。为确保不能有钢针碎片滞留在预成型体中，就需要仔细的寻找断裂钢针的所在，而如果在厚度较厚的预成型体或是结构复杂的预成型体，寻找断裂钢针碎片的工作就会非常的困难而且耗时耗力。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种生产成本低、不用进行穿线操作、缝线不易发生断裂的针线一体缝针及其制作方法。

为达到上述目的，本发明揭示了一种复合材料针线一体缝针及制备方法：一种复合材料针线一体缝针，该缝针在长度方向上由缝线(纤维束)及缝针(纤维束与树脂复合成型后的复合材料细棒)组成，缝线与缝针中的纤维增强体为同一纤维集合体。缝针的直径在0.1mm～5mm之间，长度在10mm～150mm之间。缝线的长度在50mm～1.5m之间。缝针中纤维的体积含量在20％～80％。纤维集合体缝针可以是碳纤维、石英纤维、玻璃纤维、碳化硅纤维、玄武岩纤维、石墨纤维、氧化铝纤维或氮化硼纤维。该缝针的制作方法，包括如下步骤：

首先，将纤维集合体(长度为缝针和缝线的设计长度之和)的一端穿过成型模具，其中，成型模具具有一通孔模腔，模腔直径与缝针设计直径相同；

第二，将纤维集合体的一端置于树脂中充分浸润，浸润长度为缝针的设计长度；

第三，平缓牵引纤维集合体未浸润树脂的一侧，使浸润树脂的纤维通过模具的通孔模腔后被抽出；

第四，将纤维集合体置于能使树脂固化的温度环境中，使浸润过树脂的一侧固化成复合材料细棒；

第五，对复合材料细棒顶端打磨出尖状结构，从而形成缝针。

使用上述方法制备的针线一体缝针，工人在使用时无需进行穿针眼的工作，能极大提高了工人的工作效率，且由于缝针与缝线的衔接处是纤维集合体的自然衔接，不会出现传统钢针和缝线衔接处缝线需要有个360度的对折而存在的易断裂点，该一体缝针在缝合的过程中，光滑顺直不易发生断裂。

附图说明