[发明专利]制造热塑性复合结构的方法及用于其中的预浸料带

说明书

本申请涉及制造热塑性复合结构的方法及用于其中的预浸料带。通过使复合预制件固结并成形为期望形状而生产热塑性复合结构。所述预制件包括高熔化温度热塑性预浸料的层片，通过固定配准地使所述层片粘附在一起的低熔化温度热塑性塑料将所述层片结合到一起。

技术领域

本公开总体涉及复合结构，更具体地涉及使用高温热塑性预浸料预制件制造复合层压结构的方法。

背景技术

采用高温热塑性聚合物的复合层压结构通常在超过300℃的温度下固结，在一些情况下在400℃以上的温度下固结。在一个应用中，铺设多层片预浸料预制件，然后使用压印成形或其他技术形成为期望形状。在成形过程之前或期间将预制件加热至固结温度。使用例如铺放并压紧热塑性预浸料条带的自动带式铺设(ATL)机器来铺设层片。

预制件的层片通常具有不同的带形式，诸如层片倍增器和层片剥离，其在堆叠时创建结构特征。因此，重要的是在铺设层片时以及随后在存储、运输、固结和/或成形时维持层片相对于彼此的配准。用于维持必要的层片配准的一种技术涉及在由带铺设设备铺放并压紧层片时通过熔化预浸料带将层片结合到一起。在高温热塑性预浸料的情况下，使用诸如激光的高能装置将热塑性塑料加热至熔化温度，如上所述，熔化温度通常介于300℃到400℃之间，或者更高。该结合方法具有若干缺点。将高温热塑性塑料加热至其熔化温度可在冷却期间导致聚合物的不均匀再结晶，致使复合结构的材料特性的非期望变化。另外，该带可以铺放的速度受限于将高温热塑性塑料加热至其熔化温度所需的时间。此外，使层片熔化以便将层片结合到一起减少了当成形时剪切(相对于彼此滑入)的能力，这可导致层片褶皱或屈曲。

发明内容

本公开总体涉及复合结构，更具体地涉及采用高温热塑性聚合物的复合层压件。

根据一个方面，提供了一种用于制造热塑性复合预制件的方法。该方法包括组装高熔化温度热塑性复合层片的堆叠以及在所述复合层片之间引入低熔化温度热塑性塑料。该方法还包括通过熔化所述低熔化温度热塑性塑料而将所述高熔化温度热塑性复合层片结合到一起。

根据另一方面，提供了一种制造热塑性复合结构的方法。该方法包括生产具有纤维增强热塑性层片的复合预制件，其中，所述层片包括高熔化温度热塑性塑料和低熔化温度热塑性塑料。该方法还包括通过熔化所述低熔化温度热塑性塑料将所述层片结合到一起以及使所述复合预制件固结。

根据又一方面，提供了一种用于制造复合材料的条带以用于制造复合结构的方法。该方法包括提供高熔化温度热塑性预浸料的条带以及在高熔化温度热塑性预浸料的所述条带的表面上施加低熔化温度热塑性塑料。

根据再一方面，提供了一种热塑性复合带，该热塑性复合带包括：高熔化温度热塑性预浸料的条带；以及低熔化温度热塑性塑料，所述低熔化温度热塑性塑料粘附至高熔化温度热塑性预浸料的所述条带的表面。所述低熔化温度热塑性塑料的熔化温度低于高熔化温度热塑性预浸料的所述条带的熔化温度。

根据再一实施方式，一种热塑性复合预制件包括：热塑性预浸料的层片的堆叠，所述堆叠具有能使所述层片固结的熔化温度；以及将所述层片结合到一起的热塑性聚合物。所述热塑性聚合物的熔化温度低于所述热塑性预浸料的熔化温度。

所公开实施方式的优点之一在于，高温热塑性层压件的层片可以结合到一起并保持配准，而无需熔化高温聚合物。因此，可以生产具有更均匀材料特性的复合层压结构。另一优点在于，可增加带铺放速度，并且可以使用低功率的热能源来实现层片结合。再一优点在于，层片在形成为最终形状时具有更大的剪切能力，因此减少层片褶皱或屈曲的可能性。

特征、功能及优点可以在本公开的各个实施方式中独立地实现或者可在其他实施方式中组合，其进一步细节可以参考以下描述和附图看到。

附图说明