[发明专利]通过爆燃的脉管通道制造

说明书

在基底内形成通道的方法，包括：(a)将牺牲部件直接模制到基底中；(b)点燃牺牲部件以引起牺牲部件的爆燃，从而在基底中形成通道；以及(c)清理基底中的通道以去除牺牲部件的爆燃的副产物。牺牲部件包括具有保护壳的可燃材料，并且基底包括聚合物材料。

引言

本公开涉及通过爆燃的脉管通道制造。例如，当前公开的方法可以被 用于使用牺牲材料的爆燃在聚合物、金属或复合物内形成通道。

发明内容

复合材料中的脉管通道制造通常具有挑战性和缓慢性。以前所使用的 牺牲材料难以一致地去除。例如，熔化和/或汽化已经被用于去除牺牲材料。 然而，汽化(即，热解聚)和熔化去除方法可能很慢，并且倾向于在通道 中留下残余材料。残余材料又限制流体流动。爆燃是快速的过程，并且留 下的材料很容易被去除。并且，本文描述的爆燃过程不需要加热整个复合 物，不同于熔化和汽化。通过爆燃生成的热量快速地消散，以最小化对聚 合物复合物(或另一基底)的热效应。

本公开描述了在基底内形成通道的方法。在某些实施例中，该方法包 括：(a)将牺牲部件直接模制到基底中；(b)点燃牺牲部件以引起牺牲部 件的爆燃，从而在基底中形成通道；以及(c)清理基底中的通道以去除牺 牲部件的爆燃的副产物。牺牲部件包括可燃材料，并且基底包括合适的基 底材料，诸如聚合物材料、增强纤维(例如碳纤维)和/或金属化合物。可 燃材料可以包括黑火药或任何其它合适的材料。黑火药是硫磺、木炭和硝 酸钾的混合物。模制在加工温度下进行，并且加工温度小于牺牲部件的可 燃材料的燃点。牺牲部件包括保护壳。保护壳可以包括被注入为具有聚合 物的编织纤维材料。合适的聚合物包括但不限于聚酰亚胺、聚四氟乙烯 (PTFE)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚苯硫醚(PPS)、聚邻苯二甲酰胺(PPA)、 聚酰胺(PA)、聚丙烯、硝化纤维素、酚醛树脂、聚酯、环氧树脂、聚乳 酸、双马来酰亚胺、硅酮、丙烯腈丁二烯苯乙烯、聚乙烯、聚碳酸酯、弹 性体、聚氨酯、聚偏二氯乙烯(PVDC)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS) 及其组合。合适的弹性体包括但不限于天然聚异戊二烯、合成聚异戊二烯、 聚丁二烯(BR)、氯丁橡胶(CR)、丁基橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶、丁腈 橡胶、乙烯丙烯橡胶、表氯醇橡胶(ECO)、聚丙烯酸橡胶、氟硅橡胶、 全氟弹性体、聚醚嵌段酰胺、氯磺化聚乙烯、乙烯-乙酸乙烯酯等。保护壳 可以包括被注入为具有蜡、油、虫胶树脂、硝化纤维漆、环氧树脂、醇酸 树脂、聚氨酯和/或它们的组合的编织纤维材料。该方法可以包括使用增材 制造工艺形成牺牲部件。增材制造过程是3D打印工艺。牺牲部件被配置为网状物，并且网状物包括彼此交叉的细丝。将牺牲部件直接模制到基底 中包括：(a)将牺牲部件放置在模具中；(b)对聚合物树脂加压；(c)将 聚合物树脂喷射射入模具中；和(d)固化聚合物树脂。该方法还包括利 用涂层涂覆牺牲部件，其中该涂层包括涂覆材料。涂覆材料具有第一回弹 模量。可燃材料具有第二回弹模量，并且第一回弹模量大于第二回弹模量。 可以通过将牺牲部件浸入保持涂层的容器中来浸涂牺牲部件。该方法还包 括从容器中去除牺牲部件，并且之后固化涂层。

在一些实施例中，该方法包括：(a)3D打印牺牲部件，其中牺牲部件 包括可燃材料；(b)利用基底模制牺牲部件，使得牺牲部件至少部分地被 设置在基底内部；(c)点燃牺牲部件以引起牺牲部件的爆燃，从而在基底 中形成通道；以及(d)清理基底中的通道以去除牺牲部件的爆燃的副产 物。模制步骤可以包括：(a)将牺牲部件放置在模具中；(b)将金属材料 浇注模具中；以及(c)冷却金属材料以允许金属材料凝固。模制步骤可以 包括：(a)将牺牲部件放置在模具中；(b)将聚合树脂或金属化合物浇注 模具中；和(c)固化聚合物树脂或冷却并凝固金属。可以通过将液体引入 主体中的通道以去除牺牲部件的爆燃的副产物来清理主体中的通道。可替 换地或附加地，可以通过将气体(例如，空气)喷射到主体中的通道中以 去除牺牲部件的爆燃的副产物来清理主体中的通道。牺牲部件包括网状物，并且网状物包括彼此交叉的细丝。该方法还包括用涂层涂覆牺牲部件。涂 层包括涂覆材料。涂覆材料具有第一回弹模量。可燃材料具有第二回弹模 量，并且第一回弹模量大于第二回弹模量。涂层可以包括环氧树脂。模制 在加工温度下进行，并且加工温度小于牺牲部件的可燃材料的燃点。基底 包括聚合物树脂，并且加工温度是聚合物树脂的熔化温度。