[发明专利]用连续压缩模塑法形成的具有多孔芯的复合材料层压结构

说明书

本申请提供了用连续压缩模塑法形成的具有多孔芯的复合材料层压结构。复合材料层压结构包括多孔芯和与多孔芯连接的第一层压层。第一层压层包括第一热塑性材料层和第一纤维‑增强聚合物层，其中第一纤维‑增强聚合物层的第一表面热固结至第一热塑性材料层的第二表面。当第一热塑性材料层高于第一热塑性材料层的玻璃化转变温度并且多孔芯低于多孔芯材料流动或降解的温度时，通过将第一热塑性材料层的温度降低至低于第一热塑性材料层的玻璃化转变温度，同时将多孔芯挤压至第一热塑性材料层，使第一热塑性材料层的第一表面直接接触并结合至多孔芯的第一表面。

技术领域

本公开涉及使用连续压缩模塑(CCM)法形成的具有多孔芯的复合材料层压结构。

背景技术

具有多孔芯的复合材料层压结构可以包括夹在聚合物面板之间的多孔芯。这些复合材料层压结构用于多种目的，包括(但不限于)地板、房屋的面板(嵌板，paneling)、飞行器、船舶和容器壁。与由固体材料所制备的类似结构相比，多孔芯使复合材料层压结构硬化并且包含小孔(cell)(例如，气穴)以减轻复合材料层压结构的重量。形成这种复合材料层压结构的一种方式是使用形成热固性材料的粘合剂(例如，环氧化物)将聚合物片材层压至多孔芯。使用粘合剂将聚合物片材连接至多孔芯可以在不损坏复合材料层压结构的情况下，抑制或防止复合材料层压结构的后续重塑。形成复合材料层压结构的另一种方法是在降低的压力的环境中将加热面板拉动到多孔芯上。将面板拉动到芯上可以不期望地导致产生在复合材料层压结构的外表面显示出芯的表面特征的复合材料层压结构。因此，存在对于形成具有多孔芯的复合材料层压结构的需求，其允许复合材料层压结构的后续重塑并且在复合材料层压结构的外表面具有最小或无芯的显示。

发明内容

根据本发明公开的一个实施方式，在CCM法中形成具有多孔芯的复合材料层压结构的方法包括通过CCM机的驱动机构逐渐使堆叠件前进至CCM机的加热区。堆叠件包括多孔芯、一个或多个热塑性材料层和一个或多个纤维-增强聚合物层。一个或多个热塑性材料层的第一热塑性材料层位于多孔芯和一个或多个纤维-增强聚合物层的第一纤维-增强聚合物层之间。方法包括通过CCM机在加热区中将堆叠件挤压在一起。通过驱动机构，将堆叠件挤压在一起以使其厚度小于或等于堆叠件在接收时的厚度。在将堆叠件挤压在一起的同时，方法包括向堆叠件施加热。在加热区的部分中，热足以超过一个或多个热塑性材料层和一个或多个纤维-增强聚合物层的一个或多个载体聚合物两者的玻璃化转变温度。方法还包括通过驱动机构逐渐使堆叠件前进至CCM机的冷却区。冷却区将一个或多个热塑性材料层和一个或多个载体聚合物的温度降低至玻璃化转变温度以下。

根据本发明公开的另一种实施方式，在CCM法中形成具有多孔芯的复合材料层压结构的方法包括通过CCM机的驱动机构接收堆叠件。堆叠件包括位于第一热塑性材料层之间的多孔芯、位于纤维-增强聚合物层之间的第一热塑性材料层、位于第二热塑性材料层之间的纤维-增强聚合物层和位于用脱出剂处理的脱出层(release layer)之间的第二热塑性材料层。方法包括在CCM机的加热区中，通过CCM机的驱动机构将堆叠件挤压在一起至其厚度小于或等于堆叠件接收时的厚度。方法包括在将堆叠件挤压在一起的同时，向堆叠件施加热。在加热区的部分中，热足以超过第一热塑性材料层，纤维-增强聚合物层的载体聚合物和第二热塑性材料层的玻璃化转变温度。在材料处于加热区的时间内，热不足以降解多孔芯，或使多孔芯的一种或多种材料流动。方法还包括将堆叠件在CCM机的冷却区中冷却以将第一热塑性材料层、纤维-增强聚合物层的载体聚合物和第二热塑性材料层的温度降低至玻璃化转变温度以下。

根据本发明公开的另一种实施方式，复合材料层压结构包括多孔芯和与多孔芯连接的第一层压层。第一层压层包括第一热塑性材料层和第一纤维-增强聚合物层，其中第一纤维-增强聚合物层的第一表面热固结至第一热塑性材料层的第二表面。当第一热塑性材料层高于第一热塑性材料层的玻璃化转变温度并且多孔芯低于使得多孔芯材料流动或降解的温度时，通过将第一热塑性材料层的温度降低至第一热塑性材料层的玻璃化转变温度以下，同时将多孔芯在第一热塑性材料层上挤压，使第一热塑性材料层的第一表面直接接触并结合至多孔芯的第一表面。