预浸丝束复合材料制造技术

预浸丝束复合材料，其包含以丝线形式彼此连接的结构纤维，所述结构纤维用树脂浸渍。所述预浸丝束复合材料还包括包围丝线周围的边界层。所述边界层粘附或连接至丝线周围以用于增强。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及预浸纤维所成的复合材料。本申请还涉及制备、改性、融溶、整合和使用预浸复合材料的成型方法。所述预浸复合材料包括预浸丝束复合材料、预浸丝束模塑材料或预浸复合纤维束。
技术介绍
在复合材料产业链中，丝束是指未扭绞的多条长丝，连续所集成的束状形(单向的自适应形，圆形或扁绳状。)，其特别是指人造纤维，例如玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维等。丝束粗幼结构称号，是以纤维的数目而命名。例如，12K丝束包含约12,000根纤维丝，亦可并列多股而组合成大丝束。纤维适用于不同工序和器材将液态树脂渗润浸透，才能固化成型。不均质的浸渍纤维，严重影响产品成型和结构标准，特别是大型产品的时间掌控。因含树脂的纤维，常因胶黏状而发生缠绕断裂，难以进行后续制造工序，如编织、裁剪，层迭组合，固化定型等工序。因此，本申请目的是提供适配于后续加工程序，优化其强度、重量和可挠性的预浸丝束复合材料，更易掌控成型时间，解决废品和测试程序，包括成型后不能预见的风险。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种或多种新型的预浸丝束复合材料和制备预浸丝束复合材料的方法。根据本专利技术的一个方面，本申请提供包括的预浸复合材料(即浸渍复合材料或简单地说复合材料)。结构纤维以丝线的形式彼此相互黏贴着且所述结构纤维用树脂或其它类型的粘合剂或粘结材料浸渍或涂覆。预浸复合材料还包括包围丝线周边的边界层（boundary layer）。纤维接口和介质自适应地粘附和连接至丝线周围，以达到合一结构增强为目的。结构纤维可纵向对齐（平行）的，即单向的或未扭绞的。或者，结构纤维可为纵向横贯的，即交叉的或扭绞配合编织的。这些结构性组合，配合功能纤维和介质，可以连续地捆扎在一起，达到直接或更密切地紧贴，有更良好的附着和后加工工序。本专利技术的实施方案提供了包括结构纤维的预浸复合材料或复合预浸丝束，以聚合物（例如树脂）浸渍(或预浸，pre-preg or pre-impregnated)一个或多个由结构纤维制成的丝束或丝线。用边界层（含介质）进一步包绕（enclose）、涂覆或喷涂所述预浸复合材料，由此提供均质丝束制备的纤维组件。边界层可以用不同结构的连续复合纤维层形成，此接口层（含介质）是直接与结构纤维接触的、且沿着该结构纤维整合成一体。预浸复合材料可进一步包括由功能纤维形成的功能接口层，围绕包覆着结构纤维，在边界层的下面。功能纤维和结构纤维的两个层，具有基本相同的方向（即，单向平行的）并且基本沿着它们的长度方向彼此紧密地依附着，有效解决两层之间的空隙，可挠性的组合层结构，能自适应地伸延并充填，有效增强成型结构。边界层有效地提供了一个整洁、均匀和加固的外层作为表层或圆筒形壳，此内湿外干性结构，有利后继加工工序，包绕后使结构纤维、功能纤维或二者整合在一起。边界层能使环境中的光、空气、水和灰尘不能入侵结构纤维和功能纤维，有效地解决衰退和氧化。预浸丝束(即预浸复合材料)能被制成多股扭绞的丝束，其能取代绳缆，或可编织成布状片材(织物)，或进一步彼此整合成立体骨架，通过灌注脂类、醚类、水凝混合物等（可泡沫态的）进行固化而成一体。预浸丝束复合材料具有能减少热量耗散(作为热的不良导体)和破裂的固化层(例如，边界层)。预浸丝束复合材料提供了良好的绝热性、增强的结构、防震的特性、抗渗透能力和耐腐蚀性能。预浸丝束复合材料能防御孔隙开裂和吸收振动，从而既具有优异的强度又具有良好的弹性，可适度调节这两种性能的结合。预浸复合材料能代替各类材料：如金属、塑料、木、石等成型部件，例如金属铸造/模塑部件，纤维强化钉、加强肋等。热固性树脂或环氧树脂配入介质（如纳米材料），能进一步提高材料刚性和抗腐蚀性。预浸复合材料配用界面层，经灌注/充填/渗透/浸润热塑性/热固性 (如脂类、醚类、水凝混合物) 等混合物，经适度的加热、加压，可生产一体成型产品。预浸丝束复合材料提供质轻、坚固和耐用的材料，适用于节能产品和交通工具；优化后可成为电缆的加强筋、功能钢索和建材（如纤维筋）；可挠性能提高结构支持和强度。同时，边界层对结构纤维提供了保护，从而在很大程度上避免或延缓了腐蚀、老化或降解。本专利技术的丝束可由纤维集合而形成。根据具体应用，所述丝束可由3000条纤维(3k)或更多的纤维组成的大丝束(例如，合并、编织、集束或扭绞)在一起而形成。所述丝束(即，预浸复合材料)的厚度或直径、用于制备丝束的纤维的类型、或纤维的直径，都可根据具体应用要求而确定。在形成丝束前，可用树脂均匀地涂覆所述纤维的表面，以使得纤维彼此间紧密地粘贴，配合接口层约束，避免纤维之间开裂而成的间隙，从而实现更优异的性能。此外，本专利技术的实施方案还提供新型复合材料，称为混合固化材料(hybrid composite materials)，透过灌注填充、渗透或浸渍脂类、醚类、水凝混合物等（可泡沫态的）与结构纤维、功能纤维或二者，经适度的加热、加压，混和反应所产生的热能，能加速预浸丝束固化/热塑化成型，此混合固化技术，能减低生产时间和成本，亦可解决大型部件的收缩变形；优化灌注成型，可生产一体成型大型部件，如器材外壳、风能发电机、和车身工程等。由于浸渍材料和接口层与填充物，在粘合固化方面能与树脂相互融溶，因此该新型复合材料提供了良好的拉伸强度、抗压强度、更好的质量一致性和更优异的机械性能。因此，本专利技术的预浸复合材料，设计成立体骨架，可适用于汽车制造工程及大型部件的整体铸造。本专利技术的预浸丝束复合材料具有重量轻、成本低、刚性好、不易变形，能广用不同成型技术配合器材，适用于试模至批量生产。该预浸丝束复合材料具有优异的弹性模量、抗压强度和抗冲击强度以及可要求的性能，经稳定的数据测试配合计算器建模设计，可应用于各种产品需求。预浸丝束复合材料可进一步包括多种编织方式的片材或立体骨架。可见，本专利技术的预浸丝束复合材料能提供单支纤维束，二维结构片材及粗幼互配的立体骨架，可挠性或同时兼具二者性能，适配不同材料的组合，能广泛用于不用行业需求；例如，本专利技术的预浸丝束复合材料纤维筋，可代替现有的钢筋，抗腐蚀功能，特别适用于恶劣环境的建筑物，由于本专利技术的预浸复合材料能隔热、隔音、减震，适用于环保建筑的热岛效应和防地震的建筑物。边界层可包含彼此相邻的功能纤维。可在结构纤维上使用不同类型的纤维提供附加层。两种不同类型的纤维可具有不同的机械性能优点。例如，结构纤维具有良好的拉伸强度，而功能纤维具有优异的弹性。当被整合进相同的预浸复合材料时，该材料就会既坚固又有弹性。此外，结构纤维和功能纤维可具有不同的材料性能和/或提供不同的技术功能。例如，功能纤维为光导纤维或导电铜丝，而结构纤维为钢丝。由此，该预浸复合材料可获得不同的(有时是互相矛盾的)物理性能。光导纤维通常是柔软和脆弱的，但预浸复合材料由于包括了钢丝从而为光导纤维提供了刚性同时又提供了弹性。当功能纤维位于复合材料两层之间时，它可形成接口层。事实上，位于两个材料之间的层通常可以称为接口层。所述接口层或功能纤维影响预浸丝束复合材料的机械性能。所述功能纤维可与复合材料一起涂覆，从而使得预浸丝束复合材料在处理、加工、贮存和运输时不会受到损害。防止了在功能纤维或结构纤维之间出现孔隙或裂纹。界面层的约束还可防止或减少预浸丝束复合材料上的褶曲，使得预浸丝束本文档来自技高网...

【技术保护点】
预浸丝束复合材料，所述预浸丝束复合材料包括：‑以丝线形式彼此连接的结构纤维，所述结构纤维用聚合物浸渍；和‑包围丝线周围的边界层，其中所述边界层直接粘附至丝线周围以用于增强。

【技术特征摘要】
2015.03.16 SG 10201502009X1.预浸丝束复合材料，所述预浸丝束复合材料包括：-以丝线形式彼此连接的结构纤维，所述结构纤维用聚合物浸渍；和-包围丝线周围的边界层，其中所述边界层直接粘附至丝线周围以用于增强。2.权利要求1的预浸丝束复合材料，其还包括多个纵向丝线，和多个横向丝线，其与所述多个纵向丝线编织以形成片材。3.权利要求1或2 的预浸丝束复合材料，其中所述边界层包括与其彼此毗邻的、以及沿结构纤维纵向且连续地排列的功能纤维。4.权利要求1-3中任一项的预浸丝束复合材料，其中所述边界层进一步包括界面层，该界面层包围功能纤维、结构纤维或二者。5.前述任一项权利要求的预浸丝束复合材料，其中所述结构纤维、功能纤维或二者包括多稳态复合层，以提供至少一个交叉层組合而成的层压物。6.前述任一项权利要求的预浸丝束复合材料，其中用热固性聚合物、热塑性聚合物或二者浸渍所述结构纤维、功能纤维或二者。7.前述任一项权利要求的预浸丝束复合材料，其中用水基复合材料浸渍所述结构纤维、功能纤维或二者。8.前述任一项权利要求的预浸丝束复合材料，其中所述结构纤维、所述功能纤维或二者包括纸纤维。9.前述任一项权利要求的预浸丝束复合材料，其中所述结构纤维、所述功能纤维或二者包含纤维增强芯。10.前述任一项权利要求的预浸丝束复合材料，其中所述边界层、表面层或二者在它们的外層表面上包含起伏狀，用以優化粘附。11.前述任一项权利要求的预浸丝束复合材料，其中所述边界层、...

【专利技术属性】
技术研发人员：何鹤祥，何霞飞，
申请(专利权)人：何霞飞，
类型：发明
国别省市：中国香港;81