一种混编纤维增强复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种混编纤维增强复合材料及其制备方法，涉及复合材料技术领域，该制备方法包括：(1)将芳纶纤维、PBO纤维、玻璃纤维和聚酯纤维进行交替编织，得到混编层；(2)在混编层上铺放陶瓷粉，得到单层混编复材；(3)将至少两层单层混编复材依次叠放后，再叠放一层混编层，得到混编纤维织物；其中，相邻的混编层之间中均有陶瓷粉；(4)将混编纤维织物置于模具中，并向模具内注入树脂胶液进行固化，得到混编纤维增强复合材料。本发明专利技术提供的混编纤维增强复合材料具有优异的强韧性度和导热性，在提高纤维体积含量的同时，能避免所制备的混编纤维增强复合材料出现白斑、渗透不充分等缺陷。渗透不充分等缺陷。渗透不充分等缺陷。

【技术实现步骤摘要】
一种混编纤维增强复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及复合材料
，特别涉及一种混编纤维增强复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着树脂基复合材料在航空航天、特高压输电等领域的应用拓展，目前对该类材料的力学性能及质量均匀性与可靠性不断提出更高的要求。对于纤维增强树脂基复合材料而言，其力学性能与所含纤维体积含量密切相关，随着纤维体积含量的增大，其力学性能也逐渐升高。由于纤维织物的结构形式对渗透率有较大影响，同种织物渗透率随纤维体积百分含量的升高而降低，因而纤维体积含量过高时，成型后的产品内容易出现白斑、渗透不充分等现象。
[0003]芳纶纤维由于力学性能突出、绝缘性能优良、阻燃性和热稳定性高等特点，常用于制备增强树脂基复合材料，并已广泛应用于特高压(1000KV以上)输电领域的诸多关键部位。但由于芳纶纤维具有高结晶度、表面化学活性基团少等缺点，其成型能力较差，且与树脂基体结合能力相对较差，树脂浸润性差，且填充树脂后的复合材料含胶量不均匀。同时，目前常规的织物设计方法往往不能解决纤维体积提高后成型的树脂基复合材料易出现白斑、渗透不充分等缺陷的问题，或仍会因这类缺陷导致成型后的复合材料内的层间剪切强度过低；而且现有纤维增强树脂基复合材料的导热性也较差，导致特高压输电领域设备运行过程中的芳纶复合材料绝缘件故障偶有发生。因此亟需新的织物设计方式以及工艺方法，以为树脂基材料提供更广泛的应用。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例提供了一种混编纤维增强复合材料及其制备方法，该混编纤维增强复合材料具有优异的强韧性度和导热性，解决了纤维体积提高后成型的树脂基复合材料易出现白斑、渗透不充分等缺陷的问题。
[0005]第一方面，本专利技术提供了一种混编纤维增强复合材料，所述制备方法包括：
[0006](1)将芳纶纤维、PBO纤维、玻璃纤维和聚酯纤维进行交替编织，得到混编层；
[0007](2)在所述混编层上铺放陶瓷粉，得到单层混编复材；
[0008](3)将至少两层所述单层混编复材依次叠放后，再叠放一层所述混编层，得到混编纤维织物；其中，相邻的混编层之间中均有所述陶瓷粉；
[0009](4)将所述混编纤维织物置于模具中，并向所述模具内注入树脂胶液进行固化，得到所述混编纤维增强复合材料。
[0010]优选地，所述混编层中各组分的体积分数如下：芳纶纤维15～20％、PBO纤维10～20％、玻璃纤维20～40％和聚酯纤维20～55％。
[0011]优选地，所述芳纶纤维、所述PBO纤维、所述玻璃纤维和所述聚酯纤维的直径均相同。
[0012]优选地，所述混编层以PBO纤维、聚酯纤维和玻璃纤维为经纱，以芳纶纤维、聚酯纤维和玻璃纤维为纬纱。
[0013]更优选地，所述经纱和所述纬纱的直径相同。
[0014]优选地，在步骤(1)中，在所述得到所述混编层之前，在所述进行交替编织之后，还包括：
[0015]对所述交替编织后得到的混编坯布进行预定形；
[0016]其中，所述预定形在定型机中进行，车速为10～20m/min，风机转速为1500～1800r/min，定形温度为150～180℃。
[0017]优选地，在步骤(1)中，所述交替编织采用纬编圆筒交织机，门副为100～150cm，所述混编层的厚度为0.5～1mm。
[0018]优选地，在步骤(2)中，所述陶瓷粉为氧化铝、氧化锆、氮化硅、氮化硼、碳化硼、碳化硅、硼化锆、碳化锆中的至少一种。
[0019]优选地，在步骤(2)中，所述陶瓷粉的粒径为20～80μm。
[0020]更优选地，在步骤(2)中，所述陶瓷粉的粒径为50～80μm。
[0021]优选地，在步骤(2)中，所述单层混编复材由混编层和陶瓷粉层组成，所述陶瓷粉层的厚度为0.1～0.5mm。
[0022]优选地，在步骤(4)中，所述混编纤维织物的底面积小于所述模具的底面积，以使所述混编纤维织物的四周设有供所述树脂胶液流动的环形流道。
[0023]优选地，所述步骤(4)包括如下子步骤：
[0024]将所述混编纤维织物置于模具中，依次进行预压、法向缝合和压制，以使所述混编纤维织物的厚度与所述模具的高度相同，并将所述树脂胶液分批次注入所述模具中，待所述混编纤维织物达到吸附饱和后进行固化，得到所述混编纤维增强复合材料。
[0025]优选地，所述法向缝合采用玻璃纤维为缝合线。
[0026]优选地，在步骤(4)中，所述固化的温度为80～180℃，固化时间为6～8h。
[0027]优选地，在步骤(4)中，所述注入树脂胶液采用真空吸注方式。
[0028]第二方面，本专利技术提供了一种混编纤维增强复合材料，采用上述第一方面所述的混编纤维增强复合材料的制备方法制备得到。
[0029]优选地，所述混编纤维增强复合材料中纤维体积分数为40～55％。
[0030]本专利技术与现有技术相比至少具有如下有益效果：
[0031](1)本专利技术通过对纤维编织方式以及铺层的设计，采用PBO纤维、芳纶纤维、玻璃纤维及聚酯纤维制备的混编层不仅具有较高的强韧性，而且导流效果优异，提高了树脂胶液的浸润性，从而改善了树脂胶液填充后含胶量不均匀，强度下降的问题；同时成本较低，应用更为广泛。此外，通过在混编层之间铺放陶瓷粉，使得混编纤维织物的厚度更均匀，增加了混编纤维增强复合材料的导热性、耐高温性能和耐压等级，同时分散的陶瓷粉还增加了层与层之间的树脂胶液的流动，更有利于树脂胶液均匀地浸润至每层混编层中，从而使混编纤维增强复合材料的性能更均一。
[0032](2)本专利技术通过预压提高复合材料的纤维体积含量，改善混编纤维织物的结构均匀性和厚度均匀性，保证织物整体刚度及树脂浸润通道的同时提高纤维体积含量；同时在预压后进行法向缝合以提高该复合材料层间的结合力，扩大该复合材料应用范围的同时保
证了其不变形；成型前再次对缝合后的混编纤维织物进行压制，能进一步增大该复合材料中的纤维体积含量。此外，本专利技术通过分批次注入树脂胶液的方式，在确保高纤维体积含量的同时，避免成型后的树脂基复合材料出现白斑、渗透不充分等缺陷。
附图说明
[0033]图1是本专利技术一实施例提供的一种混编纤维增强复合材料的制备方法的流程图；
[0034]图2是本专利技术一实施例提供的一种真空吸注系统的结构示意图。
具体实施方式
[0035]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例和附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0036]本专利技术实施例提供了一种混编纤维增强复合材料，如图1所述，制备方法包括：
[0037](1)将芳纶纤维、PBO纤维、玻璃纤维和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混编纤维增强复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：(1)将芳纶纤维、PBO纤维、玻璃纤维和聚酯纤维进行交替编织，得到混编层；(2)在所述混编层上铺放陶瓷粉，得到单层混编复材；(3)将至少两层所述单层混编复材依次叠放后，再叠放一层所述混编层，得到混编纤维织物；其中，相邻的混编层之间中均有所述陶瓷粉；(4)将所述混编纤维织物置于模具中，并向所述模具内注入树脂胶液进行固化，得到所述混编纤维增强复合材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述混编层中各组分的体积分数如下：芳纶纤维15～20％、PBO纤维10～20％、玻璃纤维20～40％和聚酯纤维20～55％；和/或所述芳纶纤维、所述PBO纤维、所述玻璃纤维和所述聚酯纤维的直径均相同。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述混编层以PBO纤维、聚酯纤维和玻璃纤维为经纱，以芳纶纤维、聚酯纤维和玻璃纤维为纬纱；优选地，所述经纱和所述纬纱的直径相同。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中：在所述得到所述混编层之前，在所述进行交替编织之后，还包括：对所述交替编织后得到的混编坯布进行预定形；其中，所述预定形在定型机中进行，车速为10～20m/min，风机转速为1500～1800r/min，定形温度为150～180℃。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中：所述交替编织采用纬编圆筒交织机，门副为100～150cm，所述混编层的厚度为0.5...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶金蕊，
申请(专利权)人：叶金蕊，
类型：发明
国别省市：