【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于纤维集合，涉及碳纤维针刺织物，尤其涉及一种高密度高层间性能碳纤维针刺织物及制备方法与应用。
技术介绍
1、三维针刺是指一种生产纺织预制体的制备技术，该技术主要是使用带钩齿的刺针把短纤维带入到平面织物层，将平面织物的层与层之间进行有效连接(钩齿的设计使纤维在针头离开预制件时停留在其携带的位置)。
2、三维针刺技术将几个平面织物层叠层铺放到一起形成单元层，对铺放好的单元层进行针刺，这样便可以使预制件整体的各个部分都能植入相同数量的短纤维且短纤维的长度基本一致，这使得三维针刺预制件在厚度方向上不仅拥有良好的均匀性还拥有良好的层间性能。
3、现有的碳纤维针刺织物及其复合材料大多采用网胎/基布叠层或纯网胎进行针刺。由于低密度网胎层的存在，碳纤维针织物的体积密度较低(现有三维针刺预制体的体积密度范围0.3-0.6g/cm3)，与三维编织复合材料和2.5d复合材料相比，碳纤维三维针刺复合材料具有较低的体积密度和较弱的层间性能(现有三维针刺预制体的层间性能范围7n/m-30n/m)，而提高层间性能只能通过增加针刺密度，这势必会加剧织物面内组织的损伤程度，大大降低织物的面内性能，这限制了其在新一代高速轨道列车刹车盘上的应用。因此，开发一种高密度高层间性能碳纤维针刺织物具有重要意义。
技术实现思路
1、针对目前碳纤维三维针刺预制体体积密度低、层间性能弱、易分层，且作为高速列车刹车盘易分层掉块的问题，本专利技术提供了一种高密度高层间性能碳纤维针刺织物及制备方法与应用
2、为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、本专利技术首先提供了一种高密度高层间性能碳纤维针刺织物的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
4、1)制备碳纤维全切布：设计裁切轨迹，将缎纹布全切制备得到碳纤维全切布；
5、2)将多层碳纤维单向布与多层步骤1)得到的碳纤维全切布作为一个单元层，铺放一个单元层进行一次针刺；制备得到高密度高层间性能碳纤维针刺织物。
6、作为本专利技术的一种优选方案，步骤1)中，所述裁切轨迹包括切割角度，切割长度与切割线之间的间隔。
7、作为本专利技术的一种优选方案，所述的切割角度为45°和135°，所述的切割长度为20mm，所述的切割线之间的间隔为20mm。
8、作为本专利技术的一种优选方案，步骤2)中，所述碳纤维单向布的层数为4层，依次为0°碳纤维单向布、45°碳纤维单向布、90°碳纤维单向布以及135°碳纤维单向布。
9、作为本专利技术的一种优选方案，步骤2)中，碳纤维全切布的层数为2层。
10、作为本专利技术的一种优选方案，步骤2)中，针刺的次数为2次，针刺密度20-30针/cm2，针刺深度15-20mm；针刺暴露在织物底端的针刺纤维长度在8-12mm。
11、作为本专利技术的一种优选方案，一个单元层的铺放顺序为0°碳纤维单向布、45°碳纤维单向布、碳纤维全切布、90°碳纤维单向布、135°碳纤维单向布以及碳纤维全切布。
12、本专利技术还提供了通过上述的制备方法制得的高密度高层间性能碳纤维针刺织物，所述高密度高层间性能碳纤维针刺织物的体积密度范围为0.8-0.95g/cm3。
13、本专利技术最后提供了上述高密度高层间性能碳纤维针刺织物在制备高速列车刹车盘上的应用。
14、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
15、1)本专利技术采用碳纤维全切布代替传统网胎，制备出高层间性能碳纤维针刺织物。
16、2)本专利技术中的碳纤维全切布在针刺过程中可提供长而粗且抗撕扯的z向短切纤维，极大的提高了针刺织物的层间性能，相比于传统针刺织物既保证了织物面内性能又极大提高了织物的层间性能，织物的层间剥离强度最大提高650％。
17、3)使用本专利技术的高密度高层间性能碳纤维针刺织物制作高速列车刹车盘，解决现有碳纤维三维针刺预制体易分层掉块的问题，提高了高速列车刹车盘的使用寿命。
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1.一种高密度高层间性能碳纤维针刺织物的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种高密度高层间性能碳纤维针刺织物的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述裁切轨迹包括切割角度，切割长度与切割线之间的间隔。
3.根据权利要求2所述的一种高密度高层间性能碳纤维针刺织物的制备方法，其特征在于，所述的切割角度为45°和135°，所述的切割长度为20mm，所述的切割线之间的间隔为20mm。
4.根据权利要求1所述的一种高密度高层间性能碳纤维针刺织物的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述碳纤维单向布的层数为4层，依次为0°碳纤维单向布、45°碳纤维单向布、90°碳纤维单向布以及135°碳纤维单向布。
5.根据权利要求1所述的一种高密度高层间性能碳纤维针刺织物的制备方法，其特征在于，步骤2)中，碳纤维全切布的层数为2层。
6.根据权利要求1所述的一种高密度高层间性能碳纤维针刺织物的制备方法，其特征在于，步骤2)中，针刺的次数为2次，针刺密度20-30针/cm2，针刺深度15-20mm；针刺暴露在织物
7.根据权利要求4所述的一种高密度高层间性能碳纤维针刺织物的制备方法，其特征在于，一个单元层的铺放顺序为0°碳纤维单向布、45°碳纤维单向布、碳纤维全切布、90°碳纤维单向布、135°碳纤维单向布以及碳纤维全切布。
8.一种高密度高层间性能碳纤维针刺织物，其特征在于，通过权利要求1-7任一项所述的制备方法制得，所述高密度高层间性能碳纤维针刺织物的体积密度范围为0.8-0.95g/cm3。
9.一种如权利要求8所述的高密度高层间性能碳纤维针刺织物的应用，其特征在于，所述高密度高层间性能碳纤维针刺织物在制备高速列车刹车盘上的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种高密度高层间性能碳纤维针刺织物的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种高密度高层间性能碳纤维针刺织物的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述裁切轨迹包括切割角度，切割长度与切割线之间的间隔。
3.根据权利要求2所述的一种高密度高层间性能碳纤维针刺织物的制备方法，其特征在于，所述的切割角度为45°和135°，所述的切割长度为20mm，所述的切割线之间的间隔为20mm。
4.根据权利要求1所述的一种高密度高层间性能碳纤维针刺织物的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述碳纤维单向布的层数为4层，依次为0°碳纤维单向布、45°碳纤维单向布、90°碳纤维单向布以及135°碳纤维单向布。
5.根据权利要求1所述的一种高密度高层间性能碳纤维针刺织物的制备方法，其特征在于，步骤2)中，碳纤维全切布的层数为2层。...
【专利技术属性】
技术研发人员：孔令华，郑宏伟，陈凯，姜梦楠，
申请(专利权)人：德翼高科杭州科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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