【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及复合材料成型，尤其涉及一种纤维编织增强热塑性复合材料结构及成型方法。
技术介绍
1、复合材料由基体和增强体组成，热塑性复合材料是一种以热塑性树脂为基体的复合材料，按照纤维尺寸可以分为短纤维热塑性复合材料、长纤维热塑性复合材料和连续纤维热塑性复合材料。连续纤维增强热塑性复合材料具有比强度高、稳定性好和抗冲击性强等优势，是航空航天、轨道交通和生物医疗等领域解决轻量化、耐高温和长寿命等挑战的关键。编织技术是连续纤维成形立体织物预制体结构的一种方式，以这种预制体作为复合材料的增强体，可提高复合材料的疲劳性能与抗冲击性。
2、传统的连续纤维编织增强热塑性复合材料成型过程是将纤维预制体浸渍树脂之后再固化成型，工艺操作复杂，成型效率不高，且受制于热塑性树脂的低流动性，成型过程中易产生内部孔隙、缺胶等缺陷，因此对成型的纤维编织增强热塑性复合材料的厚度有限制。
技术实现思路
1、专利技术目的：针对现有技术的预制体需浸渍树脂后再固化成型，工艺复杂、成型效率低以及树脂内外浸渍不均匀、内部孔隙缺胶的缺点，本专利技术提供一种纤维编织增强热塑性复合材料结构及成型方法。
2、技术方案：为解决上述问题，本专利技术采用一种纤维编织增强热塑性复合材料结构包括逐层交替铺设的编织层和纤维混合毡层，所述编织层为二维二轴编织、二维三轴编织、三维四向编织、三维五向编织中的一种或几种，所述纤维混合毡层包括增强纤维丝和热塑性树脂纤维丝，所述热塑性树脂纤维丝在纤维混合毡层中的质量占比大于等于60
3、进一步的，所述纤维混合毡层采用针刺毡工艺制备而成，厚度为2mm，密度为0.5g/cm3。
4、进一步的，所述编织层的编织纱线为碳纤维纱线、玻璃纤维纱线中的一种或几种。
5、进一步的，所述热塑性树脂纤维丝为聚酰胺纤维丝、聚醚醚酮纤维丝、聚酰亚胺纤维丝中的一种或几种。
6、本专利技术还提供所述纤维编织增强热塑性复合材料结构的成型方法，包括以下步骤：
7、步骤一，在芯模上铺贴脱模布；
8、步骤二，成型编织层：将编织层铺设于芯模上，通过编织工艺成型；
9、步骤三，成型纤维混合毡层：将纤维混合毡层铺设于已成型的成型编织层上，通过三维针刺工艺成型并压实；
10、步骤四，成形下一编织层：在已成型的纤维混合毡层上铺设新一层编织层，通过编织工艺成型下一编织层；
11、步骤五，重复步骤三、步骤四，逐层交替成型编织层和成型纤维混合毡层，直至获得预定厚度的预制体；
12、步骤六、取下步骤五获得的预制体，进行脱模获得纤维编织增强热塑性复合材料。
13、进一步的，步骤五中所述进行脱模具体操作为，在预制体外铺放一层脱模布，将预制体放入热模压装置中加热、模压、固化。
14、进一步的，所述加热的加热温度为160-400℃，加热时间为1-30min。
15、进一步的，所述模压的压力为1-50mpa，保压时间为1-10min。
16、进一步的，所述编织工艺的编织角为45°，编织结构为三维四向结构。
17、进一步的，所述三维针刺工艺的针刺深度为5mm，针刺密度为30n/mm。
18、有益效果：本专利技术相对于现有技术，其显著优点是(1)在编织过程中通过针刺技术引入含热塑性树脂的纤维混合毡层，在预制体成形后可直接进行加热模压固化，这种方法继承了编织的近净成形以及针刺的成形灵活的优点，相比传统工艺省略了树脂浸渍工序，提高生产效率，实现了快速成型。(2)通过将热塑性树脂引入预制体内部并进行整体热模压固化，避免了传统工艺下因树脂流动性差导致的内外浸渍不均匀、内部孔隙缺胶等问题。(3)通过调控编织过程中纤维混合毡层的树脂种类、树脂含量等参数，实现纤维编织增强热塑性复合材料的组分体积分数精确控制与性能梯度分布。
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1.一种纤维编织增强热塑性复合材料结构，其特征在于，包括逐层交替铺设的编织层(1)和纤维混合毡层(2)，所述编织层(1)为二维二轴编织、二维三轴编织、三维四向编织、三维五向编织中的一种或几种，所述纤维混合毡层(2)包括增强纤维丝和热塑性树脂纤维丝，所述热塑性树脂纤维丝在纤维混合毡层(2)中的质量占比大于等于60％。
2.如权利要求1所述的纤维编织增强热塑性复合材料结构，其特征在于，所述纤维混合毡层(2)采用针刺毡工艺制备而成，厚度为2mm，密度为0.5g/cm3。
3.如权利要求1所述的纤维编织增强热塑性复合材料结构，其特征在于，所述编织层(1)的编织纱线为碳纤维纱线、玻璃纤维纱线中的一种或几种。
4.如权利要求1所述的纤维编织增强热塑性复合材料结构，其特征在于，所述热塑性树脂纤维丝为聚酰胺纤维丝、聚醚醚酮纤维丝、聚酰亚胺纤维丝中的一种或几种。
5.一种如权利要求1-4任一项所述纤维编织增强热塑性复合材料结构的成型方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.如权利要求5所述的成型方法，其特征在于，步骤五中所述进行脱模具体操作为
7.如权利要求6所述的成型方法，其特征在于，所述加热的加热温度为160-400℃，加热时间为1-30min。
8.如权利要求6所述的成型方法，其特征在于，所述模压的压力为1-50MPa，保压时间为1-10min。
9.如权利要求5所述的成型方法，其特征在于，所述编织工艺的编织角为45°，编织结构为三维四向结构。
10.如权利要求5所述的成型方法，其特征在于，所述三维针刺工艺的针刺深度为5mm，针刺密度为30n/mm。
...【技术特征摘要】
1.一种纤维编织增强热塑性复合材料结构，其特征在于，包括逐层交替铺设的编织层(1)和纤维混合毡层(2)，所述编织层(1)为二维二轴编织、二维三轴编织、三维四向编织、三维五向编织中的一种或几种，所述纤维混合毡层(2)包括增强纤维丝和热塑性树脂纤维丝，所述热塑性树脂纤维丝在纤维混合毡层(2)中的质量占比大于等于60％。
2.如权利要求1所述的纤维编织增强热塑性复合材料结构，其特征在于，所述纤维混合毡层(2)采用针刺毡工艺制备而成，厚度为2mm，密度为0.5g/cm3。
3.如权利要求1所述的纤维编织增强热塑性复合材料结构，其特征在于，所述编织层(1)的编织纱线为碳纤维纱线、玻璃纤维纱线中的一种或几种。
4.如权利要求1所述的纤维编织增强热塑性复合材料结构，其特征在于，所述热塑性树脂纤维丝为聚酰胺纤维丝、聚醚醚酮纤维丝、聚酰亚胺...
【专利技术属性】
技术研发人员：单忠德，耿逢辰，孙正，高一岑，黎柯佚，周征西，郭子桐，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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