【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及碳纤维穿刺织物，尤其涉及一种非对称碳纤维仿形穿刺织物及其制备方法。
技术介绍
1、随着未来航空航天、高超声速和深空探测等领域新型航天器的发展，航天器在飞行过程中需要面对极端高温的气流和气体摩擦，航天器表面会受到灼烧和剥蚀，严重影响其性能和寿命。对先进复合材料提出了更高的要求，而非对称碳纤维仿形穿刺织物增强的复合材料能够有效的分散传递高速气流摩擦产生的巨大高温，减少高速飞行器防热材料的烧蚀量，提高耐烧蚀复合材料的防热性能，提升高速飞行器的技术指标。
2、因此，非对称碳纤维仿形穿刺织物增强的复合材料制备技术已成为国内外新型飞行器研发必需攻克的关键技术。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提供一种非对称碳纤维仿形穿刺织物及其制备方法，通过设置中间穿刺针的间距大，外侧穿刺针的间距小，能够降低碳纤维布褶皱，且能够得到性能优异的非对称碳纤维仿形穿刺织物。
2、为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供一种非对称碳纤维仿形穿刺织物，所述非对称碳纤维仿形穿刺织物包括碳纤维布，以及z向纤维束；
4、所述z向纤维束将若干层x-y向的所述碳纤维布经穿刺工艺形成所述非对称碳纤维仿形穿刺织物；
5、所述z向纤维束在x-y向的分布自碳纤维布中心向外侧依次包括n个分布区，其中n为≥2的整数，且z向纤维束在第i个分布区的间距＜z向纤维束在第i-1个分布区的间距，i为1至n的整数。
6、值
7、优选地，所述z向纤维束在第i个分布区的间距比所述z向纤维束在第i-1个分布区的间距小0.1～0.2mm，例如可以是0.1mm、0.11mm、0.12mm、0.13mm、0.14mm、0.15mm、0.18mm、0.19mm或0.2mm等。
8、所述z向纤维束在x-y向的分布自碳纤维布中心向外侧依次包括3个分布区，其中第1分布区内z向纤维束的间距为1.8～2.0mm，例如可以是1.8mm、1.82mm、1.83mm、1.84mm、1.85mm、1.89mm、1.90mm、1.92mm、1.93mm、1.94mm、1.95mm、1.98mm或2.0mm等；第2分布区内z向纤维束之间的间距为1.6～1.8mm，例如可以是1.6mm、1.62mm、1.63mm、1.64mm、1.65mm、1.68mm、1.69mm、1.7mm、1.72mm、1.75mm、1.78mm或1.8mm等；第3分布区内z向纤维束之间的间距为1.4～1.6mm，例如可以是1.4mm、1.41mm、1.42mm、1.45mm、1.48mm、1.5mm、1.52mm、1.55mm、1.58mm或1.6mm等。
9、优选地，所述非对称碳纤维仿形穿刺织物中x-y向的所述碳纤维布的褶皱宽度≤50mm，例如可以是50mm、49mm、48mm、45mm或40mm等，和/或，所述非对称碳纤维仿形穿刺织物中金属碎屑的尺寸≤3mm且尺寸≥1mm的金属碎屑的数量≤3，例如可以是3、2、1或0等。
10、优选地，所述非对称碳纤维仿形穿刺织物包括连接的第一x向区段、第二y向区段和第三弧形区段；所述第二y向区段包括第一子y向区段和第二子y向区段；所述第一子y向区段的两端分别连接第一x向区段的第一端和第三弧形区段的第一端；所述第二子y向区段的两端分别连接第一x向区段的第二端和第三弧形区段的第二端。
11、所述第一子y向区段和第二子y向区段为与所述x向呈一定夹角的方向，但并不要求二者平行或对称。
12、优选地，所述非对称碳纤维仿形穿刺织物的尺寸规格≥最大长300mm×最大宽120mm×最大高100mm。
13、优选地，所述非对称碳纤维仿形穿刺织物的层间密度≥40层/cm，例如可以是40层/cm、41层/cm、42层/cm、43层/cm、45层/cm、48层/cm或50层/cm等；和/或，所述非对称碳纤维仿形穿刺织物的z向间距为1.4～2.0mm，例如可以是1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm或2.0mm等。
14、优选地，所述非对称碳纤维仿形穿刺织物的体积密度≥0.85g/cm3，例如可以是0.85g/cm3、0.86g/cm3、0.87g/cm3、0.88g/cm3、0.89g/cm3、0.90g/cm3、0.91g/cm3或0.92g/cm3等。
15、优选地，所述碳纤维布在x方向的铺层角度为0°～90°，例如可以是0°、30°、45°、60°或90°等。
16、本专利技术中所述z向纤维束的贯穿方式为双股双向贯穿。
17、第二方面，本专利技术提供一种第一方面所述的非对称碳纤维仿形穿刺织物的制备方法，所述制备方法包括：
18、将穿刺钢针在x-y向自碳纤维布中心向外侧依次按照n个分布区进行分布，形成钢针阵列。其中n为≥2的整数，且穿刺钢针在第i个分布区的间距＜穿刺钢针在第i-1个分布区的间距，i为1至n的整数；
19、再将穿刺钢针贯穿若干层碳纤维布，依次经加压密实和z向纤维束置换钢针后，得到所述非对称碳纤维仿形穿刺织物。
20、本专利技术第二方面提供的制备方法能够得到整体碳纤维布在穿刺和纤维置换过程中受力更均匀的产品。
21、优选地，所述穿刺钢针在第i个分布区的间距比所述穿刺钢针在第i-1个分布区的间距小0.1～0.2mm，例如可以是0.1mm、0.11mm、0.12mm、0.13mm、0.14mm、0.15mm、0.16mm、0.17mm、0.18mm、0.19mm或0.2mm等。
22、优选地，所述碳纤维布中碳纤维的规格为3k、6k、12k、24k或48k中的任意一种或至少两种的组合，和/或，所述z向纤维束的规格为1k、3k或6k中的任意一种或至少两种的组合。
23、与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：
24、本专利技术提供的非对称碳纤维仿形穿刺织物的结构设计以及制备方法能够得到非对称结构的碳纤维仿形穿刺织物产品，且整体碳纤维布在穿刺和纤维置换过程中受力更加均匀，最终产品中碳纤维布褶皱小且内部金属碎屑少，应用前景广阔。
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1.一种非对称碳纤维仿形穿刺织物，其特征在于，所述非对称碳纤维仿形穿刺织物包括碳纤维布，以及Z向纤维束；
2.根据权利要求1所述的非对称碳纤维仿形穿刺织物，其特征在于，所述Z向纤维束在第i个分布区的间距比所述Z向纤维束在第i-1个分布区的间距小0.1～0.2mm；
3.根据权利要求1或2所述的非对称碳纤维仿形穿刺织物，其特征在于，所述非对称碳纤维仿形穿刺织物中X-Y向的所述碳纤维布的褶皱宽度≤50mm，和/或，所述非对称碳纤维仿形穿刺织物中金属碎屑的尺寸≤3mm且尺寸≥1mm的金属碎屑的数量≤3。
4.根据权利要求1～3任一项所述的非对称碳纤维仿形穿刺织物，其特征在于，所述非对称碳纤维仿形穿刺织物包括连接的第一X向区段、第二Y向区段和第三弧形区段；
5.根据权利要求1～4任一项所述的非对称碳纤维仿形穿刺织物，其特征在于，所述非对称碳纤维仿形穿刺织物的层间密度≥40层/cm，和/或，所述非对称碳纤维仿形穿刺织物的Z向间距为1.4～2.0mm。
6.根据权利要求1～5任一项所述的非对称碳纤维仿形穿刺织物，其特征在于，所述非对
7.根据权利要求1～6任一项所述的非对称碳纤维仿形穿刺织物，其特征在于，所述碳纤维布在X方向的铺层角度为0°～90°。
8.一种权利要求1～7任一项所述的非对称碳纤维仿形穿刺织物的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述穿刺钢针在第i个分布区的间距比所述穿刺钢针在第i-1个分布区的间距小0.1～0.2mm。
10.根据权利要求8或9所述的制备方法，其特征在于，所述碳纤维布中碳纤维的规格为3K、6K、12K、24K或48K中的任意一种或至少两种的组合；和/或，所述Z向纤维束的规格为1K、3K或6K中的任意一种或至少两种的组合。
...【技术特征摘要】
1.一种非对称碳纤维仿形穿刺织物，其特征在于，所述非对称碳纤维仿形穿刺织物包括碳纤维布，以及z向纤维束；
2.根据权利要求1所述的非对称碳纤维仿形穿刺织物，其特征在于，所述z向纤维束在第i个分布区的间距比所述z向纤维束在第i-1个分布区的间距小0.1～0.2mm；
3.根据权利要求1或2所述的非对称碳纤维仿形穿刺织物，其特征在于，所述非对称碳纤维仿形穿刺织物中x-y向的所述碳纤维布的褶皱宽度≤50mm，和/或，所述非对称碳纤维仿形穿刺织物中金属碎屑的尺寸≤3mm且尺寸≥1mm的金属碎屑的数量≤3。
4.根据权利要求1～3任一项所述的非对称碳纤维仿形穿刺织物，其特征在于，所述非对称碳纤维仿形穿刺织物包括连接的第一x向区段、第二y向区段和第三弧形区段；
5.根据权利要求1～4任一项所述的非对称碳纤维仿形穿刺织物，其特征在于，所述非对称碳纤维仿形穿刺织物的层间密度≥40层/cm，和/或，...
【专利技术属性】
技术研发人员：钱淑云，董鑫，赵华，丁华平，缪云良，
申请(专利权)人：江苏天鸟高新技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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