【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于复合材料领域，具体地说，涉及一种柔性热塑性复合材料预浸纱线及应用。
技术介绍
1、热塑性复合材料(简称frtp)与热固性复合材料相比，具有高韧性、抗冲击、制备周期短、方便运输和存储、可焊接、可熔融重塑、环保等优点，在航空航天、海洋工程、医疗等领域的应用越来越广泛。然而，热塑性基体粘度高且难以均匀涂覆和浸润增强纤维，给连续纤维增强热塑性复合材料的设计和制造带来了一系列科学和实践的难题，使2d和3d增强体结构热塑性复合材料的开发受到了限制，导致其应用仍主要局限在非承力构件上。
2、目前，通过热熔、溶液、悬浊液、表面聚合、纤维共混和薄膜堆叠等方法得到的预浸料或复合材料通常非常硬且脆，无法提供适用于编织、机织和针织等纺织工序的预浸材料，因此难以制造复杂形状和复杂结构，限制了热塑复合材料在承力结构中的应用。预浸纱线是树脂基体和增强材料的组合体，根据不同的树脂基体，可将预浸纱线分为热固性和热塑性预浸纱线。室温条件下，热固性树脂粘性大，因此热固性预浸纱表面较粘，不适合纺织工序的使用；而常用于热塑性预浸纱的热塑性树脂，例如聚丙烯、聚醚醚酮及聚醚酮酮等，在室温下均为固体，导致预浸材料硬且脆无法应用于纺织工序。中国专利申请号cn201811392801中，采用对热固性树脂基体进行改性的方法，成功制备了能通过半机械化半手工进行三维编织的热固性预浸纱。但采用该纤维纱进行机器编织时，会出现纱线与机器摩擦发热导致树脂逐渐熔融，进而导致树脂掉落、断纱的问题；中国专利申请号cn202010688783公开了以热固性树脂浸胶液浸渍连续纤
3、有鉴于此特提出本专利技术。
技术实现思路
1、本专利技术旨在克服热塑性基体粘度高和难以浸润增强纤维的问题，提供了一种柔性热塑性复合材料预浸纱线，该纱线柔性高可用于编织和机织等纺织工序，由本专利技术提供的预浸纱线可制造复杂形状和复杂结构的复合材料。
2、为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：
3、本专利技术第一目的提供了一种柔性热塑性复合材料预浸纱线，原料包括增强纤维和热塑性基体，所述的柔性热塑性复合材料预浸纱线中，热塑性基体以微珠的形式分布在增强纤维上。
4、本专利技术的技术方案中热塑性基体以微珠的形式分布在增强纤维上，这种不连续的微珠结构使纤维保留了一定的柔韧性，从而使预浸纱线具有更好的柔性和延展性，有利于后续的编织、机织和针织等工艺，适用于复杂形状和结构的复合材料制备。
5、上述技术方案中，所述热塑性基体以不连续的微珠粘接在增强体纤维上。
6、上述技术方案中，预浸纱线中热塑性基体的质量含量为20％-70％。
7、上述技术方案中，热塑性基体以粉末状作为原料，热塑性基体粉末的粒径与增强纤维的直径比例为n≤4。
8、可选择的，热塑性基体粉末的粒径与增强纤维直径的比值为1。
9、热塑性基体粉末的粒径与增强纤维直径越接近形成的微珠越均匀，粒径较小的树脂粉末能够更均匀地附着在纤维表面，并在熔融过程中形成均匀的覆盖层。当热塑性基体粉末的粒径与增强纤维直径的比值大于4时，树脂粉末可能会难以均匀涂覆在纤维表面，导致涂层厚薄不均，甚至出现树脂堆积或空白区域，影响复合材料的性能。
10、上述技术方案中，热塑性基体选自peek、peak、lcp、pi、pbi、pei、para、pps、pa、pc中的至少一种。
11、上述技术方案中，所述增强体纤维选自碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、石英纤维、碳化硅纤维、氮化硅纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维、聚酰胺纤维、peek纤维、peak纤维、pi纤维、lcp纤维中的至少一种。
12、上述技术方案中，可纺织柔性热塑复合材料预浸纱线的的打结强度为178mpa-259mpa，钩接强力为317mpa-456mpa。
13、本专利技术的第二目的提出了一种柔性热塑性复合材料预浸纱线在纺织中的应用；
14、优选的，所述纺织包括机织、编织、针织。
15、本专利技术的第三目的提供一种预浸织物，采用本专利技术柔性热塑复合材料预浸纱线纺织而成。
16、本专利技术的第四目的提供一种热塑性复合材料，采用本专利技术的柔性热塑复合材料预浸纱线或上述预浸织物加工制成；
17、优选的，所述热塑性复合材料具有二维或者三维结构；
18、优选的，所述热塑性复合材料用于制备承力构件。
19、本专利技术提供的柔性热塑复合材料预浸纱线或者经纺织工序加工成的预浸织物，可通过加热使树脂熔融，快速的获得各类形状和结构的热塑性复合材料。此外，采用注射成型、rtm成型等方法制造复合材料时，因相似相溶，预浸纱线表面的热塑性粉末微珠会提高树脂对增强纤维的浸润，降低复合材料中的孔隙率。
20、本专利技术可以将热塑性复合材料的结构拓展到2d和3d，提升热塑性复合材料制备复杂形状构件的能力。该预浸纱线配合后续的纺织工艺，可推动热塑复合材料在承力构件上的应用，在航空航天、轨道交通、体育休闲、建筑等领域有广泛的使用需求。
21、采用上述技术方案后，本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果。
22、本专利技术提供的一种可纺织柔性热塑复合材料预浸纱线可用于编织和机织等纺织工序，克服了热塑性基体粘度高和难以浸润增强纤维的问题，实现热塑性复合材料中纤维的空间排布，提高热塑性复合材料中增强纤维的力学贡献率。同时，可以将热塑性复合材料的结构拓展到2d和3d，提升热塑性复合材料制备复杂形状构件的能力，推动热塑复合材料在承力构件上的应用。
23、下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的描述。
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1.一种柔性热塑性复合材料预浸纱线，其特征在于，原料包括增强纤维和热塑性基体，所述的柔性热塑性复合材料预浸纱线中，热塑性基体以微珠的形式分布在增强纤维上。
2.根据权利要求1所述的一种柔性热塑性复合材料预浸纱线，其特征在于，所述热塑性基体以不连续的微珠粘接在增强体纤维上。
3.根据权利要求1所述的一种柔性热塑性复合材料预浸纱线，其特征在于，预浸纱线中热塑性基体的质量含量为20％-70％。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种柔性热塑性复合材料预浸纱线，其特征在于，热塑性基体以粉末状作为原料，热塑性基体粉末的粒径与增强纤维的直径比例为n≤4；
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种柔性热塑性复合材料预浸纱线，其特征在于，热塑性基体选自PEEK、PEAK、LCP、PI、PBI、PEI、PARA、PPS、PA、PC中的至少一种。
6.根据权利要求1-4任一项所述的一种柔性热塑性复合材料预浸纱线，其特征在于，所述增强体纤维选自碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、石英纤维、碳化硅纤维、氮化硅纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维、聚酰胺
7.根据权利要求1所述的一种柔性热塑性复合材料预浸纱线，其特征在于，可纺织柔性热塑复合材料预浸纱线的打结强度为178Mpa-259Mpa，钩接强力为317MPa-456Mpa。
8.一种如权利要求1-7所述的柔性热塑性复合材料预浸纱线在纺织中的应用；
9.一种预浸织物，采用如权利要求1-7任意一项所述的柔性热塑复合材料预浸纱线纺织而成。
10.一种热塑性复合材料，采用如权利要求1-7任意一项所述的柔性热塑复合材料预浸纱线或者采用如权利要求9所述的预浸织物加工制成；
...【技术特征摘要】
1.一种柔性热塑性复合材料预浸纱线，其特征在于，原料包括增强纤维和热塑性基体，所述的柔性热塑性复合材料预浸纱线中，热塑性基体以微珠的形式分布在增强纤维上。
2.根据权利要求1所述的一种柔性热塑性复合材料预浸纱线，其特征在于，所述热塑性基体以不连续的微珠粘接在增强体纤维上。
3.根据权利要求1所述的一种柔性热塑性复合材料预浸纱线，其特征在于，预浸纱线中热塑性基体的质量含量为20％-70％。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种柔性热塑性复合材料预浸纱线，其特征在于，热塑性基体以粉末状作为原料，热塑性基体粉末的粒径与增强纤维的直径比例为n≤4；
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种柔性热塑性复合材料预浸纱线，其特征在于，热塑性基体选自peek、peak、lcp、pi、pbi、pei、para、pps、pa、pc中的至少一种。
...【专利技术属性】
技术研发人员：李静，李婷，王冠，张雷，
申请(专利权)人：中国纺织科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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