一種層間增強(qiáng)纖維復(fù)合材料及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種層間增強(qiáng)纖維復(fù)合材料及其制造方法。本發(fā)明公開的層間增強(qiáng)纖維復(fù)合材料包括層間增強(qiáng)的纖維預(yù)織件和基體樹脂，所述層間增強(qiáng)的纖維預(yù)織件包含層鋪好的玻璃氈和層間連續(xù)纖維，并且所述層鋪好的玻璃氈通過所述層間連續(xù)纖維縫合在一起。本發(fā)明的層間增強(qiáng)纖維復(fù)合材料既能夠增加復(fù)合材料的層間剪切強(qiáng)度，又可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)，顯著降低成本。
【專利說(shuō)明】
一種層間増強(qiáng)纖維復(fù)合材料及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及增強(qiáng)材料領(lǐng)域，具體涉及一種層間增強(qiáng)纖維復(fù)合材料及其制造方法，更具體地，設(shè)計(jì)一種適用于拉擠成型工藝的層間增強(qiáng)纖維預(yù)織件及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]以玻璃纖維為增強(qiáng)材料的玻璃鋼具有輕質(zhì)高強(qiáng)、耐腐防滲、隔熱吸音、耐低溫等綜合優(yōu)點(diǎn)，在建筑領(lǐng)域被大量利用，已經(jīng)應(yīng)用到綠色工業(yè)建筑、工業(yè)節(jié)能門窗、商場(chǎng)、體育館、展覽館，其應(yīng)用產(chǎn)品主要為屋面板、采光帶、隔斷板、墻板、地板、工業(yè)型材等。拉擠成型工藝是一種應(yīng)用于建筑復(fù)合材料的主要成型工藝，其基本工藝過程是:纖維增強(qiáng)材料在外力的牽引下，經(jīng)浸膠、預(yù)成型模板導(dǎo)向、熱模固化，得到型材制品，并按使用要求切成一定長(zhǎng)度的過程。
[0003]在拉擠成型工藝中，應(yīng)用最多的是玻璃纖維無(wú)捻粗紗、玻璃纖維連續(xù)氈及玻璃纖維表面氈等。這種成型工藝制備的復(fù)合材料，不僅具有良好的力學(xué)性能，而且可以連續(xù)化生產(chǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于玻璃鋼等復(fù)合材料的生產(chǎn)與制造。然而這種復(fù)合材料具有各向異性，易出現(xiàn)層間分層，使其層間剪切強(qiáng)度明顯下降。如何提高拉擠工藝成型板材的層間剪切強(qiáng)度是目前急需解決的難題。
[0004]三維整體編織技術(shù)是20世紀(jì)80年代發(fā)展起來(lái)的一種新型紡織技術(shù)，采用該技術(shù)研制的三維編織復(fù)合材料，克服了傳統(tǒng)層和復(fù)合材料易分層的致命缺點(diǎn)，保持了復(fù)合材料構(gòu)件承載變形的整體性，且具有比強(qiáng)度高、抗沖擊、耐燒蝕、性能可設(shè)計(jì)和易于一次成型復(fù)雜構(gòu)型等優(yōu)點(diǎn)。隨著應(yīng)用的不斷擴(kuò)大，傳統(tǒng)復(fù)合材料自身的不足開始凸現(xiàn)，如較高的制造成本及較低的損傷容限。一些大型構(gòu)件的成型由于受到工裝、工藝條件的影響，往往由較小的構(gòu)件采用縫合拼接的方式以制得滿足不同形狀、不同尺寸要求的大型構(gòu)件，從而形成了一種新結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料一一縫合復(fù)合材料?？p合結(jié)構(gòu)是航空航天領(lǐng)域發(fā)展的一種用于復(fù)合材料拼接的立體增強(qiáng)結(jié)構(gòu)，北京航空制造工程研究所等開展了縫合/RTM(RFI)復(fù)合材料的研究，在專用基體材料開發(fā)、計(jì)算機(jī)模擬仿真、復(fù)雜構(gòu)型預(yù)成形體制備和RTM、RFI成形技術(shù)等方面均取得了相應(yīng)的進(jìn)展?？p合復(fù)合材料層合板的面內(nèi)剛度與強(qiáng)度，低速?zèng)_擊損傷，以及層間剪切強(qiáng)度與斷裂韌性等力學(xué)性能方面等有了顯著的提高。
[0005]通過三維編織以及縫合技術(shù)，雖然完美的解決復(fù)合材料的層間剪切強(qiáng)度與斷裂韌性問題，但是對(duì)設(shè)備的要求高，而且成本昂貴，僅限于航空航天等高端領(lǐng)域。對(duì)于建筑等民用領(lǐng)域來(lái)說(shuō)，其復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和高昂的制造成本，限制了該技術(shù)的發(fā)展。
[0006]在現(xiàn)有的玻璃鋼復(fù)合材料中，如何降低成本，同時(shí)又提高纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的層間剪切結(jié)構(gòu)是目前建筑用纖維增強(qiáng)復(fù)合材料領(lǐng)域急需解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服前述技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種適用于拉擠成型工藝的層間增強(qiáng)纖維預(yù)織件及其制造方法，使得既能夠增加復(fù)合材料的層間剪切強(qiáng)度，又可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)，顯著降低成本。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下:
[0009]—種層間增強(qiáng)纖維復(fù)合材料，包括層間增強(qiáng)的纖維預(yù)織件和基體樹脂，所述層間增強(qiáng)的纖維預(yù)織件包含層鋪好的玻璃氈和層間連續(xù)纖維，并且所述層鋪好的玻璃氈通過所述層間連續(xù)纖維縫合在一起。
[0010]進(jìn)一步地，所述玻璃氈為純玻璃纖維與短切玻璃纖維的混織物。
[0011]進(jìn)一步地，所述玻璃氈為玻璃纖維、玄武巖纖維以及碳纖維的混織物。
[0012]進(jìn)一步地，所述層間連續(xù)纖維采用高強(qiáng)玻璃纖維、碳纖維或玄武巖纖維。
[0013]進(jìn)一步地，所述基體樹脂是不飽和樹脂、乙烯基樹脂以及酚醛樹脂中的一種或幾種。
[0014]同時(shí)，本發(fā)明還提供了一種如上所述的層間增強(qiáng)纖維復(fù)合材料的制造方法，先將玻璃氈進(jìn)行層鋪，然后運(yùn)用縫紉技術(shù)，通過層間連續(xù)纖維將所述層鋪好的玻璃氈進(jìn)行縫合，再利用基體樹脂將縫合后的玻璃氈通過拉擠工藝成型，即可制得所述層間增強(qiáng)纖維復(fù)合材料。
[0015]進(jìn)一步地，所述玻璃氈為純玻璃纖維與短切玻璃纖維的混織物。
[0016]進(jìn)一步地，所述玻璃氈為玻璃纖維、玄武巖纖維以及碳纖維的混織物。
[0017]進(jìn)一步地，所述層間連續(xù)纖維采用高強(qiáng)玻璃纖維、碳纖維或玄武巖纖維。
[0018]進(jìn)一步地，所述基體樹脂為不飽和樹脂、乙烯基樹脂以及酚醛樹脂中的一種或幾種。
[0019]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下顯著的優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
[0020]1.由于預(yù)織件采用了玻璃氈等連續(xù)纖維氈進(jìn)行層鋪，運(yùn)用的縫紉技術(shù)設(shè)備簡(jiǎn)單，易于操作，且可以連續(xù)化生產(chǎn)，制備的層間增強(qiáng)預(yù)織件的成本不會(huì)增加太高。
[0021]2.通過拉擠成型工藝由本發(fā)明的層間增強(qiáng)的纖維預(yù)織件制得的復(fù)合材料，相對(duì)于傳統(tǒng)的拉擠成型的復(fù)合材料，其力學(xué)性能明顯提高，層間剪切強(qiáng)度提高50 %以上。
[0022]3.本發(fā)明的層間增強(qiáng)的纖維預(yù)織件的制造方法，相對(duì)于三維編織技術(shù)與縫合技術(shù)，設(shè)備簡(jiǎn)單，制造成本低廉，可以大規(guī)模生產(chǎn)，可以根據(jù)不同需求，調(diào)整預(yù)織件的縫合密度，實(shí)現(xiàn)不同程度的增強(qiáng)，更易于產(chǎn)業(yè)推廣。
【具體實(shí)施方式】
[0023]為充分公開的目的，以下將結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，以下所述的具體實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0024]本發(fā)明公開的層間增強(qiáng)纖維復(fù)合材料包括層間增強(qiáng)的纖維預(yù)織件和基體樹脂，其中，層間增強(qiáng)的纖維預(yù)織件包含層鋪好的玻璃氈和層間連續(xù)纖維，并且層鋪好的玻璃氈通過層間連續(xù)纖維縫合在一起。
[0025]具體地，先將玻璃氈進(jìn)行層鋪;其次，根據(jù)縫合復(fù)合材料原理，運(yùn)用縫紉技術(shù)，利用連續(xù)纖維將層鋪好的玻璃氈進(jìn)行縫合，制得層間增強(qiáng)的纖維預(yù)織件。
[0026]以不飽和樹脂、乙烯基樹脂以及酚醛樹脂等為基體，層間增強(qiáng)的纖維預(yù)織件通過拉擠工藝成型，即可制得復(fù)合材料。所用的不飽和樹脂、乙烯基樹脂以及酚醛樹脂的加工工藝滿足拉擠成型工藝的需要。
[0027]玻璃氈可以用純玻璃纖維與短切玻璃纖維的混織物，也可以采用玻璃纖維、玄武巖纖維、以及碳纖維等混織纖維制備連續(xù)纖維織物;優(yōu)選采用純玻璃纖維與短切玻璃纖維織成的玻璃氈?？p合用連續(xù)纖維采用高強(qiáng)玻璃纖維、碳纖維以及玄武巖纖維;優(yōu)選采用玻璃纖維和玄武巖纖維?；w樹脂可以采用常規(guī)的適用于拉擠成型工藝的不飽和脂樹脂、乙烯基樹脂以及酚醛樹。
[0028]具體的預(yù)織件制造步驟如下:
[0029]1.連續(xù)玻璃氈的層鋪
[0030]將編織好的連續(xù)玻璃氈進(jìn)行層鋪，層鋪的連續(xù)玻璃氈的寬度可以為20-2000厘米，優(yōu)選1000-1500厘米，層數(shù)根據(jù)產(chǎn)品的需要進(jìn)行選擇，即層鋪的厚度可以進(jìn)行控制。
[0031]2.層間縫合
[0032]將層鋪好的連續(xù)玻璃氈進(jìn)行縫合。
[0033]以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種層間增強(qiáng)纖維復(fù)合材料，包括層間增強(qiáng)的纖維預(yù)織件和基體樹脂，其特征在于:所述層間增強(qiáng)的纖維預(yù)織件包含層鋪好的玻璃氈和層間連續(xù)纖維，并且所述層鋪好的玻璃氈通過所述層間連續(xù)纖維縫合在一起。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層間增強(qiáng)纖維復(fù)合材料，其特征在于:所述玻璃氈為純玻璃纖維與短切玻璃纖維的混織物。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層間增強(qiáng)纖維復(fù)合材料，其特征在于:所述玻璃氈為玻璃纖維、玄武巖纖維以及碳纖維的混織物。4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的層間增強(qiáng)纖維復(fù)合材料，其特征在于，所述層間連續(xù)纖維采用高強(qiáng)玻璃纖維、碳纖維或玄武巖纖維。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層間增強(qiáng)纖維復(fù)合材料，其特征在于:所述基體樹脂是不飽和樹脂、乙烯基樹脂以及酚醛樹脂中的一種或幾種。6.一種如權(quán)利要求1所述的層間增強(qiáng)纖維復(fù)合材料的制造方法，其特征在于，先將玻璃氈進(jìn)行層鋪，然后運(yùn)用縫紉技術(shù)，通過層間連續(xù)纖維將所述層鋪好的玻璃氈進(jìn)行縫合，再利用基體樹脂將縫合后的玻璃氈通過拉擠工藝成型，即可制得所述層間增強(qiáng)纖維復(fù)合材料。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制造方法，其特征在于:所述玻璃氈為純玻璃纖維與短切玻璃纖維的混織物。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制造方法，其特征在于:所述玻璃氈為玻璃纖維、玄武巖纖維以及碳纖維的混織物。9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的制造方法，其特征在于，所述層間連續(xù)纖維采用高強(qiáng)玻璃纖維、碳纖維或玄武巖纖維。10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述基體樹脂為不飽和樹脂、乙烯基樹脂以及酚醛樹脂中的一種或幾種。
【文檔編號(hào)】B32B37/00GK105835481SQ201511023074
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2015年12月31日
【發(fā)明人】梅天誠(chéng)
【申請(qǐng)人】蘇州振瑞昌材料科技有限公司