本發(fā)明涉及針織復合材料及其制備方法，具體為一種抗沖擊、拉伸、彎曲、壓縮的高纖維體積含量的針織復合材料的制備方法。屬于材料復合技術領域。
背景技術：
織物對于人類的生活起著很大的作用，除了直接使用纖維織物以外還可以與樹脂基結合加工成復合材料，并且纖維增強復合材料由于其高強度、高模量的特點，已經被廣泛的應用于工程領域。
20世紀40年代，第一代性能良好的玻璃纖維增強復合材料出現(xiàn)了，但它僅限于兩種形式：單向和短切纖維。到20世紀50年代，只有紡織技術中的機織材料被應用于玻璃纖維增強復合材料的制造中。直到20世紀80年代后期，紡織復合材料才得到了迅速的發(fā)展，大量的紡織預制件在各方面都得到了應用。再到20世紀90年代，針織結構作為復合材料的增強體受到了人們的廣泛關注，其具有的優(yōu)異力學性能、成型性能備受很多應用領域的歡迎。
緯編針織復合材料因其優(yōu)良的成型性能、樹脂傳遞模塑工藝和良好的耐沖擊性能，特別適合汽車殼體的生產和要求，它可以取代傳統(tǒng)的金屬材料生產汽車殼體。緯編針織復合材料因其質量輕、強度高、成本低等特點，使飛行器、艦船等結構的制造材料從金屬向復合材料轉變。目前，緯編針織復合材料已經被用在了一些飛行器和艦船的翼片、螺旋槳的葉片、外殼、噴氣發(fā)動機的導向噴嘴、機艙門等。緯編結構具有良好的變形性，其復合材料形狀的也具有可控性。因此，緯編復合材料能夠加工出防彈頭盔和一次性模壓成形的頭盔。
緯編針織結構增強體復合材料，具有良好的成形性、抗沖擊性和能量吸收性，并且其成型工藝更為簡便。隨著不斷開發(fā)，緯編針織結構增強體復合材料已經被應用于越來越多的領域。VARTM可以實現(xiàn)樹脂與纖維的良好浸潤，模壓成型工藝通過模壓專用墊片控制復合材料的厚度，達到控制纖維的體積含量。本專利將兩種工藝相結合用針織物作為復合的材料通過提高纖維體積含量從而更好的提升復合材料的性能。
技術實現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明擬解決的技術問題是提供一種高纖維體積含量針織復合材料的制備方法。
為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，發(fā)明人通過大量的實驗研究與不斷探索，最終獲得如下技術方案：
一種高纖維體積復合材料的制備方法有以下步驟：
(1)將所選的紗線編織出所需要的花型的織物組織，備用；
(2)準備階段：將實驗平臺整理好，進行消毒處理，再把實驗所需器材準備好放在試驗臺上備用。
(3)封膜：從玻璃板的中央向四周刷硅油，到脫膜布的大小為止，然后按照脫模布、增強織物、脫模布、導流布的順序鋪在剛剛刷完硅油的玻璃板上，再在四周貼上密封用的雙面膠帶，在一個邊沿放上導流管，在將真空膜粘結上。
(4)檢驗氣密性：將排氣管與真空泵一側連接，注射管管用鐵鉗夾緊，打開真空泵抽真空一段時間，先用夾子把排氣管夾緊，再關閉真空泵，此時，增強體和真空膜都緊貼在了玻璃板上，靜置大約10分鐘，我們通過觀察真空膜打褶處是否有氣泡來判斷裝置的氣密性，10分鐘后，若打褶處都沒有出現(xiàn)氣泡，說明氣密性良好，否則要找出漏氣處，修補后重新檢驗氣密性，直到氣密性良好為止。
(5)注膠模壓和固化：將GCC-135環(huán)氧樹脂與藍色GCC-137固化劑按照100∶30的比例在燒杯混合均勻，將注射管管口浸入燒杯液體中，打開真空泵將排氣管注入管上夾子依次取下，待到織物被樹脂完全浸潤后，先將注入管夾上，再將排氣管夾上，最后將真空泵關閉。將模具與復合材料放在模壓機上模壓固化24小時(所選模壓專用墊片為3mm)。
(6)開模檢驗：固化24小時后，取出制備好的針織增強復合材料，檢驗是否有氣泡。
所述的纖維是UHMWPE、碳纖維、芳綸纖維、玻璃纖維或者其他功能性纖維。
所述的樹脂是環(huán)氧樹脂GCC-135、環(huán)氧樹脂1008A-60。
所述加熱固化的溫度可以根據(jù)樹脂種類進行調整。
針織物增強復合材料是由針織物作為增強結構的紡織復合材料。樹脂是GCC-135與環(huán)氧樹脂1008A-60。固化劑為GCC-137與固化劑1008B-60。并且GCC-135環(huán)氧樹脂與藍色GCC-137固化劑以100∶30的比例調和配置。環(huán)氧樹脂1008A-60與固化劑1008B-60以100∶80的重量比例調和配置。
本發(fā)明的高纖維體積含量針織復合材料中纖維體積含量高達52.07％，具有高強度高模量，且性能更優(yōu)。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本發(fā)明做進一步詳細描述。
實施例1
(1)將UHMWPE紗線編織成橫密22.51(縱行/5cm)、縱密24.75(橫列/5cm)緯平針組織織物8塊以備用，將GCC-135環(huán)氧樹脂與GCC-137固化劑以100∶30的重量比例調和配置。在真空輔助樹脂傳遞模具上均勻地涂抹一層脫膜布的大小的甲基硅油，然后按照脫模布、8塊垂直鋪設的緯平針組織織物、脫模布、導流布的順序鋪在剛剛刷完硅油的玻璃板上，再在四周貼上密封用的雙面膠帶，在一個邊沿放上導流管，在將真空膜粘結上。在所述模具與真空膜的結合處抽真空，直至真空度達到0.1MPa以下后，注入樹脂溶液使其充滿模具，將模具與復合材料放置模壓機上進行模壓，(所選模壓機專用墊片為3mm)固化24h成型。
對上述制得的復合材料進行纖維體積含量計算。由復合前織物面密度為189.43g/m2、UH纖維密度0.97g/cm3、織物層數(shù)為8、復合材料厚度3mm、根據(jù)公式(1-1)即可制得本發(fā)明所述復合材料纖維體積含量為52.07％。
ρk復合前織物面密度 ρf為纖維密度
N為織物層數(shù) d為復合材料厚度
實施例2
將碳纖維長絲編織成橫密22.51(縱行/5cm)、縱密24.75(橫列/5cm)緯平針組織織物8塊以備用，將GCC-135環(huán)氧樹脂與GCC-137固化劑以100∶30的重量比例調和配置。在真空輔助樹脂傳遞模具上均勻地涂抹一層脫膜布的大小的甲基硅油，然后按照脫模布、8塊垂直鋪設的緯平針組織織物、脫模布、導流布的順序鋪在剛剛刷完硅油的玻璃板上，再在四周貼上密封用的雙面膠帶，在一個邊沿放上導流管，在將真空膜粘結上。在所述模具與真空膜的結合處抽真空，直至真空度達到0.1MPa以下后，注入樹脂溶液使其充滿模具，將模具與復合材料放置模壓機上進行模壓，(所選模壓機專用墊片為3mm)固化24h成型。
對上述制得的復合材料進行纖維體積含量計算。由復合前織物面密度189.43g/m2、碳纖維密度1.85g/cm3、織物層數(shù)為8、復合材料厚度3mm、根據(jù)公式(1-1)即可制得本發(fā)明所述復合材料纖維體積含量為27.30％。
實施例3
將芳綸編織成橫密27.00(縱行/5cm)、縱密36.50(橫列/5cm)緯平針組織織物8塊以備用，將GCC-135環(huán)氧樹脂與GCC-137固化劑以100∶30的重量比例調和配置。在真空輔助樹脂傳遞模具上均勻地涂抹一層脫膜布的大小的甲基硅油，然后按照脫模布、8塊垂直鋪設的緯平針組織織物、脫模布、導流布的順序鋪在剛剛刷完硅油的玻璃板上，再在四周貼上密封用的雙面膠帶，在一個邊沿放上導流管，在將真空膜粘結上。在所述模具與真空膜的結合處抽真空，直至真空度達到0.1MPa以下后，注入樹脂溶液使其充滿模具，將模具與復合材料放置模壓機上進行模壓，(所選模壓機專用墊片為3mm)固化24h成型。
對上述制得的復合材料進行纖維體積含量計算。由復合前織物面密度265g/m2、芳綸纖維密度1.44g/cm3、織物層數(shù)為8、復合材料厚度3mm、根據(jù)公式(1-1)即可制得本發(fā)明所述復合材料纖維體積含量為49.07％。
實施例4
將玻璃纖維編織成27.00(縱行/5cm)、縱密36.50(橫列/5cm)緯平針組織織物8塊以備用，將GCC-135環(huán)氧樹脂與GCC-137固化劑以100∶30的重量比例調和配置。在真空輔助樹脂傳遞模具上均勻地涂抹一層脫膜布的大小的甲基硅油，然后按照脫模布、8塊垂直鋪設的緯平針組織織物、脫模布、導流布的順序鋪在剛剛刷完硅油的玻璃板上，再在四周貼上密封用的雙面膠帶，在一個邊沿放上導流管，在將真空膜粘結上。在所述模具與真空膜的結合處抽真空，直至真空度達到0.1MPa以下后，注入樹脂溶液使其充滿模具，將模具與復合材料放置模壓機上進行模壓，(所選模壓機專用墊片為3mm)固化24h成型。
對上述制得的復合材料進行纖維體積含量計算。由復合前織物面密度265g/m2、玻璃纖維密度2.6g/cm3、織物層數(shù)為8、復合材料厚度3mm、根據(jù)公式(1-1)即可制得本發(fā)明所述復合材料纖維體積含量為27.18％。
實施例5
將滌綸長絲編織成橫密22.51(縱行/5cm)、縱密24.75(橫列/5cm)緯平針組織織物8塊以備用，將將GCC-135環(huán)氧樹脂與GCC-137固化劑以100∶30的重量比例調和配置。在真空輔助樹脂傳遞模具上均勻地涂抹一層脫膜布的大小的甲基硅油，然后按照脫模布、8塊垂直鋪設的緯平針組織織物、脫模布、導流布的順序鋪在剛剛刷完硅油的玻璃板上，再在四周貼上密封用的雙面膠帶，在一個邊沿放上導流管，在將真空膜粘結上。在所述模具與真空膜的結合處抽真空，直至真空度達到0.1MPa以下后，注入樹脂溶液使其充滿模具，將模具與復合材料放置模壓機上進行模壓，(所選模壓機專用墊片為3mm)固化24h成型。
對上述制得的復合材料進行纖維體積含量計算。由復合前織物面密度189.43g/m2、滌綸密度1.33g/cm3、織物層數(shù)為8、復合材料厚度3mm、根據(jù)公式(1-1)即可制得本發(fā)明所述復合材料纖維體積含量為37.98％。
實施例6
將UHMWPE編織成橫密22.51(縱行/5cm)、縱密24.75(橫列/5cm)緯平針組織織物8塊以備用，將環(huán)氧樹脂1008A-60與固化劑1008B-60以100∶80的重量比例調和配置。在真空輔助樹脂傳遞模具上均勻地涂抹一層脫膜布的大小的甲基硅油，然后按照脫模布、8塊垂直鋪設的緯平針組織織物、脫模布、導流布的順序鋪在剛剛刷完硅油的玻璃板上，再在四周貼上密封用的雙面膠帶，在一個邊沿放上導流管，在將真空膜粘結上。在所述模具與真空膜的結合處抽真空，直至真空度達到0.1MPa以下后，注入樹脂溶液使其充滿模具，將模具與復合材料放置模壓機上進行模壓，(所選模壓機專用墊片為3mm)固化24h成型。
對上述制得的復合材料進行纖維體積含量計算。由復合前織物面密度為189.43g/m2、UH纖維密度0.97g/cm3、織物層數(shù)為8、復合材料厚度3mm、根據(jù)公式(1-1)即可制得本發(fā)明所述復合材料纖維體積含量為51.01％。