[发明专利]一种新型汽车顶篷用三维机织复合材料

说明书

技术领域：

本发明涉及一种新型汽车顶篷用三维机织复合材料，属于三维结构复合材料设计技术领域。

背景技术：

汽车工业是产业用纺织品的最大用户之一。相应的，用于汽车内饰(汽车顶篷、地板等)的纺织复合材料也拥有广阔的发展空间。目前，汽车内饰用复合材料应用最为广泛的是热固性复合材料，具有强度高、刚性好的特点。但是，这类复合材料的树脂基体固化后不能回收利用，容易污染环境；另外，大量用于该领域的复合材料增强体是难以自然降解的玻璃纤维、芳纶等高性能纤维。

近年来，用可降解的天然纤维作为增强体的热塑性复合材料越来越受到重视，其研究也已取得初步成效。例如利用天然纤维(苎麻、亚麻、剑麻、黄麻等)为增强体的热塑性麻纤维增强复合板材已获得汽车行业的广泛认可。热塑性麻纤维复合材料板材不仅具有拉伸强度大、伸长率高、低音隔热、燃烧速率低等特点，而且密度低、重量较其他材料降低10％～40％，顺应了汽车轻量化的要求。

发明内容：

本发明选取亚麻作为复合材料的增强体，在花式捻线机上形成丙纶长丝包覆亚麻的纱线结构，在全自动剑杆织样机上织造三维角联锁结构机织物，然后用热压的方法制得三维机织复合材料。本发明具体的技术解决方案是：

1.亚麻纤维/丙纶长丝包缠纱的制备

在花式捻线机上，以亚麻为芯纱，将丙纶长丝以一定的捻度均匀的包覆在亚麻表面，制得丙纶/亚麻包覆纱(其中麻纤维质量分数为48％，丙纶长丝为52％)。这种包缠方式使得丙纶长丝能均匀地包覆在亚麻纤维表面，固化时基体树脂需要流动的距离短，有利于纤维的完全浸润；另外这种包缠的纱线结构使得丙纶长丝完全承担了织造过程中的摩擦，很好的保护了芯纱亚麻纤维，而受损的丙纶长丝因为会在热压过程中受热融化，因而不会影响到复合材料的性能。

2.三维机织物的制备

亚麻纤维/聚丙烯长丝包缠纱与普通纱线相比，表面光滑易划伤，粗细均匀度差，给三维机织带来较大困难。本项目将针对包缠纱的特点，自行设计多开口织机，并根据上机图在全自动剑杆织样机上织造三维机织物。

3.三维机织复合材料的制备

采用美国Carver热压机对各种预制件进行热压成型实验。着重在复合材料内部形成多而小的空隙，得到不仅具有良好力学性能、而且具有很好隔热、隔音性能的轻质复合材料。

附图说明：

图1为丙纶长丝包缠亚麻纤维示意图；

图2为三维浅交弯联结构示意图；

图3为三维机织复合材料模压成型制备工艺。

具体实施方式：

下面结合附图对汽车顶篷用三维机织复合材料的具体实施方式进行说明。

结合附图1，在花式捻线机上，以亚麻为芯纱，将丙纶长丝以一定的捻度均匀的包覆在亚麻表面，制得丙纶/亚麻包覆纱(其中麻纤维质量分数为48％，丙纶长丝为52％)。

结合附图2，采用三维浅交弯联结构制备三维机织物。该结构能够确保最终产品具有良好的整体性，受外力作用时不易分层；能够实现产品的高纤维体积含量，提高产品的综合性能，如力学、隔音、耐冲击等性能。

结合附图3，采用美国Carver热压机对上述三维机织物进行热压成型，以制备高性能的的三维机织复合材料。