[发明专利]一种连续纤维编织物增强热塑性复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种连续纤维编织物增强热塑性复合材料的制备方法。利用细束纤维固定连续纤维增强热塑性复合材料预浸带编织物，限制编织物中的纤维在叠层层压及后续模压成型过程中在压力作用下滑移及变形。

背景技术

纤维增强热塑性复合材料如今已经广泛应用于航空航天、船舶、汽车零部件等领域，其具有强度高、耐腐蚀、结构可设计性强、可多次成型等优点，并可以通过纤维与树脂的不同组合制备出满足不同性能要求的复合材料，另外热塑性复合材料的预浸料易于贮存，便于使用，因此自产生起发展速度非常快，在各个领域的应用日益普及，逐渐取代热固性复合材料。

预浸带编织物层压成型制备纤维增强热塑性复合材料的过程中，由于编织物中预浸带并不牢固，在叠层层压及后续模压成型过程中，纤维在压力作用下易产生滑移及变形，在材料内部产生缺陷，当材料受力时，缺陷部位易产生应力集中首先破坏，进而导致复合材料整体的破坏，影响材料的力学性能。另外，预浸带编织物需要按照特定的铺层方式叠层层压以满足特定的性能要求，而纤维的移动会破坏既定的铺层方式，极大的影响铺层方向上纤维增强的效果，材料难以达到设定的性能要求。

本方法采用干法粉体浸渍制备连续纤维增强热塑性复合材料预浸带，并利用细束纤维对预浸带编织物穿插固定，可以有效固定预浸带，限制纤维的移动，充分发挥纤维增强效果，提高复合材料的力学性能。

发明内容

本发明旨在提供一种连续纤维编织物增强热塑性复合材料的制备方法。

本发明的制备方法包括如下步骤：

（1）采用粉末浸渍法制备连续纤维增强热塑性复合材料预浸料。

（2）对步骤（1）制备的复合材料预浸带进行编织得到单向及双向编织物。

（3）利用细束纤维对编织物穿插后固定，使编织物中预浸带相对固定。

（4）将固定后的预浸带编织物叠层层压成型制备得到纤维增强热塑性复合材料。

所述步骤（3）中的细束纤维含有难熔或熔点高于树脂基体的纤维。

所述步骤（3）中的细束纤维可以含有基体聚合物纤维，在复合过程中，均匀分散于纤维束中的聚合物纤维熔化，将纤维束粘结在一起，形成良好浸渍。

与现存技术相比，本发明具有以下特点和优点：

（1）利用细束纤维对预浸带编织物穿插固定，限制了叠层层压及后续成型过程中纤维的移动，极大的提高了复合材料的力学性能。

（2）本发明采用粉体浸渍与层压成型的方法，制备过程中无溶剂或其他添加剂，工艺简单，成本低且无环境污染。

附图说明

图1 为本发明双向编织物穿插固定示意图，图2 为本发明单向编织物穿插固定示意图。

符号说明

图1及图2中，1为预浸带，2为纤维穿插物

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步说明，但保护范围并不受此限制。

实施例1

（1）采用粉末浸渍法制备连续碳纤维增强聚醚醚酮复合材料预浸料。碳纤维经过分散辊分散后进入粉末浸渍槽中并吸附PEEK粉末，然后通过热烘道加热，加热温度设定为370℃，冷却后收卷即可得到预浸带。

（2）使用编织机对步骤（1）制备的连续碳纤维增强聚醚醚酮预浸带进行编织得到预浸带单向编织物。

（3）利用细束碳纤维对编织物穿插后固定，使编织物中预浸带相对固定。

（4）将固定后的预浸带编织物层叠铺放在模具中，预热到370-390℃，施加12-15MPa的压力，保温50min，最后自然冷却至室温后脱模，制备得到碳纤维聚醚醚酮复合材料。

经性能测试，实施例1方法制备的碳纤维聚醚醚酮复合材料具有较佳的力学性能，其弯曲强度可达1750MPa，层间剪切强度可达100MPa，抗冲击性能良好。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明技术范围作出任何限制，即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。