[发明专利]一种增强型复合预定向织物

说明书

技术领域

本发明涉及一种增强型复合预定向织物，属于织物领域。

背景技术

随着材料科技的不断发展，用于制造复合预定向材料的纤维增强体的品种越来越多，在选用时要考虑到工艺性能、使用性能、价格和环保等因素。复合预定向材料增强的形式可以是增强纤维本身，也可以是增强纤维织物和布、纤维毡、二维和三维的纤维编织件或缝合件。

航空航天高端应用的先进复合预定向材料必须采用高性能纤维作增强体，高性能纤维的界定主要依据是其优异的力学性能，即轻质、高强和高模，也就是单位质量的强度和模量，称之为比强度和比模量，高性能纤维目前主流产品是碳纤维，还包括芳纶和超高分子聚乙烯纤维，它们的力学性能比传统的结构材料，如轻质高强的铝合金，还要高出许多倍，非常适合于制造航空航天、风电结构复合预定向材料部件。

如表1所示，不同纤维的力学性能有很大的差异，玻璃纤维的优点是绝缘性好、耐热、抗腐蚀，机械强度高，但缺点是性脆，耐磨性较差。通常的玻璃纤维复合预定向材料，密度要高出碳纤维复合预定向材料1/3以上，而拉伸强度仅是碳纤维复合预定向材料的2/3，模量则更低，不到1/3。因此研究高强、高模及低密度的增强纤维成为了纤维复合预定向材料发展的一个方向。而芳纶具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸、耐碱、重量轻等优良性能。超高分子聚乙烯纤维耐冲击性能好，比能量吸收大，可以制成防护衣料、头盔等。在风电叶片、汽车等应用方面，对材料强度要求越来越高，玻璃纤维织物制品在某些部件性能难以满足其要求。现有单一的高性能增强纤维在部分性能方面难以满足设计要求，并且考虑成本因素，因此需要在织物结构中引入其他类型强度和模量更佳的纤维分层掺入来增强织物的性能。碳纤维及其复合预定向材料由于具有密度小、强度高、耐高低温等特点。碳纤维自问世以来，随着技术的成熟和成本的下降，应用领域由航空航天、国防领域和体育休闲用品，扩展到增强塑料、压力容器、建筑加固、风力发电、钻井平台等新兴应用领域。

表1不同纤维的力学性能

纤维类型密度(g/m3)强度(MPa)模量(GPa)伸长率(％)碳纤维1.78～1.852300～3400240～3900.5～1.4S-1HM2.553024～322688～905.3E玻纤2.62250754.8芳纶1.443400993.3钢丝7.8917702001.1