[发明专利]一种短切纤维增强热塑性预浸织物结构及其制备、应用

说明书

本发明涉及一种短切纤维增强热塑性预浸织物结构及其制备、应用，织物的主体增强织物层采用高性能单向排布的碳纤维长丝束制备，在碳纤维长丝束外部采用喷涂方式贴覆带有液体粘合乳液的短切纤维，用以将单向展纱排布的碳纤维单丝进行集合固定，最终在单向碳纤维纱束层外部形成集束短切纤维层；之后采用短切纤维增强的热塑性树脂胶膜贴覆于碳纤维单向织物层表面，形成短切纤维增强热塑性树脂膜叠层结构的预浸织物。该织物首先采用短切纤维贴覆单向长丝束碳纤维的设置结构保证展纱过程中纤维单丝之间不产生后续滑移；之后将短切纤维掺杂于热塑性树脂膜基体中，提高树脂基体膜的拉伸强度和延展韧性，保证预浸织物制备过程中的胶膜稳定性和抗拉伸性能。

技术领域

本发明属于高性能纤维热塑性预浸织物结构，特别涉及一种采用短切纤维混杂增强热塑性树脂膜为基体复合长丝束碳纤维所制备的热塑性碳纤维预浸织物结构。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

热塑性预浸织物是高性能纤维复合材料成型过程中的重要中间产品，该产品可以很好的控制纤维织物中含浸树脂的量，保证树脂在纤维织物中的浸润效果和均一性，为后续高性能纤维复合材料的制备提供稳定保证。目前高性能纤维预浸织物以碳纤维的热塑性预浸织物为重点研发的产品，其主要采用乳液浸渍法、热熔浸渍法，流化床含浸法以及各种不同方法的混合应用，不同的纤维预浸技术各有优势，也有各自不同的问题，其中主要的难点是纤维与树脂之间的浸润问题，除此之外，预浸织物的纤维单向排布和展纱过程中，还存在单丝纤维之间在展纱之后的后续工序过程中的滑移问题，这会造成预浸织物纱线之间的不稳定甚至出现断丝毛丝问题，造成采用该预浸织物制备的复合材料出现各种性能的不稳定。同时为了解决液相基体树脂浸渍纤维过程中的溶剂挥发、含浸效果不稳定等问题，研发者越来越多采用膜状树脂为基体制备热熔热塑性织物，而在这个制备过程中，发明人发现：树脂胶膜基体自身的拉伸性能不强，在在线制备过程中容易出现胶膜的拉伸断裂或者存在拉伸偏移等问题。

发明内容

为了克服上述问题，本发明提供了一种短切纤维增强热塑性预浸织物的制备结构，该织物的主体增强织物层采用高性能单向排布的碳纤维长丝束制备，在碳纤维长丝束外部采用喷涂方式贴覆带有液体粘合乳液的短切纤维，用以将单向展纱排布的碳纤维单丝进行集合固定，最终在单向碳纤维纱束层外部形成短切纤维层；之后采用短切纤维增强的热塑性树脂胶膜贴覆于碳纤维单向织物层表面，形成短切纤维增强热塑性树脂膜叠层结构的预浸织物。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面，提供了一种短切纤维增强热塑性预浸织物结构，包括：单向碳纤维织物层(1)、短切纤维集束层(2)、短切纤维增强的热塑性树脂胶膜(4)，所述短切纤维集束层(2)喷涂在所述单向碳纤维织物层(1)外部，所述短切纤维增强的热塑性树脂胶膜(4)贴附于所述短切纤维集束层(2)外部。

本发明的原理为：该织物首先采用短切纤维贴覆单向长丝束碳纤维的设置结构保证展纱过程中纤维单丝之间不产生后续滑移；之后将短切纤维掺杂于热塑性树脂膜基体中，提高树脂基体膜的拉伸强度和延展韧性，有效保证预浸织物制备过程中的胶膜稳定性和抗拉伸性能，保证预浸织物产品质量。

本发明的第二个方面，提供了一种短切纤维增强热塑性预浸织物结构的制备方法，包括：

采用单向排布的碳纤维长丝束制备织物的主体增强织物层；

在碳纤维长丝束外部采用喷涂方式贴覆带有液体粘合乳液的短切纤维，在其外部形成短切纤维层；

采用短切纤维增强的热塑性树脂胶膜贴覆于短切纤维层表面，形成短切纤维增强热塑性树脂膜叠层结构的预浸织物。

本申请的操作方法简单、成本低、实用性强，易于规模化生产。