[发明专利]一种热塑性复合材料纤维预制体及其成型方法

说明书

一种热塑性复合材料纤维预制体及其成型方法，其特征在于，复合材料由织物预制体热压成型，织物预制体为三层结构织物，由四个系统的经纱和三个系统的纬纱织造而成。其中，上层经纱和上层纬纱交织形成上层织物，里层经纱和里层纬纱交织形成里层织物，下层经纱和下层纬纱交织形成下层织物，接结经纱间歇的交织于上层织物、里层织物和下层织物，将上层织物、里层织物和下层织物紧密的连接为一个整体，且上层织物和下层织物为增强纤维纱编织物或增强纤维纱与聚苯硫醚纱混编织物，里层织物为聚苯硫醚纱织物，接结经纱为增强纤维纱。本发明通过预制体组织结构及增强纤维和基体纤维的布局设计，实现了最终制品中树脂含量、树脂分布和加工过程中树脂流动路径的设计，可以得到大厚度且浸渍较好的预制体‑复合材料。

技术领域

本发明属于复合材料领域，具体涉及一种热塑性复合材料纤维预制体及其成型方法。

背景技术

纤维增强热塑性复合材料近年来受到越来越多的关注，相比热固性复合材料而言，热塑性复合材料成型快，可回收再利用，尤其是特种工程塑料基复合材料，具有更高的耐温性和耐化学腐蚀性。

目前，特种工程塑料如聚苯硫醚，加工温度高，树脂粘度大，直接采用增强纤维编织物进行在线浸渍成型较为困难，一方面在线牵引会导致织物变形；另一方面浸渍效果差且不稳定，导致复合材料的树脂含量波动大，不易控制，更严重的是较差的浸渍效果会使复合材料的力学性能大打折扣，还会出现易分层等现象。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种热塑性复合材料纤维预制体及其成型方法，利用该成型方法，可解决高性能热塑性树脂对增强纤维编织物的浸润问题，提高复合材料的层间强度，更精确的控制树脂含量，具体的技术方案如下：

复合材料由织物预制体热压成型，织物预制体为三层结构织物，由四个系统的经纱和三个系统的纬纱织造而成。其中，四个经纱系统由上层经纱、里层经纱、下层经纱和接结经纱组成；三个纬纱系统由上层纬纱、里层纬纱和下层纬纱构成；上层经纱和上层纬纱交织形成上层织物，里层经纱和里层纬纱交织形成里层织物，下层经纱和下层纬纱交织形成下层织物，接结经纱间歇的交织于上层织物、里层织物和下层织物，将上层织物、里层织物和下层织物紧密的连接为一个整体。

其中，上层织物和下层织物为增强纤维纱编织物或增强纤维纱与聚苯硫醚纱混编织物，里层织物为聚苯硫醚纱织物，接结经纱为增强纤维纱。

优选的，增强纤维为碳纤维、玻璃纤维、石英纤维、玄武岩纤维、矿物纤维中的至少一种。

优选的，同一根接结经纱连续交织于上层织物、里层织物和下层织物中。

优选的，织物预制体的增强纤维质量含量为30%-65%。

优选的，织物预制体热压成型的加热温度为310-330℃。

进一步的，所述织物预制体的层数也可为四层及四层以上，且聚苯硫醚基体织物层不位于上层或下层。

进一步的，所述的一种热塑性复合材料纤维预制体及其成型方法，也可用于其他纤维增强热塑性复合材料的成型。

本发明的有益效果：

（1）实现特种工程塑料基连续纤维增强复合材料立体结构制备；保证了树脂与纤维配比的可设计行和稳定性；

（2）通过本发明技术可以得到较好层间结合强度的PPS基热塑性复合材料前驱体；