[发明专利]一种抗冲击复合材料用碳纤维混杂织物

说明书

技术领域

本发明涉及纺织品，尤其涉及一种抗冲击复合材料用碳纤维混杂织物。

背景技术

碳纤维与其他高性能纤维相比具有最高比强度和最高比模量。特别是在 2000℃以上高温惰性环境中，是唯一强度不下降的物质。同时碳纤维复合材 料同样具有其他复合材料无法比拟的优良性能，例如比强度、比模量高，密 度小，耐高温、耐疲劳，抗腐蚀、热膨胀系数低等。因此碳纤维被广泛应用 于军事及民用工业的各个领域。

碳纤维复合材料最大的缺点为脆性，断裂延伸率低，在遭受冲击后容易 引起损伤，并引起复合材料力学性能较大幅度地降低，尤其是冲击后的剩余 压缩强度明显降低。因此，提高碳纤维复合材料的韧性和抗冲击性能是其广 泛应用和发展的关键。

目前国内外典型的复合材料增韧的方法有两种，其一是采用已增韧过的 均相树脂体系来提高复合材料整体韧性，这种方法被称为原位增韧；另一种 是采用层间引入高性能热塑性树脂连续相并通过特定工艺产生相反转或相分 离的方法来达到提高复合材料整体韧性的目的，这种方法被称为离位增韧。 这两种方法主要是对树脂基体或者复合材料层间较为薄弱部位进行增韧。

但上述两种方法中无论哪种方法都存在工艺周期长和工艺较复杂的问 题，最终导致生产成本较高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：如何利用纤维的混杂效应，综合各种纤维 各自的优点，尤其是利用有机纤维抗冲击性能和碳纤维优良的结构性能，提 供一种低成本的可应用于抗冲击复合材料的碳纤维混杂织物。

为解决上述技术问题，本发明提供一种碳纤维混杂织物，形成所述混杂 织物的纤维中包括55％至95％(体积)的碳纤维和5％至45％(体积)的第二 有机纤维，所述的第二有机纤维选自超高分子量聚乙烯纤维、芳纶纤维或聚 对苯撑苯并双噁唑纤维中的一种或前述三种纤维的择二组合或前述三种纤维 的任意组合。

可选地，所述混杂织物是用所述碳纤维与所述第二有机纤维混纤成纤维 束后，用所述纤维束编织而成。也就是说，形成该混杂织物的方法分为两步， 先将碳纤维与第二纤维混纤成纤维束，然后再用混纤形成的纤维束来纺织成 织物。

可选地，所述混杂织物是用所述碳纤维与所述第二有机纤维直接纺织而 成。也就是说，形成该混杂织物的方法是碳纤维与第二有机纤维不经过混纤 而直接交替排列纺织成织物。

可选地，所述混杂织物是用所述碳纤维与所述第二有机纤维混纤成纤维 束后，用所述纤维束与所述第二有机纤维纺织而成。也就是说，形成该混杂 织物的方法分为两步，先将碳纤维与第二纤维混纤成纤维束，然后用混纤形 成的纤维束与第二有机纤维交替排列纺织成织物。

可选地，所述混杂织物是用所述碳纤维与所述第二有机纤维混纤成纤维 束后，用所述纤维束与所述碳纤维纺织而成。也就是说，形成该混杂织物的 方法分为两步，先将碳纤维与第二纤维混纤成纤维束，然后用混纤形成的纤 维束与碳纤维交替排列纺织成织物。

可选地，所述混杂织物中碳纤维存在于所述混杂织物主要受力的经线或 纬线或经纬线中。也就是说，混杂可以发生在织物的经向、纬向或经纬向。 而混杂方向的选择取决于主承力方向。

可选地，所述混杂织物的种类为平纹织物、斜纹织物、缎纹织物、单向 织物、多层多轴向织物、多轴向缝编织物、经编织物、直接定向结构织物或 无卷曲织物。

在本专利中，所述的纺织包括机织、针织和编织三种工艺。

与现有技术相比，本发明通过有机纤维自身优秀的耐冲击性能，将碳纤 维有机纤维以特定比例宏观混杂，即混纤或混合纺织，综合各种纤维各自的 优点，制备成一种抗冲击复合材料的碳纤维混杂织物。也改善了单一碳纤维 抗冲击性能及碳纤维与其他材料的粘结性能，可以获得低成本高韧性的碳纤 维复合材料。

具体实施方式

在以下的实施例中所用原材料性能如表1所示。

表1各种纤维性能