[发明专利]一种纬线强化定型的织物预制体的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于复合材料制造技术领域，涉及一种纬线强化定型的织物预制体的制备方法。

背景技术

纤维增强树脂基复合材料具有重量轻、力学性能好等优点，被广泛应用于现代飞行器和航天器制件的制造。在纤维增强树脂基复合材料液态成型工艺技术中，干态纤维布或织物的预制定型是一个重要的工艺环节，涉及到纤维增强材料、树脂基体、定型剂等材料以及预制定型技术等。预制定型的产物是复合材料构件的三维增强骨架，其体积含量和纤维取向等是影响复合材料最终性能的重要工程参数，直接决定着复合材料能否满足复合材料构件的设计使用要求。

技术术语里，把纤维织物进行定型预处理以克服其蓬松、易松散状态的工艺定义为定型(Tackification technology)或预定型技术，预处理采用的工艺材料称为定型剂(Tackifier或Binder)，定型预处理的产物即包括(预)定型的织物(Tackified Fabrics)，也包括三维整体层合的织物预制体(Preforms)。复合材料定型预处理的目的之一是使干态的平面织物获得整体性，可以进行精确剪裁下料、织物铺放、织物修剪、织物预定型或自由移动等而不发生溃散；复合材料定型预制的另一个目的是制备自支撑、三维整体层合的复杂织物预制体骨架。

干态纤维织物的一个重要品种是单向纤维织物，它利用特制的纬向纱线将经纱的单向纤维织造成连续的单向纤维织物。目前，使用的纤维增强材料与纬向纱线之间不存在粘合作用，纤维增强材料难免会在外力的作用下发生纤维织物变形、边角散落，造成纤维取向角的变化以及某部分区域纤维缺少，从而影响复合材料的最终性能。

对于平面织物的定型预制而言，定型处理最好以连续化的方式在织造现场完成，以形成一种标准化的产品；而对于自支撑、三维整体层合的复杂织物预制体骨架，它通常在个性化的复合材料结构件的制造现场进行定型预制操作，因为复合材料结构件千差万别，所以它不是一种标准化的产品。

针对单向纤维织物存在的问题，本发明提出一种不散纱的一种纬线强化定型的织物预制体的制备方法，可以连续的在织造现场完成织物的定型预制，并形成一种标准化的产品；同时，利用这种织物可以实现干态复杂织物预制体的自支撑、三维整体化层合制备技术，以满足复合材料预制和制造工艺技术的需要。

发明内容

本发明的目的是提供一种不散纱的一种纬线强化定型的织物预制体的制备方法。本发明的技术方案是：

(1)、在纬向纱线上预涂敷定型剂

定型剂可以是下列热固性树脂之一：环氧树脂、双马来酰亚胺、热固性聚酰亚胺、酚醛树脂、氰酸酯树脂、不饱和聚酯，或上述热固性树脂的两种或两种以上的混合体系；或下列热塑性树脂之一：聚氨酯、聚酰胺、聚苯硫醚、聚芳醚酮、聚砜、聚酰亚胺、聚碳酸酯、聚醚砜、聚乙烯醇，或上述热塑性树脂的两种或两种以上的混合体系；或使用上述热固性树脂之一种与上述热塑性树脂之一种的共混树脂体系。

在包括碳纤维、玻璃纤维、Kevlar纤维、聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚醚酰亚胺纤维、聚苯硫醚纤维或聚醚砜纤维的纬向纱线上预涂敷热固性定型剂，涂敷工艺为如下之一，

(a)溶液或悬浮液涂敷，首先将定型剂溶解在溶剂或悬浮在悬浮液中，形成浓度5～80wt％的溶液或悬浮液，再将纬向纱线通过盛有定型剂溶剂或悬浮液的胶槽，然后将纱线除去溶剂或悬浮液载体，备用；

(b)热熔涂敷，将定型剂进行熔融，再将纬向纱线通过盛有熔融定型剂的胶槽，降温至室温，收卷，备用；

其中，定型剂在涂敷有定型剂的纬向纱线中所占的重量百分比为：1-80wt％。

(2)、纬线强化定型织物的制作

将预涂敷有定型剂的纬向纱线与纤维增强材料织造在一起，纤维增强材料包括碳纤维、玻璃纤维、Kevlar纤维或碳化硅纤维，织物形式是单向织物、或平纹织物、斜纹织物、缎纹织物或非屈曲织物；采用常规的加热方式将纬向纱线上的定型剂热熔，将纬向纱线和纤维增强材料强化粘合成为整体；

(3)、预制体的制作

按照预制体结构的要求，逐层贴合，同时通过常规技术加热，使得纬向纱线上的定型剂再次在一个特定的温度区间熔化，从而将一层一层贴合在一起的织物体通过定型剂强化热熔，相互之间粘合在一起，制备得到三维整体层合的织物预制体。

所述织物的制作采用织造或非织造的方法进行带有定型剂的纬向纱线和纤维增强材料的复合。

所述的定型剂在涂敷有定型剂的纬向纱线中所占的重量百分比为30-50wt％。