[实用新型]一种预氧丝针刺预制体

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种耐高温、耐摩擦材料，具体是一种预氧丝针刺预制体。

背景技术

预氧丝针刺预制体，是由PAN（聚丙烯腈纤维）预氧丝纤维与预氧丝网胎经现代化的化学高温、高压力、各项碳/碳沉积工艺处理后，具有耐高温、耐摩擦、质地轻等特性，是现代化发展公认的高科新材，是航空航天、能源、交通、轨道等领域广泛应用的重要结构件的新型产品。

预氧丝针刺预制体的原有工艺是采用聚丙烯腈基碳纤维长纤维与短纤维网胎经多层针刺制成立体预制体。工艺步骤主要包括：1．将长为50-60mm的短纤维梳理成厚为1-2mm、面密度为40-600g/m²的网胎；2．将网胎与预氧丝纤维复合并逐层针刺构成立体预制体。

上述产品的结构强度较低，弹性模量不高，造成产品的质量等级不高，随着航空航天领域对该产品需求不断提升，现有产品性能显得无法适应。。

实用新型内容

本实用新型为了克服上述的技术不足，提供一种预氧丝针刺预制体，该针刺预制体将预氧丝纤维的乱层结构变为三维有序的结构。不仅提高了产品的模量、强度，而且大幅度降低了成本。

本实用新型所述的一种预氧丝针刺预制体，该预制体由若干复合料单层经连续针刺而成，其特征是：各复合料单层由上下两层预氧丝纤维层和中间的一层预氧丝网胎制成，预氧丝纤维层由预氧丝纤维形成径向均匀排列在预氧化丝网胎上下两面，经连续针刺而成。

上述预氧丝针刺预制体，预氧丝网胎厚度为0.42-0.8mm，复合料单层为1.8-2.2 mm，层间密度为12±1层/cm，针刺密度是35-40针/cm³。

本实用新型不仅更新了原材料，而且提高了生产工艺。为克服原生产工艺技术上的不足，采用全自动化机械设备开松与梳理纤维的结构综合面层，并均匀分散在设备表面层（纤维不能用任何化学处理剂，否则要影响制品的后续质量指标，）采用多角度逐层交叉针刺，实现纤维结构的动态印对，使纤维的乱层结构变为三维有序的结构，制成的纤维网胎有360度的平面乱层次断面结构，大幅度提高了后续碳化工艺后产品的模量和强度。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是图1中复合料单层的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型所述的预氧丝针刺预制体，该预制体由若干复合料单层经连续针刺而成。如图2， 各复合料单层由两层预氧丝纤维层2和中间的一层预氧丝网胎1制成，预氧丝纤维层2由预氧丝纤维3形成径向均匀排列在预氧化丝网胎1上下两面，经连续针刺而成。预氧丝网胎厚度为0.42-0.8mm，复合料单层为1.8-2.2 mm，层间密度为12±1层/cm。

该预氧丝针刺预制体的制备方法，包括以下步骤：

1）把预氧丝纤维切制成长度为50-100mm，面密度60-200g/m²的短纤维，在短纤维上喷洒水分使其保持3～5％湿度，将其放入烘箱内加热到30度，保温28-30小时后，取出短纤维后经开松机开松形成分离物料，再将分离后的短纤维铺设成网胎，使网胎的表面密度为54-206g/m², 网胎厚度为0.3-0.6mm；；

2）把2层PAN预氧丝纤维分别径向排列成在网胎的上下表面，并进行连续针刺形成单层复合料，其中的纤维含量为80-90％，厚度为0.6-0.9mm，面密度256g-348g/cm²，体积密度为0.5-0.65g/cm³，网胎含量30%-13%，针刺密度为35-40针/m³；

3）以步骤2)制备的单层复合料为产品的基本单元，经多角度逐层交叉连续针刺形成预氧丝针刺预制体，层间密度控制在12±1层/cm，预刺密度为40-45针/cm³,进针深度为16-20mm。

本实用新型采用预氧丝网胎有益于提高预制体层间结构的强度。通过交叉针刺使预制体上下层一体化，确保碳/碳化、沉积工艺中渗碳率高，结构均匀。PAN预氧丝纤维/预氧丝网胎复合预制体与全用碳纤维制成预制体相比，因全用碳纤维的预制体是沉积工艺过程中前面碳化材料，在后续沉积工艺中需经过高温、碳化、沉积等重复处理工艺，需要大量电力、物力、人力的投入。碳纤维原料价格是PAN预氧丝纤维的3倍左右。这样提高了产品的成本。而本实用新型采用预氧丝针刺预制体，在现代高科技沉积工艺制成的成品降低了30%左右成本。在保证质量的前提下，本产品的价格与国外的同类产品具有竞争力。