[发明专利]一种预氧丝捆绑的准全碳碳纤维双轴向纬编织物

说明书

技术领域

本发明涉及一种纬编织物，具体为一种预氧丝捆绑的准全碳碳纤维双轴向纬编织物。 

技术背景

近年来，随着针织复合材料领域的快速发展，针织轴向织物，作为增强材料，也被广泛应用。轴向织物纱线完全平行伸直排列，各层取向度很高，具有很好的机械性能，可减轻织物重量。同时，增强纱线层可多层铺放，经成圈纱捆绑后，织物整体性好。 

本发明中所涉及的预氧丝捆绑的准全碳碳纤维双轴向纬编织物在具有轴向织物的基本特征的基础上，还具有悬垂性好，弹性好，适型性好等特点，在曲面复合材料和球面复合材料的增强应用中，与经编轴向织物和机织物相比，有更好的优势。此外，纬编轴向织物可以衬入两层经纱和多层纬纱(可以比经编轴向织物多衬入一层经纱)，增加织物厚度和强度，可满足某些特殊领域的要求。同时，预氧丝捆绑的准全碳碳纤维双轴向纬编织物的制造设备成本大大低于碳纤维经编轴向织物的织造设备成本。 

本发明中所涉及的预氧丝捆绑的准全碳碳纤维双轴向纬编织物中所用的碳纤维是一种高性能纤维，具有低密度、高强度、高模量、耐高温和导电性能好等特点，将碳纤维用于纬编轴向织物中的衬纱层，可以提高碳纤维的性能利用率，显著提升抗拉性能，抗撕裂性能和抗冲击性能。 

在轴向织物中，捆绑纱系统的作用非常重要，捆绑纱系统所用的纱线称作捆绑纱，它能将各个纱层通过线圈组织联系在一起，使织物成为一个整体，避免增强体出现分层现象，有效提高织物及其增强的复合材料的力学性能。在碳纤维双轴向纬编织物中，捆绑纱通常采用价格低廉的涤纶纱，但涤纶纱强度低，不耐高温，且在织物表面形成白色线迹，一定程度上影响复合材料的美观度。本发明中所涉及的预氧丝捆绑的准全碳碳纤维双轴向纬编织物采用预氧丝作为捆绑纱，其特点在于，预氧化丝作为碳纤维生产过程中的中间产物，其呈线性分布的大分子链通过200℃-400℃的预氧化转化成为更加耐热的梯形大分子结构，其性能较涤纶纱而言，都更接近碳纤维的性能，所以可明显增强碳纤维双轴向纬编织物的综合性能织物整体性。此外，由于预氧化丝更耐高温，其捆绑的碳纤维双轴向纬编织物可以被应用于高端或者对温度有特殊要求的复合材料应用领域，如航空航天领域。同时，预氧化丝为炭黑色，不会在织物表面形成颜色差别化的效果，提升织物的美观度。因预氧丝的性能和外貌都与碳纤维接近，故此将本发明中涉及的织物称作“预氧丝捆绑的准全碳碳纤维双轴向纬编织物”。 

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种预氧丝捆绑的准全碳碳纤维双轴向纬编织物，它具有极好的力学性能和适型性，同时可满足高端复合材料的生产需要，并且实现加工设备成本的大幅降低。 

发明内容

本发明的目的是这样实现的：设计一种以预氧丝为捆绑纱按照1×1罗纹组织形成捆绑纱系统的准全碳碳纤维双轴向纬编织物，在捆绑纱系统中至少衬入一层碳纤维经纱和两层碳纤维纬纱，并且纱层中的纱线完全平行伸直排列，呈无屈曲状态。 

所述的一种预氧丝捆绑的准全碳碳纤维双轴向纬编织物(A Quazi-all-carbon  Bi-axial Weft Knitted Fabric Stitched with Pre-oxidized Fibers，简称QCBWK)中至少要沿经向衬入一层衬纱和沿纬向衬入两层衬纱，最多可衬入五层衬纱。与经编轴向织物所用的经平、编链或变化经平等捆绑组织不同，纬编轴向织物采用1×1罗纹组织捆绑，这样捆绑纱对丝束和纱层的约束较小，提升了织物的平面延展性，在对曲面或球面结构件进行成型时，避免了经编轴向织物和机织织物出现褶皱的情况，适型性更好。另外，同机织物相比，由于机织物中纱线有弯曲，作为复合材料增强体，在复合材料收到拉伸或者冲击等作用时，屈曲的纱线会先被拉直，使增强体产生变形，导致增强体与树脂之间的界面受到破坏，从而影响复合材料的力学性能。而所述的一种预氧丝捆绑的准全碳碳纤维双轴向纬编织物，由于其纱层中的纱线呈平行伸直状态，在其增强的复合材料受到外力作用时，增强体的纱线不会因变形而导致增强体与基体间的界面损伤，同时纱线的强力可以得到充分发挥，从而使其增强的复合材料的力学性能得到大幅提升。 

下面结合附图详述本发明： 

图1为本发明两层衬经纱1-1和1-2，三层衬纬纱2-1、2-2和2-3的结构示意图； 

图2为本发明两层衬经纱1-1和1-2，两层衬纬纱2-1和2-3的结构示意图； 

图3为本发明一层衬经纱1-1，三层衬纬纱2-1、2-2和2-3的结构示意图； 

图4为本发明一层衬经纱1-2，三层衬纬纱2-1、2-2和2-3的结构示意图；