[发明专利]黄麻纬编双轴向织物增强聚丙烯复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纺织领域，特别涉及纬编双轴向织物。

背景技术

纺织结构复合材料由于其优异的力学性能和相对较低的价格，使其应用日益广泛。近年来，纺织复合材料几乎渗透到各个领域，如航空航天、车船制造、建筑行业、医疗卫生、体育用品等领域。为了减少在编织过程中对纤维的损伤以及由于屈曲降低承力作用，人们采用无屈曲织物(non-crimp Fabric，简称NCF)作为纺织复合材料的增强体。NCF由在特定方向上呈直线排列的纤维束层构成，纤维束以特定方向一根根排列，并使用较细的纱线用针织的方法将其固定起来。NCF织物除了减少对纤维的损伤外，也改善了层间剪切强度、损伤容限、厚度方向上的性能等，作为复合材料的增强结构，它既克服了机织物因纱线屈曲而导致的纱线性能利用率降低的问题，又改善了层合织物在使用中易于层间开裂的缺陷，因而具有广阔的发展前景。

纬编双轴向衬纱织物(Multi-layered Biaxial Weft Knitted Fabrics，MBWK)即是利用针织基本线圈结构将经纬向衬纱平直地绑缚在织物中，使两轴向衬纱呈现伸直状态，从而最大限度地发挥其增强性能。同时双轴向织物具有优异的拉伸性能及良好的可成形性，是目前综合性能很好的纺织复合材料增强结构。

国外目前对纬编双轴向织物的研究主要有两家：一是德国的德莱斯顿(Dresden)大学，是在V型横机上开发的以双层纬平针组织为绑缚系统的双轴向多层织物。另一家为美国南卡的COEAB公司，是在单针筒圆机上开发的以纬平针组织为绑缚系统的双轴向织物(衬经衬纬两层衬纱)，其结构与传统的衬经衬纬相同。MBWK增强织物在我国的发展时间很短，1999年天津工业大学复合材料研究所研制成功的，通过对v型横机的改造和设计而成功地开发出了以1+1罗纹组织为绑缚系统的MBWK织物目前最多可衬入五层衬纱，于2001年获得此产品的专利(申请号：00267570，公告号：2466179，该实用新型涉及轴向纬编织物，具体是以1+1罗纹组织为绑缚系统的双轴向纬编织物，其特征在于所述的绑缚系统6中至少织入衬纬纱1、2或3中的两层。该织物具有良好的力学性能，尤其是三维曲面(例如半球形)的可成型性优良，没有常规织物所常见的起拱或褶皱现象。用其作骨架，可以制成高档复合材料。)，现已用于空军头盔的生产。作者梁子青，邱冠雄，周庆等在纺织学报2010年第12期37-39页“纬编双轴向织物复合材料的弹道冲击响应”文章中对纬编双轴向衬纱机进行说明。

至此，我国具备了自主生产MBWK织物增强复合材料的能力。

黄麻纤维是一种韧皮纤维，源于自然、对环境无害、可生物降解，价格低廉，具有较高的比模量、比强度，适合制作较高承载要求的复合材料增强体。我国黄麻资源丰富，应用历史悠久，采用黄麻天然纤维替代或取代木材、玻璃纤维等材料做为聚合物复合材料的增强体，在净化环境、防止污染、替代有害物质、减少废弃物以及有效利用自然资源和材料的再资源化等方面具有积极意义。

目前黄麻产业用品主要以复合材料产品形式出现。黄麻复合材料具有成本低、模量高、耐冲击、耐腐蚀、绝缘性好和废旧品可回收等优点。可广泛用于建造房屋、谷仓、椅子、托盘、管件和游船等。黄麻土工布用于沙漠治理、控制水土流失的支撑布以及高速公路的护坡等。上世纪60年代起，国外就将黄麻及其织物用来增强热塑性和热固性树脂。印度在黄麻纤维复合材料研究方面一直走在世界前列，其绝大部分工作是将黄麻和橡胶复合，或者以黄麻作为填充物。无论是国内还是国外，关于麻纤维特别是黄麻纤维纬编双轴向衬纱织物增强热塑性聚丙烯复合材料的具体技术，至今尚未见相关的报道。

发明内容

针对实际需要和资源的充分利用，本发明拟解决的技术问题是，设计一种黄麻纬编双轴向织物，以及以该织物作增强支持体的黄麻/聚丙烯复合材料及其制造方法。它具有双向衬纱织物在经向及纬向优良的力学性能以及针织结构优良的抗拉伸、抗冲击性和能量吸收特性等特点。

本发明解决所述制造黄麻纬编双轴向衬纱织物的技术方案是：所选用的增强织物为纬编双轴向三层衬纱黄麻织物，中间一层为衬经纱，外面两层为衬纬纱。基础地组织为1+1罗纹组织，起到绑缚作用。衬纬纱被罗纹组织的圈柱握持，而衬经纱由两面的衬纬纱夹持，所述衬经纱和衬纬纱为黄麻纤维衬纱，织物中的黄麻纤维衬纱呈伸直状态。

因而该类织物能够充分发挥纱线高强高模的特性，同时具有独特的优异的可成形性。