[发明专利]三维预制体的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，尤其涉及三维预制体的制备方法。

背景技术

飞机碳刹车是一种圆形超高强度的摩擦材料，在制备飞机碳刹车的过程中，需要预先预制碳纤维三维预制体。碳纤维三维预制体是指，沿X、Y、Z轴方向上均具有高强度的物理性能。

预氧丝纤维针刺预制体技术是目前的主流技术，包括聚丙烯晴预氧化长纤维与短切聚丙烯晴氧化纤维网胎层叠形成三维织物，经过针刺、碳化等工艺结构。但是，聚丙烯晴预氧化纤维制作的预制体必须经过碳化工艺转化为碳纤维结构。聚丙烯晴预氧化纤维导热系数低、碳化可控性差、工艺难度较大、对设备及工艺要求高，且预氧化预制体在高温碳化过程中，预制体内部的长、短纤维产生不同应力而蠕动造成整体收缩变形，易分层。

有鉴于此，有必要对现有技术中的准三维预制体的制备方法予以改进，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于公开一种准三维预制体的制备方法，用以提高Z向纤维导入的简易性，提高Z向增强纤维的含量，克服分层现象，以形成层间密度一致的准三维预制体。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种三维预制体的制备方法，包括以下步骤：

S1、由聚丙烯晴基长碳纤维径向叠合针刺形成厚度为0.1～0.2mm，面密度50～200g/m²的无纬织物；

S2、将玻璃纤维与短切碳纤维经蒸汽柔性处理、机械开松，梳理成厚度为0.1～0.2mm、面密度为50～200g/m²的碳纤维网胎；

S3、将所述无纬织物与碳纤维网胎交替叠层；

S4、通过针刺机倾斜于所述无维织物与碳纤维网胎交替叠层的铺设平面的方向连续对向倾斜的方式针刺渗透两层相邻的无维织物及碳纤维网胎，并逐次针刺渗透所述无维织物及碳纤维网胎。

作为本发明的进一步改进，步骤S4中的刺针密度为25针/cm²，层间密度为5层/cm。

作为本发明的进一步改进，针刺机的针刺方向与无维织物及碳纤维网胎所在的平面的夹角为30～50度。

作为本发明的进一步改进，针刺机的针刺方向与无维织物及碳纤维网胎所在的平面的夹角为45度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过针刺机逐次针刺无维织物与碳纤维网胎并使针刺机进行倾斜方向上的针刺手段，显著地提高了Z向纤维导入的简易性，提高了Z向增强纤维的含量，克服分层现象。

具体实施方式

下面结合所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。

在本实施方式中，一种准三维预制体的制备方法，包括以下步骤：

由聚丙烯晴基长碳纤维径向叠合针刺形成厚度为0.1～0.2mm，面密度50～200g/m²的无纬织物；由聚丙烯晴基短切碳纤维经蒸汽柔性处理、机械开松，梳理成厚度为0.1～0.2mm、面密度为50～200g/m²的碳纤维网胎；将所述无纬织物与碳纤维网胎交替叠层；通过针刺机倾斜于所述无维织物与碳纤维网胎交替叠层的铺设平面的方向连续对向倾斜的方式针刺渗透两层相邻的无维织物及碳纤维网胎，并逐次针刺渗透所述无维织物及碳纤维网胎，其中刺针密度为25针/cm²，层间密度为5层/cm。具体的，在本实施方式中，该针刺机的针刺方向与无维织物及碳纤维网胎所在的平面的夹角为30～50度，并进一步的优选为45度。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。