[发明专利]一种自支撑半浸渗自粘非屈曲预定型织物的制备方法

说明书

本发明属于高性能复合材料低成本制备技术领域，涉及一种自支撑半浸渗自粘非屈曲预定型织物的制备方法。本发明提出一种自支撑半浸渗自粘非屈曲预定型织物的制备思路，利用预浸复合机自带的排纱机构和张力控制装置实现纤维束的高准直排布，代替了传统RTM工艺使用的屈曲编织物；预定型织物在预浸时，在纤维束纱表面引入高孔隙超薄无纺布，提高预定型织物的操作工艺性，同时高孔隙超薄无纺布也可以有效提高复合材料韧性；通过制备工艺参数的优化，可实现高粘性的树脂胶膜分布于预定型织物的表面，与传统RTM工艺中使用的干态纤维预定型织物相比，极大地提高了预定型织物的铺覆工艺性。

技术领域

本发明属于高性能复合材料低成本制备技术领域，涉及一种自支撑半浸渗自粘非屈曲预定型织物的制备方法。

背景技术

先进树脂基复合材料具有优异的比强度、比刚度、抗疲劳性能、刚度可设计性和易于实现结构-功能一体化设计等优点，在航空航天领域应用，显示出其它材料难以比拟的优势。

当前国内外复合材料成型工艺最主要的为热压罐成型工艺，适合于大尺寸、结构复杂程度相对较低的蒙皮、壁板类复合材料构件的制造。预浸料复合材料能够保证较高的纤维体积分数，因此具有优异的面内力学性能。利用预浸料良好的表面黏性以及铺覆工艺性，可以采用自动铺放工艺，高效地完成大面积简单曲面结构的铺放，并稳定达到较高的生产质量。但是热压罐工艺也存在一定的劣势：1)热压罐成型工艺能耗较高，不符合低成本制造的发展趋势；2)预浸料单面铺覆于模具表面，固化后制件非贴模面制件尺寸精度不高；3)热压罐成型工艺不适合复杂结构整体化制造。

以RTM工艺为代表的液态成型技术在近15年来得到了快速发展，采用RTM成型技术可一次性成型大型复杂的复合材料构件。与热压罐工艺相比，RTM工艺所需设备成本较低，工艺灵活，生产步骤少，可实现复杂结构制件的整体化制造。RTM成型技术具有如下特点：1)可以制备形状复杂、高尺寸精度的复合材料制件；2)可以严格控制纤维体积含量，制件表面质量良好；3)具有较好的集成性，可以实现结构-制造一体化设计，降低装配成本。然而，RTM工艺也存在一些局限，比如1)RTM工艺制备的复合材料，其面内力学性能一般较热压罐工艺(纤维体积分数一般为60％左右)低，这是因为RTM工艺中低黏度树脂在液压作用下完成对干态预成型体的浸润，RTM工艺复合材料的纤维体积分数一般控制在55％左右，进一步提高纤维体积分数将不利于液体树脂的流动浸润；2)传统RTM工艺采用干态的纤维编织物作为增强体材料，纤维编织物在织造过程中，纤维束纱存在摩损，并且编织后的纤维束存在一定程度的屈曲，这会影响复合材料的力学性能，尤其是纤维主导的力学性能(如经向拉伸和经向压缩)；3)复合材料，尤其是航空用复合材料，一般要求具有较高的抗冲击损伤能力(复合材料具有较高的韧性)，对于预浸料复合材料，可以通过向基体树脂中加入高黏度的热塑性增韧剂对树脂增韧进而实现复合材料的高韧化。但是RTM成型工艺，要求树脂具有较低的黏度以提高树脂对干态纤维预成型体的流动浸润能力，所以无法通过原位增韧的方式实现RTM复合材料的高韧化。

发明内容

本发明的目的是提出一种自支撑半浸渗自粘非屈曲预定型织物的制备方法，得到一种适用于RTM成型工艺的具有一定自支撑作用，预定型织物层内预留树脂流动通路，能够实现有效粘结的高纤维准直度的预定型织物，实现高性能复合材料的低成本制造。

本发明的技术解决方案是：

按照如下方法制备：

1)将树脂预热后放入胶膜机中，在树脂黏度为(100～200)Pa·s的条件下制备面密度占预定型织物质量含量的(7～9)％的连续树脂胶膜；

2)将纤维束纱按顺序穿入纱轴内，控制纤维束张力在(50～500)N之间，牵引出纤维束，穿过排纱孔板，经过纤维展纱装置后，引入排纱的篦子后待用；

3)将面密度为(5～15)g/m²的高孔隙超薄无纺布通过放卷装置引至排布好的纤维束纱上下表面，并将树脂胶膜通过放卷装置引至无纺布表面；