[发明专利]一种采用热塑性树脂上浆三维编织用预浸胶纤维束的方法

说明书

一种采用热塑性树脂上浆三维编织用预浸胶纤维束的方法，以热固性树脂浸胶液浸渍连续纤维束制得预浸胶纤维束，再使用热塑性树脂上浆剂喷涂或涂刷于预浸胶纤维束表面，制得热塑性树脂上浆三维编织用预浸胶纤维束；这种热塑性树脂上浆三维编织用预浸胶纤维束可用于各种类型的三维编织机编织成不同形状的复合材料预制件，固化后得到树脂含量稳定、分布均匀，纤维体积含量稳定的高质量复合材料制品；本发明针对热固性预浸胶纤维束在用于机器编织复合材料毛坯件时存在的易刮毛、易断纱等问题，采用热塑性树脂对预浸胶纤维束进行上浆，在对预浸胶纤维束起到保护、集束作用的同时，增韧复合材料，制得了可通过机器三维编织制备的高性能连续纤维复合材料，具有易操作、韧性好及强度高的优点。

技术领域

本发明属于连续纤维复合材料制备技术领域，具体涉及一种采用热塑性树脂上浆三维编织用预浸胶纤维束的方法。

技术背景

三维编织复合材料是上世纪60年代为取代航空领域高温合金，借鉴编织的原理所发展出的一种高性能复合材料。三维编织复合材料可以通过编织技术制得结构复杂、近净成型的预制毛坯件，减少原料消耗、零件加工和机构联接；同时，由于纤维增强体在空间内分布均匀、结构完整，因此三维编织复合材料具有极为优异的力学性能。目前，三维编织复合材料常用真空浸渍或闭模成型工艺(RTM)制备。

RTM工艺是在模具型腔内预先铺放纤维纱，合模后，将树脂注入型腔内浸渍纤维纱，固化成型后脱模得到所需制件的一种工艺。采用RTM工艺制备的制品尺寸精确、性能稳定，且RTM工艺注胶及固化均在合模状态下进行，减少了操作者与有害物质的接触，符合环境保护的要求。但RTM工艺注胶在合模后进行，因此会出现纤维浸渍不够充分的问题。采用先将纤维纱浸渍树脂基体制备预浸纱，然后通过自动铺丝技术或干法缠绕制成复合材料毛坯件，最后固化成型的方法，可以有效解决这一问题。预浸纱是树脂基体和增强材料的组合体，根据不同的树脂基体，可将预浸纱分为热固性预浸纱和热塑性预浸纱。室温条件下，热固性树脂粘性大，因此热固性预浸纱表面较粘，不适合三维编织；而常用于热塑性预浸纱的热塑性树脂，例如聚丙烯、聚醚醚酮及聚醚酮酮等，在室温下均较硬，且热变形温度高，因此热塑性预浸纱也难应用于三维编织。针对这一问题，我们在专利申请号为CN201811392801.1“一种可用于三维编织的预浸胶纤维束制备方法”中，采用对热固性树脂基体进行改性的方法，成功制备了能通过半机械化半手工进行三维编织的热固性预浸纱。但采用该纤维纱进行机器编织时，会出现纱线与机器摩擦发热导致树脂逐渐熔融，进而导致树脂掉落、断纱的问题。因此，需要对热固性预浸纱表面进行保护，我们提出既能保护纱线又能起到层间增韧作用的热塑性树脂上浆方法。

以聚醚砜，聚醚醚酮为代表的热塑性树脂，在常温下不仅具有优异的延展性和耐冲击性，而且还具有一定的耐摩擦性。同时，热塑性树脂可以在热固性复合材料层间形成高韧性层，起到层间增韧的效果。因此，可以通过在热固性树脂预浸胶纤维束表面喷涂或涂刷热塑性上浆剂的方法，包覆，集束预浸胶纤维束以解决编织过程中刮毛、断纱的问题。同时，利用热塑性树脂层间增韧的特性，提高制品层间强度，提升力学性能。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种采用热塑性树脂上浆三维编织用预浸胶纤维束的方法，先制备三维编织用预浸胶纤维束，然后在制得的纤维束表面上浆热塑性树脂，再经过三维编织制成复合材料毛坯，而后进行固化，利用热塑性树脂包覆，集束预浸胶纤维束，解决了现有技术中存在的机器编织过程中易刮毛、断纱的问题；同时，通过热塑性树脂对热固性三维编织复合材料的层间增韧，提高层间强度，提升了三维编织复合材料的力学性能；具有易操作、韧性好及强度高的优点。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案。

一种采用热塑性树脂上浆三维编织用预浸胶纤维束的方法，先制得预浸胶纤维束，而后采用热塑性树脂上浆预浸胶纤维束，再进行三维编织和固化成型；具体包括以下步骤：