[发明专利]一种高阻燃性多轴向碳纤维经编织物、制备方法和设备

说明书

本发明公开了一种高阻燃性多轴向碳纤维经编织物、制备方法和设备，编织物包括多层碳纤维层以及在各层碳纤维层上均匀附着的阻燃剂粉体，阻燃粉体粘附在碳纤维层上并通过缝编工艺固定。通过在碳纤维经编织造过程中添加一种阻燃助剂的方法提高RTM制件的阻燃性能，该助剂主要组分为氢氧化铝与氢氧化镁的混合物，并在加入过程中先将其制成含有铝酸酯偶联剂的一种悬浮液，使其与碳纤维更易结合，从而保证在树脂注入过程中不致冲散而造成阻燃效果不均匀。使用此种工艺织造的碳纤维织物可用于RTM、真空导入等复合材料成型工艺，配合阻燃树脂使用，可显著提高最终制件的阻燃等级。

技术领域

本发明属于阻燃复合材料制造技术领域，具体涉及一种高阻燃性多轴向碳纤维经编织物、制备方法和设备。

背景技术

复合材料成型工艺中发展比较迅速的是RTM(树脂传递模塑)成型工艺，该工艺具有制品表面质量优、精度高、空隙率低、可成型复杂构件等优点，因而在军品及民品的多个领域广泛应用。日本强化塑料协会将RTM工艺和拉挤工艺一并推荐为21世纪最有发展前途的两种复合材料成型工艺。但其所使用的树脂基体作为高分子有机材料有一致命缺点，即易燃且在燃烧时会产生大量的有害气体和烟雾。由于轨道交通领域人员密集，空间密闭，所以在适用防火等级标准中不仅考虑对发烟度进行控制，而且还针对烟气中所含有害物质实施严格规定，这就可以大大降低火灾状态下烟气对乘员造成二次伤害的程度。因此，无卤高阻燃性树脂基碳纤维复合材料在碳纤维复合材料的推广应用中显得尤为重要。

多轴向经编技术是一种是在20世纪70年代后期在国外迅速发展起来的新型织造技术，于90年代得到了广泛研究和推广应用。多轴向经编织物以其优良的成型性、良好的抗冲击性和能量吸收特性，以及相对其它纺织增强结构低廉的生产成本，作为一种理想的三维结构增强材料，是目前最有效、较经济的预设计增强织物，其产品已应用于航空航天、风力发电、交通运输、建筑等领域。

随着最新的EN45545标准的引入，轨道交通防火要求提到了一个新的高度，为了减少车辆运行时的火灾危险程度，要求铁路车辆内装饰材料最好都达到EN45545 HL3类。常规的不饱和树脂以及部分环氧树脂复合材料已不能完全满足EN45545 HL3级防火等级要求。

阻燃性能的提高一般采取在树脂中加入阻燃剂(氢氧化铝、氧化锑和液体阻燃剂)混用，氢氧化铝粉体因其具有填充、阻燃、消烟的功能且无毒无害，通常被视为塑料、不饱和聚酯、橡胶和其他有机聚合物的一种理想的阻燃剂填料。氢氧化镁的附吸力强、活性大、料浆状产品具有非沉淀和非凝聚性，其流动性好，易输送、贮存，使用和调节方便，经特殊处理又是一种无机添加型无毒阻燃剂，具有阻燃、消烟、阻滴、填充等多重性能，与氢氧化铝相比，具有高的热稳定性、高效促基材成炭作用和强除酸能力等特性。但是由于RTM一般由较为致密的碳纤维织物作为增强材料，在树脂注入时无机阻燃助剂往往由于织物的阻挡，导致前端阻燃剂含量高，末端阻燃剂含量较低，从而使得制件阻燃性能不均匀。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高阻燃性多轴向碳纤维经编织物、制备方法和设备，其能解决上述问题。

本发明的目的采用以下技术方案实现：

一种高阻燃性多轴向碳纤维经编织物，所述多轴向碳纤维经编织物包括多层碳纤维层以及在各层碳纤维层上均匀附着的阻燃剂粉体，所述阻燃粉体粘附在碳纤维层上并通过缝编工艺固定。

优选的，所述粉体为固体阻燃剂粉末，包括但不限于卤系、有机磷系、氮系、硅系、锑系、铝-镁系、无机磷系、硼系、钼系、锡系及它们的复配体系。

优选的，所述复配体系包括但不限于多溴二苯醚、三溴苯酚、溴代双酚A、DOPO及其衍生物、三聚氰胺及其盐、红磷、聚磷酸盐、氢氧化铝、氢氧化镁、三氧化二锑、五氧化二锑、硼酸锌、氧化钼。