[发明专利]一种针织结构碳纤维预制件的制备方法

说明书

本申请关于一种针织结构碳纤维预制件的制备方法，涉及碳纤维针织物领域。该方法包括以下步骤：将外包纱与碳纤维长丝束共同装入二维编织机中，张力作用下，外包纱和碳纤维长丝束向上运动，二维编织机的锭子旋转一周，外包纱包缠碳纤维长丝束一周，得到碳纤维包缠复合纱；将碳纤维包缠复合纱在电脑横机上进行编织，得到碳纤维包缠复合纱预制件；对碳纤维包缠复合纱预制件进行后处理，得到针织结构碳纤维预制件。与现有技术相比，本发明改善了碳纤维编织过程中的损伤程度，减少了碳纤维针织物表面的毛羽，增加了碳纤维的集束性和可织造性，实现得到了一种针织结构碳纤维预制件。

技术领域

本申请涉及碳纤维针织物技术领域，特别涉及一种针织结构碳纤维预制件的制备方法。

背景技术

碳纤维复合材料具有高强度、耐热、抗冲击、抗腐蚀与辐射等特点，广泛应用于交通、建筑、航空航天等领域。

目前碳纤维预制件大多为机织结构，而针织结构因具有良好的能量吸收性和可成形性，越来越多地被设计在高模量纤维复合材料预制件中；其中，横编技术具有大变形一体化的结构设计特点，可编织三维多曲率结构，在航空航天等高端技术领域具有独占鳌头的优势；但是针织结构由于要形成线圈结构，并且碳纤维摩擦系数高、抗弯刚度大和固有的脆性限制了其在针织领域的发展。

提出一种包缠技术将外包纱单向缠绕在碳纤维长丝束表面，提高碳纤维在形成针织结构时的抗弯强度，减少碳纤维与机器的摩擦，实现得到一种针织结构碳纤维预制件。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本申请提供一种针织结构碳纤维预制件的制备方法，所要解决的技术问题是如何提高碳纤维在形成针织结构时的抗弯强度，减少碳纤维与机器的摩擦，增加碳纤维的集束性和可织造性，实现得到了一种针织结构碳纤维预制件。

技术方案：为实现上述目的，本申请采用的技术方案为：

一种针织结构碳纤维预制件的制备方法，所述方法包括以下步骤：

步骤一，将外包纱与碳纤维长丝束共同装入二维编织机中，张力作用下，所述外包纱和所述碳纤维长丝束向上运动，所述二维编织机的锭子旋转一周，所述外包纱包缠所述碳纤维长丝束一周，得到碳纤维包缠复合纱；

步骤二，将所述碳纤维包缠复合纱在电脑横机上进行编织，得到碳纤维包缠复合纱预制件；

步骤三，对所述碳纤维包缠复合纱预制件进行后处理，得到所述针织结构碳纤维预制件。

在一种可能的实现方式中，所述外包纱包括水溶性维纶；

所述步骤一中包括：将水溶性维纶与碳纤维长丝束共同装入二维编织机中，张力作用下，所述水溶性维纶和所述碳纤维长丝束向上运动，所述二维编织机的锭子旋转一周，所述水溶性维纶包缠所述碳纤维长丝束一周，得到水溶性维纶-碳纤维针织物；

所述步骤二中包括：将所述水溶性维纶-碳纤维针织物在电脑横机上进行编织，得到水溶性维纶-碳纤维针织预制件；

所述步骤三中包括：将所述水溶性维纶-碳纤维针织预制件溶于水中，溶融温度为10～20℃，溶融时间为5～10min，得到所述针织结构碳纤维预制件。

在一种可能的实现方式中，所述碳纤维长丝束的规格范围为3～24K。

在一种可能的实现方式中，所述二维编织机的锭数范围为8～24锭。

在一种可能的实现方式中，所述二维编织机的编织速度范围为0～850转/min。

在一种可能的实现方式中，所述二维编织机的编织节距范围为0～400mm。

在一种可能的实现方式中，所述二维编织机的包缠外径范围为0.3～2mm。