[发明专利]一种混编纤维增强复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种混编纤维增强复合材料及其制备方法，涉及复合材料技术领域，该制备方法包括：(1)将芳纶纤维、PBO纤维、玻璃纤维和聚酯纤维进行交替编织，得到混编层；(2)在混编层上铺放陶瓷粉，得到单层混编复材；(3)将至少两层单层混编复材依次叠放后，再叠放一层混编层，得到混编纤维织物；其中，相邻的混编层之间中均有陶瓷粉；(4)将混编纤维织物置于模具中，并向模具内注入树脂胶液进行固化，得到混编纤维增强复合材料。本发明提供的混编纤维增强复合材料具有优异的强韧性度和导热性，在提高纤维体积含量的同时，能避免所制备的混编纤维增强复合材料出现白斑、渗透不充分等缺陷。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，特别涉及一种混编纤维增强复合材料及其制备方法。

背景技术

随着树脂基复合材料在航空航天、特高压输电等领域的应用拓展，目前对该类材料的力学性能及质量均匀性与可靠性不断提出更高的要求。对于纤维增强树脂基复合材料而言，其力学性能与所含纤维体积含量密切相关，随着纤维体积含量的增大，其力学性能也逐渐升高。由于纤维织物的结构形式对渗透率有较大影响，同种织物渗透率随纤维体积百分含量的升高而降低，因而纤维体积含量过高时，成型后的产品内容易出现白斑、渗透不充分等现象。

芳纶纤维由于力学性能突出、绝缘性能优良、阻燃性和热稳定性高等特点，常用于制备增强树脂基复合材料，并已广泛应用于特高压(1000KV以上)输电领域的诸多关键部位。但由于芳纶纤维具有高结晶度、表面化学活性基团少等缺点，其成型能力较差，且与树脂基体结合能力相对较差，树脂浸润性差，且填充树脂后的复合材料含胶量不均匀。同时，目前常规的织物设计方法往往不能解决纤维体积提高后成型的树脂基复合材料易出现白斑、渗透不充分等缺陷的问题，或仍会因这类缺陷导致成型后的复合材料内的层间剪切强度过低；而且现有纤维增强树脂基复合材料的导热性也较差，导致特高压输电领域设备运行过程中的芳纶复合材料绝缘件故障偶有发生。因此亟需新的织物设计方式以及工艺方法，以为树脂基材料提供更广泛的应用。

发明内容

本发明实施例提供了一种混编纤维增强复合材料及其制备方法，该混编纤维增强复合材料具有优异的强韧性度和导热性，解决了纤维体积提高后成型的树脂基复合材料易出现白斑、渗透不充分等缺陷的问题。

第一方面，本发明提供了一种混编纤维增强复合材料，所述制备方法包括：

(1)将芳纶纤维、PBO纤维、玻璃纤维和聚酯纤维进行交替编织，得到混编层；

(2)在所述混编层上铺放陶瓷粉，得到单层混编复材；

(3)将至少两层所述单层混编复材依次叠放后，再叠放一层所述混编层，得到混编纤维织物；其中，相邻的混编层之间中均有所述陶瓷粉；

(4)将所述混编纤维织物置于模具中，并向所述模具内注入树脂胶液进行固化，得到所述混编纤维增强复合材料。

优选地，所述混编层中各组分的体积分数如下：芳纶纤维15～20％、PBO纤维10～20％、玻璃纤维20～40％和聚酯纤维20～55％。

优选地，所述芳纶纤维、所述PBO纤维、所述玻璃纤维和所述聚酯纤维的直径均相同。

优选地，所述混编层以PBO纤维、聚酯纤维和玻璃纤维为经纱，以芳纶纤维、聚酯纤维和玻璃纤维为纬纱。

更优选地，所述经纱和所述纬纱的直径相同。

优选地，在步骤(1)中，在所述得到所述混编层之前，在所述进行交替编织之后，还包括：

对所述交替编织后得到的混编坯布进行预定形；

其中，所述预定形在定型机中进行，车速为10～20m/min，风机转速为1500～1800r/min，定形温度为150～180℃。