[發明專利]三維多層?中空纖維增強織物

在審

• 申請號: 201710988506.1
• 申請日: 2017-10-21
• 公開（公告）號: CN107723878A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 林通泉;吳濤
• 申請（專利權）人: 林通泉
• 主分類號: D03D11/00
• 分類號: D03D11/00;D03D1/00;D03D25/00
• 代理公司: 南京同澤專利事務所(特殊普通合伙)32245
• 代理人: 閆彪,李賓

技術領域

本發明涉及一種織物結構，屬于復合材料技術領域。

背景技術

纖維織物增強復合材料，包括以樹脂、陶瓷、混凝土為基體纖維織物增強復合材料，具有輕質、高強、綜合性能優異的優點，近年來在建筑、水利、堤壩防護、交通運輸等領域的應用越來越廣泛。

目前的纖維織物增強復合材料的織物增強結構形多為二維織物、三維中空織物或經編三維間隔織物，單層的二維織物增強形式不能實現與基體材料的三維復合，存在二維的增強兩相層間界面，而將多層二維織物疊層為三維再與基體復合的三維疊層二維織物增強又會產生層間剪切性能差，易分層的問題，且施工復雜。而目前的經編三維間隔織物采取“手拉手”圈圈相連的針織結構，織物中紗線彼此成圈套結形成三維織物，存在以下問題：

1、成圈組織中紗線屈曲較大，內部增強纖維彎曲很大，交織點多，不利于應力波在增強結構的傳播，易導致應力集中，降低纖維的使用性能；

2、經編三維織物成圈后造成的延伸性，無法讓纖維承擔應力，發揮其本應具有的增強作用；

3、成圈套結的增韌作用也不能全部發揮織物的作用，當水泥基材料斷裂后，經編織物的增韌作用滯后；

4、三維間隔經編織物紗線的成圈及屈曲不適于無機高性能纖維（玻璃纖維、玄武巖纖維、碳纖維、陶瓷纖維等）的應用，限制了TRC在更廣泛的領域的應用和推廣。

現有三維中空間隔織物，上下兩層均為單層，在抗拉伸、抗彎曲、抗穿刺、抗磨損等性能上存在不足。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，針對現有技術不足，提出一種增強結構的整體性強、增強增韌、抗折抗裂、使用便捷、低成本的三維多層-中空纖維增強織物。

本發明為解決上述技術問題提出的技術方案是：一種三維多層-中空纖維增強織物，包括第一層、第二層和位于所述第一層和第二層之間的中間層；所述第一層由第一經紗和第一緯紗交織形成二維組織；所述第二層由第二經紗和第二緯紗交織形成三維多層組織；所述中間層由連接所述第一層和第二層的垂經線形成三維中空結構；所述垂經線分別與所述第一緯紗和第二緯紗交織，用以將所述第一層、第二層和中間層織成三維整體結構。

上述本發明公開的三維多層-中空纖維增強織物的技術方案的工作機理及有益效果陳述如下：

本發明的三維多層-中空纖維增強織物包括第一層、第二層和位于中間層，由垂經線將第一層、第二層和中間層織成三維整體結構，這是與三維立體經編間隔織物的組織結構完全不同，其空間結構存在X、Y、Z方向分布的三向紗，具有三維中空結構（中間層由分別連接第一層和第二層的垂經線形成三維中空結構）和三維多層組織結構二者所具有的優良性能。

同時，本發明的織物基本組織形態是“肩并肩”，纖維順向根根并立，充分發揮纖維增強的作用，同時增韌效果更好，整體性強，受力時各經緯紗線受力協同效應強。

本發明的三維多層-中空纖維增強織物中的三維多層組織所具有的結構大大提升了抗拉伸、抗彎曲、抗沖擊、抗穿刺和抗侵徹性能。

概括上述本發明的三維多層-中空纖維增強織物技術方案的有益效果是：

1）良好的抗沖擊性能：三維多層組織中的第二緯紗呈直線狀態，而第二經紗呈近似直線狀的空間反射式分布，當受到沖擊作用時，沖擊作用點處的紗線可以通過垂經線迅速將沖擊載荷及沖擊能力傳遞到第二層的三維多層組織中，再沿直線型的第二經紗和第二緯紗以應力波的形式向更遠的范圍擴散與、傳播，將點作用力迅速轉化為面作用力和體作用力，因此具有良好的抗沖擊性能。

2）良好的抗拉伸性能：第二層的三維多層組織中的第二經紗和第二緯紗沿材料長度及寬度方向均勻順向伸展，并彼此交織連接，因此纖維的順向性、整體性強，且在材料內部分布均勻，收拉伸載荷作用時，這種順向排布連接的三維多層機織紗線共同承受拉伸作用力，且因機織紗比三維經編間隔織物紗彎曲變形小，不易因變形過大而率先產生與基體混凝土界面分離破壞，因此纖維織物與混凝土復合材料拉伸性能非常好。

3）良好的防穿刺性能：第二層的三維多層組織的第二經紗和第二緯紗的紗線彼此緊密交織形成整體，且在厚度方向成多層分布，在外力穿刺時，會受到第二層的三維多層組織中的經緯紗的層層阻隔，可有效避免外部環境尖銳物體如刀具、尖木、尖石等引起的穿刺損傷。

本發明不僅解決了織物作為TRC的增強骨架的不足，彌補了傳統結構材料的缺陷，同時也在已有國內外研究基礎上進行推陳出新，性能更好，應用更廣泛。