[發明專利]一種低/負熱膨脹復合材料2.5D多尺度預制體及其制備方法

有效

• 申請號: 201811253305.8
• 申請日: 2018-10-25
• 公開（公告）號: CN109080235B
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發明（設計）人: 鞠錄巖;張建兵;郭龍龍;馬玉欽
• 申請（專利權）人: 西安石油大學
• 主分類號: B32B9/00
• 分類號: B32B9/00;B32B9/04;B32B5/06;B32B3/08;B32B38/00;B32B38/16;D06M11/48;D06M101/40
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

1.一種低/負熱膨脹復合材料2.5D多尺度預制體的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

1）在容器中放入單層纖維無緯布或單層纖維織物，使其平鋪于容器底部，用于制作連續纖維層；

2）在容器中倒入蒸餾水，并將負膨脹顆粒放入蒸餾水中，攪拌均勻；

3）將步驟2）中具有負膨脹顆粒和纖維的液體超聲處理，使顆粒均勻分散，并進入纖維束內和束間；

4）將步驟3）中超聲后的液體靜置，使負膨脹顆粒均勻沉降到單層纖維無緯布或單層纖維織物上，形成厚度均勻、含量可控的非連續增強層；

5）按照所需的鋪層方式將步驟4）所制備的帶有負膨脹顆粒的單層纖維無緯布或單層纖維織物制備成所需的層合預制體，并用穿刺纖維束進行Z向穿刺加固；

6）將制備好的層合預制體放入蒸餾水中，超聲處理，使負膨脹顆粒均勻分布在纖維織物的層間和纖維束間，超聲完畢后將預制體取出烘干，得到低/負熱膨脹復合材料2.5D多尺度預制體；

所述的連續纖維層選用碳纖維或石墨纖維制備，非連續增強層選用負膨脹顆粒；

所述的連續纖維層 體積分數為30-50%，非連續增強層體積分數為1-20%，Z向穿刺纖維體積分數為1-5%；

超聲處理條件為：超聲波發生器在20kHz/100W的條件下超聲，步驟3）中超聲5-10分鐘，步驟6）中超聲10-20分鐘。

2.根據權利要求1所述的一種低/負熱膨脹復合材料2.5D多尺度預制體的制備方法，其特征在于，Z向穿刺纖維束直徑不得大于連續纖維層中的纖維束直徑，并且穿刺纖維束間距不得小于10倍連續纖維層中的纖維束直徑，不得大于50倍連續纖維層中的纖維束直徑。

3.根據權利要求1所述的一種低/負熱膨脹復合材料2.5D多尺度預制體的制備方法，其特征在于，所述的非連續增強層為微米級或納米級負膨脹顆粒。

4.根據權利要求1所述的一種低/負熱膨脹復合材料2.5D多尺度預制體的制備方法，其特征在于，所述的負膨脹顆粒選用鎢酸鋯。

5.根據權利要求1所述的一種低/負熱膨脹復合材料2.5D多尺度預制體的制備方法，其特征在于，所述的連續纖維層的鋪層方式為單向鋪層或正交鋪層。

6.一種由權利要求1至5任一項所述的制備方法制得的低/負熱膨脹復合材料2.5D多尺度預制體，其特征在于，預制體為多尺度2.5D層合結構，包括連續纖維層、非連續增強層和Z向穿刺增強纖維，連續纖維層與非連續增強層交替分布，預制體的上表層與下表層為連續纖維層，并且非連續增強層均勻分布在連續纖維層間和束間，Z向穿刺纖維束沿Z向穿刺加固連續纖維層和非連續增強層。