[發明專利]采用預浸膠連續纖維三維編織制造的復合材料及其方法

在審

• 申請號: 201910316610.5
• 申請日: 2019-04-19
• 公開（公告）號: CN110077013A
• 公開（公告）日: 2019-08-02
• 發明（設計）人: 李菡;冀有志;許培俊;張寧
• 申請（專利權）人: 西安航天恒星科技實業（集團）有限公司
• 主分類號: B29C70/42
• 分類號: B29C70/42;B29C70/54
• 代理公司: 西安新思維專利商標事務所有限公司 61114
• 代理人: 李罡

本發明涉及一種采用預浸膠連續纖維三維編織制造的復合材料及其方法，先將連續纖維束浸漬熱固性樹脂得到預浸膠連續纖維束，然后采用三維編織機在橡膠芯模的外表面編織成毛坯制件，最后將該橡膠芯模與毛坯放入密閉金屬外模具中，將內外模具整體加熱，并在加熱過程中沿芯模軸向緩慢旋轉，使復合材料固化成型，制得樹脂分布均勻的高質量樹脂基連續纖維復合材料制品。該方法顛覆了傳統三維編織復合材料制造過程中先編織后注膠的流程，采用先將纖維與樹脂充分浸漬，再經過三維編織和固化成型的工藝，更好地控制樹脂含量、樹脂分布均勻性、樹脂與纖維充分浸潤，制得力學性能優異、冷熱循環穩定性好、熱膨脹系數低的高性能連續纖維復合材料。

技術領域

本發明屬于連續纖維復合材料制備技術領域，具體涉及一種采用預浸膠連續纖維三維編織制造的復合材料及其方法。

背景技術

三維編織復合材料是20世紀80年代為適應航天航空領域對結構和功能復合材料需要而發展起來的一種先進復合材料制造技術。三維整體復合材料克服了傳統層壓復合材料易分層破壞的缺點，具有更為優異的力學性能，纖維排布設計也更為自由且更有針對性，為復合材料應用于主承力結構提供了廣闊的前景。

目前，三維編織連續纖維復合材料制造方法通常是先將連續纖維經過三維編織制成產品預制件，然后將編好的預制件放置于模具的型腔中，合模夾緊后，將樹脂注入模腔中并在壓力的作用下使樹脂在預制件中流動傳遞到各個部位，再經過加熱加壓固化成型，脫模得到最終的復合材料制品。然而，這種傳統方法存在很多不足之處，例如對樹脂要求高、對模具與工藝要求嚴格、連續纖維與樹脂浸漬不充分、制得的預制件的厚度不均勻、樹脂含量高、成本高等，使得先編織再注膠的傳統工藝很難高效制得樹脂含量低、熱膨脹系數小、冷熱循環穩定性高、尺寸大的連續纖維復合材料制件。

發明內容

本發明的目的是提供一種采用預浸膠連續纖維三維編織制造的復合材料及其方法，采用先將纖維與樹脂充分浸漬，再經過三維編織和固化成型的工藝，解決現有技術中存在的對樹脂要求高、對模具與工藝要求嚴格、連續纖維與樹脂浸漬不充分、制得的預制件的厚度不均勻、樹脂含量高、成本高等問題。

本發明所采用的技術方案為：

采用預浸膠連續纖維三維編織制造復合材料的方法，其特征在于：

該方法先將纖維與樹脂充分浸漬，再進行三維編織和固化成型。

具體包括以下步驟：

步驟一：先將連續纖維束在60-120℃下浸漬熱固性樹脂得到預浸膠連續纖維束；

步驟二：采用三維編織機，將預浸膠連續纖維束在橡膠芯模的外表面編織成毛坯制件；

步驟三：將該橡膠芯模與毛坯放入密閉金屬外模具中，將內外模具整體加熱，并在加熱過程中沿芯模軸向緩慢旋轉，使復合材料固化成型，制得樹脂分布均勻的高質量樹脂基連續纖維復合材料制品。

所述的連續纖維束為高強度高模量纖維，選自碳纖維、玻璃纖維、凱夫拉纖維、聚酰亞胺纖維中的一種。

所述的熱固性樹脂為經過改性的雙馬來酰亞胺樹脂、苯并噁嗪樹脂、酚醛樹脂中的一種。

所述的三維編織機為立式編織機、臥式編織機、端面編織機或環向編織機。

所述橡膠芯模的材料為硅橡膠、氟橡膠、氟硅橡膠中的一種，采用充氣式芯模。

如方法制得的復合材料。

本發明具有以下優點：