[發明專利]一種短切纖維增強熱塑性預浸織物結構及其制備、應用

在審

• 申請號: 202010151085.9
• 申請日: 2020-03-06
• 公開（公告）號: CN111251673A
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 曹偉偉;喬琨;王永偉;羅增恕;劉玉蘭;張敏;朱波
• 申請（專利權）人: 山東寬原新材料科技有限公司
• 主分類號: B32B9/00
• 分類號: B32B9/00;B32B9/04;B32B27/34;B32B27/12;B32B27/20;B32B27/32;B32B33/00;B29C70/20;B29C70/12
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 鄭平

本發明涉及一種短切纖維增強熱塑性預浸織物結構及其制備、應用，織物的主體增強織物層采用高性能單向排布的碳纖維長絲束制備，在碳纖維長絲束外部采用噴涂方式貼覆帶有液體粘合乳液的短切纖維，用以將單向展紗排布的碳纖維單絲進行集合固定，最終在單向碳纖維紗束層外部形成集束短切纖維層；之后采用短切纖維增強的熱塑性樹脂膠膜貼覆于碳纖維單向織物層表面，形成短切纖維增強熱塑性樹脂膜疊層結構的預浸織物。該織物首先采用短切纖維貼覆單向長絲束碳纖維的設置結構保證展紗過程中纖維單絲之間不產生后續滑移；之后將短切纖維摻雜于熱塑性樹脂膜基體中，提高樹脂基體膜的拉伸強度和延展韌性，保證預浸織物制備過程中的膠膜穩定性和抗拉伸性能。

技術領域

本發明屬于高性能纖維熱塑性預浸織物結構，特別涉及一種采用短切纖維混雜增強熱塑性樹脂膜為基體復合長絲束碳纖維所制備的熱塑性碳纖維預浸織物結構。

背景技術

公開該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不必然被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已經成為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

熱塑性預浸織物是高性能纖維復合材料成型過程中的重要中間產品，該產品可以很好的控制纖維織物中含浸樹脂的量，保證樹脂在纖維織物中的浸潤效果和均一性，為后續高性能纖維復合材料的制備提供穩定保證。目前高性能纖維預浸織物以碳纖維的熱塑性預浸織物為重點研發的產品，其主要采用乳液浸漬法、熱熔浸漬法，流化床含浸法以及各種不同方法的混合應用，不同的纖維預浸技術各有優勢，也有各自不同的問題，其中主要的難點是纖維與樹脂之間的浸潤問題，除此之外，預浸織物的纖維單向排布和展紗過程中，還存在單絲纖維之間在展紗之后的后續工序過程中的滑移問題，這會造成預浸織物紗線之間的不穩定甚至出現斷絲毛絲問題，造成采用該預浸織物制備的復合材料出現各種性能的不穩定。同時為了解決液相基體樹脂浸漬纖維過程中的溶劑揮發、含浸效果不穩定等問題，研發者越來越多采用膜狀樹脂為基體制備熱熔熱塑性織物，而在這個制備過程中，發明人發現：樹脂膠膜基體自身的拉伸性能不強，在在線制備過程中容易出現膠膜的拉伸斷裂或者存在拉伸偏移等問題。

發明內容

為了克服上述問題，本發明提供了一種短切纖維增強熱塑性預浸織物的制備結構，該織物的主體增強織物層采用高性能單向排布的碳纖維長絲束制備，在碳纖維長絲束外部采用噴涂方式貼覆帶有液體粘合乳液的短切纖維，用以將單向展紗排布的碳纖維單絲進行集合固定，最終在單向碳纖維紗束層外部形成短切纖維層；之后采用短切纖維增強的熱塑性樹脂膠膜貼覆于碳纖維單向織物層表面，形成短切纖維增強熱塑性樹脂膜疊層結構的預浸織物。

為實現上述技術目的，本發明采用如下技術方案：

本發明的第一個方面，提供了一種短切纖維增強熱塑性預浸織物結構，包括：單向碳纖維織物層(1)、短切纖維集束層(2)、短切纖維增強的熱塑性樹脂膠膜(4)，所述短切纖維集束層(2)噴涂在所述單向碳纖維織物層(1)外部，所述短切纖維增強的熱塑性樹脂膠膜(4)貼附于所述短切纖維集束層(2)外部。

本發明的原理為：該織物首先采用短切纖維貼覆單向長絲束碳纖維的設置結構保證展紗過程中纖維單絲之間不產生后續滑移；之后將短切纖維摻雜于熱塑性樹脂膜基體中，提高樹脂基體膜的拉伸強度和延展韌性，有效保證預浸織物制備過程中的膠膜穩定性和抗拉伸性能，保證預浸織物產品質量。

本發明的第二個方面，提供了一種短切纖維增強熱塑性預浸織物結構的制備方法，包括：

采用單向排布的碳纖維長絲束制備織物的主體增強織物層；

在碳纖維長絲束外部采用噴涂方式貼覆帶有液體粘合乳液的短切纖維，在其外部形成短切纖維層；

采用短切纖維增強的熱塑性樹脂膠膜貼覆于短切纖維層表面，形成短切纖維增強熱塑性樹脂膜疊層結構的預浸織物。

本申請的操作方法簡單、成本低、實用性強，易于規模化生產。