[發明專利]一種纖維增強仿生復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202010244829.1
• 申請日: 2020-03-31
• 公開（公告）號: CN111516280B
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發明（設計）人: 韓志武;王宇飛;韓奇鋼;張斌杰;張芷嫣;宋文達
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: B29C70/22
• 分類號: B29C70/22;B29C70/34
• 代理公司: 深圳市君勝知識產權代理事務所(普通合伙) 44268
• 代理人: 徐凱凱;朱陽波

本發明提供了一種纖維增強仿生復合材料及其制備方法，包括：依次縱向交替設置的第一纖維樹脂層和第二纖維樹脂層；設置在第一纖維樹脂層與第二纖維樹脂層之間，與第一纖維樹脂層和第二纖維樹脂層呈層狀連接的彎曲纖維樹脂層；與彎曲纖維樹脂層垂直交叉連接的交叉纖維樹脂層；交叉纖維樹脂層由交叉編織的斜紋布組成。本申請纖維增強仿生復合材料由于彎曲纖維樹脂層按曲線的形狀多層鋪排，具有均化應力，防止局部應力過大的作用；交叉纖維樹脂層由交叉編織的斜紋布組成，且與彎曲纖維樹脂層垂直交叉連接，斜紋布中纖維與斜紋布軸線之間存在預設角度，具有防止彎曲纖維樹脂層層間剝離的作用，大大提高了材料的抗扭性能。

技術領域

本發明屬于復合材料技術領域，尤其涉及一種纖維增強仿生復合材料及其制備方法。

背景技術

隨著現代工程技術的不斷發展，航空、航天、汽車、軌道交通等領域對于工程材料的要求不斷提升。相比于傳統的工程材料重量大的缺點，纖維增強復合材料具有質量輕、力學性能好等諸多優點，得到了越來越多的廣泛應用。

傳統的纖維增強復合材料具有優異的抗彎、抗拉等優異的力學性能，但由于采用單一方向的鋪層方式，導致其較差的層間韌性，各向異性明顯，纖維增強層狀復合材料的抗扭能力不佳，易發生剪切斷裂，嚴重影響了相關機械結構的正常使用。同時由于三維編織復合材料的編織成型工藝復雜，纖維增強層狀材料依然是工程材料輕量化設計的重要研究方向，如何充分發揮纖維復合材料輕量化的特點、提高層狀復合材料層間韌性、增強其抗彎、扭等復雜載荷的能力是當前工程領域中亟待解決的難題。

因此，現有技術有待于進一步的改進。

發明內容

鑒于上述現有技術中的不足之處，本發明的目的在于提供一種纖維增強仿生復合材料及其制備方法，克服傳統纖維增強復合材料采用單一方向的鋪層方式，導致其較差的層間韌性，各向異性明顯，抗扭能力不佳，易發生斷裂的問題。

本發明解決技術問題所采用的技術方案如下：

一種纖維增強仿生復合材料，其中，包括：依次縱向交替設置的第一纖維樹脂層和第二纖維樹脂層；設置在所述第一纖維樹脂層與所述第二纖維樹脂層之間，與所述第一纖維樹脂層和所述第二纖維樹脂層呈層狀連接的彎曲纖維樹脂層；與所述彎曲纖維樹脂層垂直交叉連接的交叉纖維樹脂層；所述交叉纖維樹脂層由交叉編織的斜紋布組成。

所述的纖維增強仿生復合材料，其中，所述第一纖維樹脂層、所述彎曲纖維樹脂層、所述第二纖維樹脂層以及所述交叉纖維樹脂層由浸漬有樹脂的纖維組成；所述第一纖維樹脂層、所述彎曲纖維樹脂層、所述第二纖維樹脂層以及所述交叉纖維樹脂層中纖維的重量百分比含量為40％～70％。

所述的纖維增強仿生復合材料，其中，所述第一纖維樹脂層和所述第二纖維樹脂層由單向纖維手工鋪層而成；所述第一纖維樹脂層和所述第二纖維樹脂層的鋪層方向為縱向；所述第一纖維樹脂層和所述第二纖維樹脂層的厚度為5mm。

所述的纖維增強仿生復合材料，其中，所述交叉纖維樹脂層由斜紋布橫向鋪排而成；所述斜紋布采用機織方式編織而成；所述斜紋布中纖維與所述斜紋布軸線之間的夾角為±45°；所述交叉纖維樹脂層厚度為5mm。

所述的纖維增強仿生復合材料，其中，所述彎曲纖維樹脂層厚度為3～30mm；所述彎曲纖維樹脂層的周期為2～12mm；所述彎曲纖維樹脂層的振幅為0.5～2.5mm。

所述的纖維增強仿生復合材料，其中，所述纖維材質為碳纖維、玻璃纖維、玄武巖纖維、芳綸纖維、凱夫拉纖維、麻纖維或木纖維中的一種或多種。

所述的纖維增強仿生復合材料，其中，所述樹脂為熱固性樹脂或熱塑性樹脂。

一種所述的纖維增強仿生復合材料的制備方法，其中，包括步驟：

將纖維經樹脂浸潤形成纖維樹脂層；