[發(fā)明專利]一種管狀立體織物及其快速成型制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011637649.6
• 申請(qǐng)日: 2020-12-31
• 公開（公告）號(hào): CN112779646A
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王芳芳;張方超;劉延友;李曉虎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京玻璃纖維研究設(shè)計(jì)院有限公司;中材科技股份有限公司
• 主分類號(hào): D03D25/00
• 分類號(hào): D03D25/00;D03D3/00
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 張祥

本發(fā)明公開了一種管狀立體織物及其快速成型制備方法。該織物包括由多層織物和法向纖維組成，其中多層織物是由根據(jù)織物性能要求設(shè)計(jì)的單層仿形編織套逐層疊加而成，單層仿形編織套可通過一種或多種連續(xù)化編織工藝按照設(shè)計(jì)的編織參數(shù)編織成型，法向纖維可通過縫合、Z?Pin、針刺等一種或多種工藝引入纖維。本發(fā)明的管狀立體織物具有組織結(jié)構(gòu)多樣、織物尺寸控制范圍大，截面形狀多樣、可設(shè)計(jì)性強(qiáng)、通用型強(qiáng)、適用于連續(xù)化織造、層間性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)，使得織物可滿足復(fù)雜形狀、復(fù)雜應(yīng)力載荷材料應(yīng)用需求的復(fù)合材料成型，該織物可廣泛應(yīng)用于航天、航空、船舶、汽車、建筑等領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于立體織物織造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種管狀立體織物及其快速成型制備方法。

背景技術(shù)

立體織物增強(qiáng)復(fù)合材料由于其比強(qiáng)度高、比模量高、抗沖擊性能好、可設(shè)計(jì)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，是先進(jìn)多功能復(fù)合材料部件和主承力復(fù)合材料部件所必需的材料。隨著立體織物在航空航天、交通運(yùn)輸、國(guó)防防護(hù)、建筑等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，其中管狀部件對(duì)材料性能要求更加苛刻，有些管狀部件要求織物既能承受扭轉(zhuǎn)載荷，又能承受拉伸、彎曲壓縮和層間載荷。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)薄壁二維管狀織物的研究已經(jīng)做了比較多的工作，而在層間具有連接強(qiáng)度的管狀立體織物這方面的研究則比較少，極大多數(shù)的研究工作都是通過粘結(jié)方式連接而成具有一定厚度的層合復(fù)合材料，在受力時(shí)容易出現(xiàn)分層，從而影響復(fù)合材料的性能。已有單一結(jié)構(gòu)織物難以滿足復(fù)雜應(yīng)力載荷材料應(yīng)用需求，專利“一種機(jī)織2D+2.5D仿形織物組合織物及成型方法”(專利號(hào)201310183497.0)專利“一種立體織物復(fù)合輥軸及其制備方法”(申請(qǐng)?zhí)?01910367178.2)分別是數(shù)層2D和數(shù)層2.5D結(jié)構(gòu)、正交三向和2.5D結(jié)構(gòu)組合成型的立體織物及其編織方法，但兩種結(jié)構(gòu)織物各自成型，兩種織物之間紗線不連接，所成型的復(fù)合材料整體性差、均勻性差，織物在扭轉(zhuǎn)過程中容易出現(xiàn)分層，而且后者專利中立體織物截面形狀、原材料等均比較單一，無法實(shí)現(xiàn)多種不同截面形狀管狀立體織物的連續(xù)化成型，且應(yīng)用范圍具有局限性。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中織物抗扭轉(zhuǎn)性能差、易分層、均勻性差等缺陷以及制備工藝復(fù)雜、織物截面形狀單一、織造效率低等問題，本發(fā)明提出了一種管狀立體織物及其快速成型制備方法。

為實(shí)現(xiàn)以上目的的技術(shù)解決方案如下：

一種管狀立體織物，所述立體織物由多層織物和法向纖維組成，其中所述多層織物是由單層仿形編織套織物逐層疊加而成，所述法向纖維沿所述多層織物厚度方向引入所述多層織物。

進(jìn)一步地，截面形狀可為邊長(zhǎng)數(shù)N≥3的多邊形，包含三角形、四邊形、圓形等多邊形，不局限于所列舉。

進(jìn)一步地，所述管狀立體織物的內(nèi)外截面形狀相同或不同，所述內(nèi)外截面的形狀包括內(nèi)多邊形外多邊形、內(nèi)圓形外多邊形。

進(jìn)一步地，所述立體織物的截面形狀是軸對(duì)稱或不對(duì)稱的，即內(nèi)外截面形狀的中心點(diǎn)重合或者不重合。

進(jìn)一步地，沿所述管狀立體織物軸向方向的不同截面為等截面或變截面。

進(jìn)一步地，所述多層織物是由單層仿形編織套織物按照預(yù)定的鋪層順序逐層疊加而成。

進(jìn)一步地，所述單層仿形編織套通過一種或多種連續(xù)化編織工藝按照設(shè)計(jì)的編織參數(shù)編織成型，所述連續(xù)化編織工藝的編織成型方法包含2D機(jī)織、2D編織、2.5D機(jī)織、2.5D編織、三維編織、纏繞、成網(wǎng)中的一種或多種。

進(jìn)一步地，所述法向纖維的引入工藝包括縫合、Z-Pin、針刺中的一種或多種，其纖維是纖維絲或纖維棒的一種或兩種混用，所述法向纖維逐層引入或整體貫穿引入。

進(jìn)一步地，所述鋪層順序是根據(jù)材料性能要求，設(shè)計(jì)不同體積含量、不同纖維方向的單層仿形編織套織物，分別同步利用連續(xù)化編織工藝快速實(shí)現(xiàn)不同體積含量和不同纖維方向的單元層仿形編織套織物成型，然后逐層疊加，以快速實(shí)現(xiàn)織物沿軸向、環(huán)向變密度或等密度鋪層。