一種帶導(dǎo)流層的層間增強(qiáng)纖維復(fù)合材料及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及增強(qiáng)材料領(lǐng)域，具體涉及一種層間增強(qiáng)纖維復(fù)合材料及其制造方法，更具體地，設(shè)計(jì)一種適用于拉擠成型工藝的層間增強(qiáng)纖維預(yù)織件及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]以玻璃纖維為增強(qiáng)材料的玻璃鋼具有輕質(zhì)高強(qiáng)、耐腐防滲、隔熱吸音、耐低溫等綜合優(yōu)點(diǎn)，在建筑領(lǐng)域被大量利用，已經(jīng)應(yīng)用到綠色工業(yè)建筑、工業(yè)節(jié)能門窗、商場、體育館、展覽館，其應(yīng)用產(chǎn)品主要為屋面板、采光帶、隔斷板、墻板、地板、工業(yè)型材等。拉擠成型工藝是一種應(yīng)用于建筑復(fù)合材料的主要成型工藝，其基本工藝過程是，纖維增強(qiáng)材料，在外力的牽引下，經(jīng)浸膠、預(yù)成型模板導(dǎo)向、熱模固化，得到型材制品，并按使用要求切成一定長度的過程。
[0003]在拉擠成型工藝中，應(yīng)用最多的是玻璃纖維無捻粗紗、玻璃纖維連續(xù)氈及玻璃纖維表面氈等。這種成型工藝制備的復(fù)合材料，不僅具有良好的力學(xué)性能，而且可以連續(xù)化生產(chǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于玻璃鋼等復(fù)合材料的生產(chǎn)與制造。然而這種復(fù)合材料具有各向異性，易出現(xiàn)層間分層，使其層間剪切強(qiáng)度明顯下降。如何提高拉擠工藝成型板材的層間剪切強(qiáng)度是目前急需解決的難題。
[0004]通過三維編織以及縫合技術(shù)，雖然完美的解決復(fù)合材料的層間剪切強(qiáng)度與斷裂韌性問題，但是對(duì)設(shè)備的要求高，而且成本昂貴，僅限于航空航天等高端領(lǐng)域。對(duì)于建筑等民用領(lǐng)域來說，其復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和高昂的制造成本，限制了該技術(shù)的發(fā)展。
[0005]此外，隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，拉擠成型的復(fù)合材料越來越大型化，不僅厚度明顯增加，而且尺寸也大幅提升。因此在拉擠成型加工過程中，由于纖維預(yù)制件的厚度較大，且各向異性，樹脂很難均勻浸透纖維預(yù)織件，容易造成拉擠成型后復(fù)合材料的缺膠等缺陷。
[0006]因此，在現(xiàn)有的玻璃鋼復(fù)合材料中，如何在降低成本的同時(shí)提高纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的層間剪切結(jié)構(gòu)，且保證樹脂能夠均勻浸透纖維預(yù)織件，是目前建筑用纖維增強(qiáng)復(fù)合材料領(lǐng)域急需解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服前述技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種適用于拉擠成型工藝的帶導(dǎo)流層的層間增強(qiáng)纖維預(yù)織件及其制造方法，使得既能夠在降低成本的同時(shí)增加復(fù)合材料的層間剪切強(qiáng)度，又可以保證樹脂能夠均勻浸透纖維預(yù)織件。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下:
[0009]—種帶導(dǎo)流層的層間增強(qiáng)纖維復(fù)合材料，包括層間增強(qiáng)的纖維預(yù)織件和基體樹月旨，所述層間增強(qiáng)的纖維預(yù)織件包含層鋪好的玻璃氈、導(dǎo)流層纖維布和層間連續(xù)纖維，其中，所述導(dǎo)流層纖維布位于所述層鋪好的玻璃氈的中間層位置，所述層鋪好的玻璃氈和所述導(dǎo)流層纖維布通過所述層間連續(xù)纖維縫合在一起。
[0010]進(jìn)一步地，所述導(dǎo)流層纖維布根據(jù)所述層間增強(qiáng)的纖維預(yù)織件的厚度變化靈活設(shè)置為1-3層。
[0011 ] 進(jìn)一步地，所述導(dǎo)流層纖維布為聚烯烴纖維單向布。
[0012 ]進(jìn)一步地，所述導(dǎo)流層纖維布為聚丙烯纖維單向布。
[0013]進(jìn)一步地，所述導(dǎo)流層纖維布為碳纖維單向布或高分子量聚烯烴網(wǎng)格布。
[0014]進(jìn)一步地，所述玻璃氈為純玻璃纖維與短切玻璃纖維的混織物。
[0015]進(jìn)一步地，所述玻璃氈為玻璃纖維、玄武巖纖維以及碳纖維的混織物。
[0016]進(jìn)一步地，所述層間連續(xù)纖維采用高強(qiáng)玻璃纖維、碳纖維或玄武巖纖維。
[0017]進(jìn)一步地，所述基體樹脂是不飽和樹脂、乙烯基樹脂以及酚醛樹脂中的一種或幾種。
[0018]同時(shí)，本發(fā)明還提供了一種如上所述的層間增強(qiáng)纖維復(fù)合材料的制造方法，先將玻璃氈進(jìn)行層鋪，再將導(dǎo)流層纖維布加入層鋪好的玻璃氈的中間層位置，然后運(yùn)用縫紉技術(shù)，通過層間連續(xù)纖維將所述層鋪好的玻璃氈和所述導(dǎo)流層纖維布縫合在一起，再利用基體樹脂將縫合后的玻璃氈通過拉擠工藝成型，即可制得所述層間增強(qiáng)纖維復(fù)合材料。
[0019]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下顯著的優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
[0020]1.本發(fā)明預(yù)織件采用了具有增強(qiáng)作用的纖維布作為導(dǎo)流層，在樹脂浸漬過程中，能夠均勻浸透纖維氈，使獲得的復(fù)合材料性能穩(wěn)定。
[0021]2.由于預(yù)織件采用了玻璃氈等連續(xù)纖維氈進(jìn)行層鋪，運(yùn)用的縫紉技術(shù)設(shè)備簡單，易于操作，且可以連續(xù)化生產(chǎn)，制備的層間增強(qiáng)預(yù)織件的成本不會(huì)增加太高。
[0022]3.通過拉擠成型工藝由本發(fā)明的層間增強(qiáng)的纖維預(yù)織件制得的復(fù)合材料，相對(duì)于傳統(tǒng)的拉擠成型的復(fù)合材料，其力學(xué)性能明顯提高，層間剪切強(qiáng)度提高50 %以上。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明的層間增強(qiáng)的纖維預(yù)織件的結(jié)構(gòu)圖。
[0024]附圖標(biāo)記說明:
[0025]1、玻璃氈，2、導(dǎo)流層纖維布，
[0026]3、層間連續(xù)纖維。
【具體實(shí)施方式】
[0027]為充分公開的目的，以下將結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，以下所述的具體實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0028]本發(fā)明公開的層間增強(qiáng)纖維復(fù)合材料包括層間增強(qiáng)的纖維預(yù)織件和基體樹脂，其中，層間增強(qiáng)的纖維預(yù)織件包含層鋪好的玻璃氈1、導(dǎo)流層纖維布2和層間連續(xù)纖維3，并且層鋪好的玻璃氈I和導(dǎo)流層纖維布2通過層間連續(xù)纖維3縫合在一起。
[0029]以不飽和樹脂、乙烯基樹脂以及酚醛樹脂等為基體，層間增強(qiáng)的纖維預(yù)織件通過拉擠工藝成型，即可制得復(fù)合材料。所用的不飽和樹脂、乙烯基樹脂以及酚醛樹脂的加工工藝滿足拉擠成型工藝的需要。
[0030]玻璃氈可以用純玻璃纖維與短切玻璃纖維的混織物，也可以采用玻璃纖維、玄武巖纖維、以及碳纖維等混織纖維制備連續(xù)纖維織物;優(yōu)選采用純玻璃纖維與短切玻璃纖維織成的玻璃氈?？p合用連續(xù)纖維采用高強(qiáng)玻璃纖維、碳纖維以及玄武巖纖維;優(yōu)選采用玻璃纖維和玄武巖纖維。基體樹脂可以采用常規(guī)的適用于拉擠成型工藝的不飽和脂樹脂、乙烯基樹脂以及酚醛樹。
[0031]導(dǎo)流層可以采用聚烯烴纖維單向布，如聚丙烯纖維單向布、聚乙烯纖維單向布，這種纖維具有光滑表面的棒狀結(jié)構(gòu)，輕質(zhì)高強(qiáng)，耐磨性能良好。優(yōu)先采用聚丙烯纖維單向布。
[0032]導(dǎo)流層也可以采用碳纖維單向布，碳纖維單向布是指在一個(gè)方向(通常是經(jīng)向)具有大量的碳纖維絲，在另一方向只有少量并且通常是細(xì)的碳纖維絲。
[0033]導(dǎo)流層還可以采用擠出的具有高滲透性的高分子量聚烯烴網(wǎng)格布，其有利于樹脂的流動(dòng)和滲透。
[0034]可根據(jù)被成型制品的所需流速，選用不同平方克重的導(dǎo)流布，也可根據(jù)被成型制品的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)多層導(dǎo)流布層疊的鋪放結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)樹脂流動(dòng)狀態(tài)的有效控制，從而提高復(fù)雜制品成型工藝的可靠性和產(chǎn)品質(zhì)量。
[0035]具體的預(yù)織件制造步驟如下:
[0036]1.連續(xù)玻璃氈的層鋪
[0037]將編織好的連續(xù)玻璃氈進(jìn)行層鋪，在連續(xù)纖維層鋪過程中，引入增強(qiáng)滲透作用的導(dǎo)流層以一定的鋪層方式加入連續(xù)纖維氈的層鋪中，層鋪的連續(xù)玻璃氈的寬度可以為20-2000mm，優(yōu)選1000-1500mm，層數(shù)根據(jù)產(chǎn)品的需要進(jìn)行選擇，即層鋪的厚度可以進(jìn)行控制。導(dǎo)流層置于層鋪中間位置，根據(jù)層鋪厚度需求，導(dǎo)流層的層數(shù)可以增加。
[0038]2.層間縫合
[0039]將層鋪好的連續(xù)玻璃氈進(jìn)行縫合。
[0040]以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種帶導(dǎo)流層的層間增強(qiáng)纖維復(fù)合材料，包括層間增強(qiáng)的纖維預(yù)織件和基體樹脂，其特征在于:所述層間增強(qiáng)的纖維預(yù)織件包含層鋪好的玻璃氈、導(dǎo)流層纖維布和層間連續(xù)纖維，其中，所述導(dǎo)流層纖維布位于所述層鋪好的玻璃氈的中間層位置，所述層鋪好的玻璃氈和所述導(dǎo)流層纖維布通過所述層間連續(xù)纖維縫合在一起。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶導(dǎo)流層的層間增強(qiáng)纖維復(fù)合材料，其特征在于，所述導(dǎo)流層纖維布根據(jù)所述層間增強(qiáng)的纖維預(yù)織件的厚度變化靈活設(shè)置為1-3層。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶導(dǎo)流層的層間增強(qiáng)纖維復(fù)合材料，其特征在于，所述導(dǎo)流層纖維布為聚烯烴纖維單向布。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶導(dǎo)流層的層間增強(qiáng)纖維復(fù)合材料，其特征在于，所述導(dǎo)流層纖維布為聚丙烯纖維單向布。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶導(dǎo)流層的層間增強(qiáng)纖維復(fù)合材料，其特征在于，所述導(dǎo)流層纖維布為碳纖維單向布或高分子量聚烯烴網(wǎng)格布。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶導(dǎo)流層的層間增強(qiáng)纖維復(fù)合材料，其特征在于:所述玻璃氈為純玻璃纖維與短切玻璃纖維的混織物。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶導(dǎo)流層的層間增強(qiáng)纖維復(fù)合材料，其特征在于:所述玻璃氈為玻璃纖維、玄武巖纖維以及碳纖維的混織物。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶導(dǎo)流層的層間增強(qiáng)纖維復(fù)合材料，其特征在于，所述層間連續(xù)纖維采用高強(qiáng)玻璃纖維、碳纖維或玄武巖纖維。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶導(dǎo)流層的層間增強(qiáng)纖維復(fù)合材料，其特征在于:所述基體樹脂是不飽和樹脂、乙烯基樹脂以及酚醛樹脂中的一種或幾種。10.—種如權(quán)利要求1所述的帶導(dǎo)流層的層間增強(qiáng)纖維復(fù)合材料的制造方法，其特征在于，先將玻璃氈進(jìn)行層鋪，再將導(dǎo)流層纖維布加入層鋪好的玻璃氈的中間層位置，然后運(yùn)用縫紉技術(shù)，通過層間連續(xù)纖維將所述層鋪好的玻璃氈和所述導(dǎo)流層纖維布縫合在一起，再利用基體樹脂將縫合后的玻璃氈通過拉擠工藝成型，即可制得所述層間增強(qiáng)纖維復(fù)合材料。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種帶導(dǎo)流層的層間增強(qiáng)纖維復(fù)合材料，包括層間增強(qiáng)的纖維預(yù)織件和基體樹脂，所述層間增強(qiáng)的纖維預(yù)織件包含層鋪好的玻璃氈、導(dǎo)流層纖維布和層間連續(xù)纖維，其中，所述導(dǎo)流層纖維布位于所述層鋪好的玻璃氈的中間層位置，所述層鋪好的玻璃氈和所述導(dǎo)流層纖維布通過所述層間連續(xù)纖維縫合在一起。本發(fā)明的層間增強(qiáng)纖維復(fù)合材料使得既能夠在降低成本的同時(shí)增加復(fù)合材料的層間剪切強(qiáng)度，又可以保證樹脂能夠均勻浸透纖維預(yù)織件。
【IPC分類】B32B5/26, B32B37/00, B32B17/04, B32B5/06, B32B5/02, B32B5/08, B32B5/10, B32B27/12
【公開號(hào)】CN105711214
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610093554
【發(fā)明人】梅天誠
【申請(qǐng)人】蘇州振瑞昌材料科技有限公司