CN105946327B - 一种双面斜纹立体结构玻璃纤维织物及制备复合材料的方法 - Google Patents

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Abstract

一种双面斜纹立体玻璃纤维织物及制备复合材料的方法，玻璃纤维织物具有2/6双面斜纹仿立体结构，其面密度为600±30g/m2，厚度为0.70±0.05mm，具有优异的柔韧性、表面平整性以及力学性能，特别适合作为树脂基复合材料中的增强材料使用；复合材料制备首先，将树脂溶液，通过溶液法浸胶机连续浸渍到本发明的织物里制成预浸料；然后，将预浸料根据设计要求分别制造成具有层压结构的复合材料或是具有夹层结构包括蜂窝夹层以及泡沫夹层结构的复合材料，制备出的复合材料的各项力学性能表现优异，尤其是复合材料中固化后预浸料的单层厚度达到0.55～0.60mm，显著高于同等单位重量下的缎纹、平纹、斜纹等类型的玻璃纤维织物预浸料的厚度，因此，可以广泛在高铁、船舶等舱内装饰方面进行推广应用。

Description

一种双面斜纹立体结构玻璃纤维织物及制备复合材料的方法
技术领域
本发明涉及一种玻纤织物及其复合材料制备方法，特别是涉及一种具有双面斜纹立体结构的玻纤织物及其复合材料制备方法，属于复合材料制备技术领域。
背景技术
以高铁等轨道交通车辆为代表的民用高端装备制造领域的快速发展，对内饰结构用阻燃复合材料存在着巨大的需求。一方面其较低的密度可以实现较大幅的结构减重以提高车辆的整体运营经济性，另一方面这类材料通常还具有高效阻燃、表面美观等特点，因此可以有效提高车厢内部的安全性和舒适性。目前，车厢侧壁板、顶板、窗户、地板等典型复合材料内饰部件为层压和夹层两种结构，均采用预浸料铺层后经模压、热压罐或真空袋压工艺成型。因此，所用预浸料在满足力学、阻燃等性能要求基础上，还需要具有优异的贴模工艺性以保障产品表面的完成效果，这主要由其所用纤维增强材料的柔韧性和平整度决定。
在纤维增强材料方面，E型及S型玻璃纤维以其低廉的价格和较好的综合性能已经成为内饰结构预浸料用增强材料的主流，所制造的各类织物已先行在航空领域得到广泛应用。为了进一步提高预浸料的贴膜工艺性，满足航空材料对玻璃纤维织物的高柔韧性和平整度要求，美国Hexcel公司通过对织物的组织结构进行系统研究和优化，首先制造出了四枚、五枚和八枚等缎纹型玻璃纤维布。这类型织物的特点是力学性能优、柔韧性及平整度高，非常适合于树脂浸润，制成后的预浸料贴模工艺性好，能全面满足航空材料的高质量要求。其中，以牌号为1581型、7781型为典型代表的八枚三飞缎纹E玻璃纤维布的应用最为普遍，采用其生产的酚醛预浸料已大量用于内饰结构部件的制造安装于波音、空客等先进飞机的客、货舱内。例如，1581型E玻璃纤维布，其织物的面密度规格为296g/m2，织物厚度规格为0.22mm，经纱和纬纱方向的断裂拉伸强力可分别达到1550N/25mm和1450N/25mm以上；采用其所制备的酚醛预浸料经铺层固化后的层压板的力学性能包括拉伸强度和模量分别高于220.7MPa和17.2GPa，压缩强度和模量分别高于275.8MPa和15.2GPa，同时固化后的单层预浸料厚度一般为0.213～0.251mm。
对于飞机内饰件来说，一般是采用芳纶纸蜂窝作为芯材制造成夹层结构，其优点是蒙皮预浸料与蜂窝可以共固化一次成型，并且产品厚度有保障。而对于高铁内饰件来说，多数产品均采用抗冲击能力更强的泡沫作为夹层结构中的芯材，由于泡沫在压制过程中在承压方向很容易产生压缩，因此，在同样设计厚度和密度的要求下，需要更厚、更轻的预浸料作为蒙皮材料，同时，其相应的力学性能应当满足设计要求。这就要求使用新设计的玻璃纤维织物，在满足厚度、面密度以及力学性能的前提下，还应具有较好的柔韧性、平展性和树脂浸润性。在早期缺乏有效市场驱动的因素下，这类纤维织物由于存在较大技术难度还没有成熟的产品问世，这也直接导致目前在制的高铁内饰用泡沫夹层结构均采用以较多层数的1581型或7781型织物为增强材料的酚醛预浸料作为蒙皮材料。这样做有如下明显的缺点，一是铺层数增加将增加整体结构的密度，二是会增大酚醛材料层间强度不够的负面效应，三是原材料成本会大幅增加。为了解决上述日益严重的问题，满足我国高铁事业的快速发展，设计一种新的玻璃纤维织物结构并制造出相应的复合材料已迫在眉睫。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提出一种双面斜纹玻璃纤维织物及其预浸料复合材料的制备方法，通过对织物结构进行合理设计，使其具有了优异的柔韧性、平整性、力学性能和良好的树脂浸润性，并且其厚度以及所制成预浸料的厚度均明显大于同重量规格的玻纤织物及其预浸料的厚度，因此特别适合用于泡沫夹层结构复合材料的制造。
本发明上述目的是通过以下技术方案实现的：一种双面斜纹玻璃纤维立体织物，所述双面斜纹玻璃纤维立体织物具有2/6双面斜纹立体结构，其经纱密度为40±2根/cm，纬纱共2层，密度为6±0.5根/cm/层。
所述经纱为无碱型玻璃纤维纱规格为EC9-68×1Z28或EC9-33～34×1×2S40，或为高强型玻璃纤维纱规格为SC9-68×1Z28或SC9-33～34×1×2S40；
所述纬纱为无碱型玻璃纤维纱规格为EC9-68×1×4S28，或为高强型玻璃纤维纱规格为SC9-68×1×4S28；
所述无碱型或高强型玻璃纤维纱均须采用硅烷类浸润剂进行表面处理。
所述织物的面密度为600±30g/m2，厚度为0.70±0.05mm。
一种利用所述的立体织物制备复合材料的方法，步骤如下：
4.1)将树脂与有机溶剂进行均匀搅拌，并使得到的树脂溶液比重为1.08～1.10；
4.2)将步骤4.1)得到的溶液与上述双面斜纹玻璃纤维织物在溶液法浸胶机上进行连续浸渍、烘干和收卷工序，最后得到纤维增强酚醛树脂预浸料；
所述溶液法浸胶机为立式浸胶机或以烘道中采用托举辊轴进行传动的卧式浸胶机，其主要工艺参数包括：挤胶辊间距为0.9～0.92mm，烘干温度为100～110℃，走速为1～3m/min；
4.3)将步骤4.2)所得预浸料按照预设的尺寸及要求制备层压结构或夹层结构复合材料。
所述树脂为经改性的氢氧化钡催化酚醛树脂，其醛酚比为1.4～2.0。
所述纤维增强酚醛树脂预浸料，其面密度在970～1030g/m2范围内，挥发份质量含量低于5％，树脂质量含量在36～44％范围内。
所述层压结构复合材料的制备步骤如下：
将预浸料按照设计的厚度要求进行铺层，并在其上下表面依次铺覆四氟布或塑料膜或胶衣和金属模板，得到预制体，然后将预制体放入热压机进行热压成型，或者采用真空袋将预制体包覆后置于热压罐或烘箱中固化成型；
所述压机热压和真空袋固化工艺制度为：固化温度110～150℃、固化压力0.1～1MPa、固化时间0.5～3小时，完成后降温到60℃以下，最后根据实际成型工艺，按照真空袋、金属模板、四氟布、塑料膜的顺序进行脱除，得到层压结构复合材料。
所述夹层结构复合材料包括蜂窝夹层和泡沫夹层结构复合材料两种。
蜂窝夹层符合材料制备步骤为：依照设计要求选择合适规格的蜂窝，按预设尺寸裁剪后分别在其上下表面依次铺覆预浸料、四氟布或塑料膜或胶衣、金属模板，得到预制体，然后将预制体放入热压机进行热压成型，或者采用真空袋将预制体包覆后置于热压罐或烘箱中固化成型；所述蜂窝包括Nomex蜂窝、凯夫拉蜂窝、玻璃钢蜂窝和铝蜂窝；
所述压机热压和真空袋固化工艺制度为：80～85℃时加压0.1～0.3MPa并保温0.5～1小时，然后升温至120～150℃固化0.5～1.5小时，完成后降温到60℃以下，最后根据实际成型工艺，按照真空袋、金属模板、四氟布或塑料膜的顺序进行脱除，得到蜂窝夹层结构复合材料。
泡沫夹层结构复合材料制备步骤为：将酚醛泡沫预浸料按照预设的要求及尺寸进行铺层，并在其上下表面铺覆塑料膜后放入热压机进行一次热压成型，然后将一次热压成型后的泡沫板，依次在其上下表面铺覆预浸料、四氟布或塑料膜或胶衣、金属模板得到预制体，然后将预制体放入热压机进行二次热压成型；
所述一次热压成型其工艺制度为：120～150℃固化0.5～1.5小时，压力0.1MPa；
所述二次热压成型其工艺制度为：80～85℃时加压0.1MPa并保温0.5～1小时，然后升温至120～150℃固化0.5～1.5小时，完成后降温到60℃以下，最后根据实际成型工艺，按照金属模板、四氟布或塑料膜的顺序进行脱除，得到泡沫夹层结构复合材料。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
(1)本发明设计了一种全新的2/6双面斜纹立体玻璃纤维织物结构，一方面，斜纹织构与缎纹织构相近，保证了织物整体的柔韧性、平整性以及树脂浸润性等工艺特性，特别适合用于预浸料复合材料的制备；另一方面，织物内在的双层纬纱面通过经纱串联编织而成的仿立体结构，使织物整体的厚度与重量比得到了提高，并且经、纬两个方向的力学性能均保持较高水平。例如，所制成的无碱玻璃织物面密度为600±30g/m2，厚度为0.6～0.7mm，经、纬向拉伸断裂强力可分别达到3000N/25mm和5000N/25mm以上，其厚度与经、纬向拉伸断裂强力均明显高于或相当于同面密度规格的缎纹、平纹、斜纹玻璃纤维织物。
(2)本发明所铺层固化后的预浸料层压板的力学性能与传统1581型玻纤预浸料基本相当，而固化后单层厚度可以达到0.6mm左右，在同等厚度设计要求下，前者强度、刚度与重量比显著优于后者，同时，前者的用量、操作时间及成本也会明显低于后者。
(3)采用2/6双面斜纹织物所制备出的酚醛预浸料工艺性能好，适合用于具有铺层结构的复合材料如层压结构以及夹层结构的制造，其中，固化后复合材料中的单层预浸料平均厚度可达到0.55～0.6mm，并且力学性能优异，可以在高铁、船舶等舱内装饰方面进行推广应用。
附图说明
附图1为2/6双面斜纹织物结构示意图。
具体实施方式
本发明涉及一种双面斜纹玻璃纤维立体织物及其复合材料制备方法:所述织物具有2/6双面斜纹仿立体结构，并采用溶液浸渍法制备成预浸料，然后经铺层成型固化成层压结构复合材料，或者与蜂窝或泡沫芯材成型固化成夹层结构复合材料。
双面斜纹玻璃纤维织物的织构示意图如附图1所示，具有2/6双面斜纹仿立体结构，其经纱密度为40±2根/cm，纬纱密度为12±1根/cm(6±0.5根/cm/层，共2层)，面密度为600±30g/m2，厚度为0.70±0.05mm；其经、纬向拉伸断裂强力可分别达3000N/25mm和5000N/25mm以上。
所述经纱为无碱型玻璃纤维纱规格为EC9-68×1Z28或EC9-33～34×1×2S40，或为高强型玻璃纤维纱规格为SC9-68×1Z28或SC9-33～34×1×2S40；
所述纬纱为无碱型玻璃纤维纱规格为EC9-68×1×4S28，或为高强型玻璃纤维纱规格为SC9-68×1×4S28；
所述无碱型或高强型玻璃纤维纱均须采用硅烷类浸润剂进行表面处理；
本发明的一种双面斜纹玻璃纤维织物复合材料的制备方法，该方法包括如下步骤：
1)将树脂与有机溶剂进行均匀搅拌，并使得到的树脂溶液比重为1.08～1.10；
所述树脂为经改性的氢氧化钡催化酚醛树脂，其醛酚比为1.4～2.0。
所述有机溶剂为工业酒精。
2)将步骤1)得到的溶液与双面斜纹玻璃纤维织物在溶液法浸胶机上进行连续浸渍、烘干和收卷工序，最后得到纤维增强酚醛树脂预浸料；
所述溶液法浸胶机为立式浸胶机或以烘道中采用托举辊轴进行传动的卧式浸胶机，其主要工艺参数包括：挤胶辊间距0.8-1.2，最优为0.9～0.92mm，烘干温度为100～110℃，走速为1～3m/min。
所述纤维增强酚醛树脂预浸料，其挥发份质量含量应低于5％，树脂质量含量应在36～44％范围内。
3)将步骤2)所得预浸料按照一定尺寸裁剪，并根据设计要求制备层压结构或夹层结构复合材料：
3.1)所述层压结构复合材料，其制备步骤为：
将预浸料按照设计的厚度要求进行铺层，并在其上下表面依次铺覆四氟布或塑料膜或胶衣和金属模板，得到预制体，然后将预制体放入热压机进行热压成型，或者采用真空袋将预制体包覆后置于热压罐或烘箱中固化成型。固化工艺制度为：固化温度110～150℃、固化压力0.1～1MPa、固化时间0.5～3小时，完成后降温到60℃以下，最后依次脱除真空袋(热压成型无需使用真空袋)、金属模板、四氟布或塑料膜(如使用胶衣，不需要脱除)，得到层压结构复合材料。
3.2)所述夹层结构复合材料，分为蜂窝夹层和泡沫夹层结构复合材料两种：
3.2.1)所述蜂窝夹层结构复合材料，其制备步骤为：
依照设计要求选择合适规格的蜂窝，按尺寸裁剪后分别在其上下表面依次铺覆预浸料、四氟布或塑料膜或胶衣和金属模板，得到预制体，然后将预制体放入热压机进行热压成型，或者采用真空袋将预制体包覆后置于热压罐或烘箱中固化成型。固化工艺制度为：80～85℃时加压0.1～0.3MPa并保温0.5～1小时，然后升温至120～150℃固化0.5～1.5小时，完成后降温到60℃以下，最后依次脱除真空袋(热压成型无需使用真空袋)、金属模板、四氟布或塑料膜(如使用胶衣，不需要脱除)，得到蜂窝夹层结构复合材料。
所述蜂窝包括Nomex蜂窝、凯夫拉蜂窝、玻璃钢蜂窝和铝蜂窝。
3.2.2)所述泡沫夹层结构复合材料，其制备步骤为：
依照设计要求选择合适规格的酚醛泡沫预浸料，按尺寸裁剪后根据设计要求进行铺层，并在其上下表面铺覆塑料膜后放入热压机进行一次热压成型，其固化工艺制度为：120～150℃固化0.5～1.5小时，压力0.1MPa；将一次热压成型后的泡沫板，依次在其上下表面铺覆预浸料、四氟布或塑料膜或胶衣和金属模板得到预制体，然后将预制体放入热压机进行二次热压成型。压机热压工艺制度为：80～85℃时加压0.1MPa并保温0.5～1小时，然后升温至120～150℃固化0.5～1.5小时，完成后降温到60℃以下，最后依次脱除金属模板、四氟布或塑料膜(如使用胶衣，不需要脱除)，得到泡沫夹层结构复合材料。
本发明所涉及的各类测试方法如下所述：
玻璃纤维织物性能测试方法：
织物的面重和厚度分别采用电子天平和千分尺进行测量；经、纬纱密度是在织物的有效尺寸内，数出沿纬纱方向10cm长度内的经纱根数和沿经纱方向10cm长度内的纬纱根数，然后用根数/10即为所得；采用GB/T 7689.5-2001测试织物的经、纬向拉伸断裂强力。
预浸料物理性能测试方法：
挥发份测试：采用悬挂法将预浸料在120±1℃恒温烘烤10±0.5min，测试烘烤前后的失重百分比。树脂含量测试：将经过挥发份测试的预浸料在580±20℃下燃烧直至树脂完全被烧完，测试燃烧前后失重百分比。
复合材料的性能测试方法：
复合材料板的厚度采用千分尺测量；
采用ASTM D638、ASTM D695、ASTM D790和JC/T773-2010分别测试层压结构复合材料板的经、纬向拉伸、压缩、弯曲和层间剪切性能；采用ASTM D1781和ASTM C393分别测试Nomex蜂窝夹层结构复合材料板的滚筒剥离强度和长梁弯曲性能。
下面具体实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明不局限于以下实施例。
实施例1
以EC9-34×1×2S40T5(硅烷型浸润剂牌号)规格的无碱型玻璃纤维纱作为经纱，以EC9-68×1×4S28T5规格的无碱型玻璃纤维纱作为纬纱，采用立体织布机制备出了一种具有2/6双面斜纹仿立体结构的织物，其各项性能测试结果如表1所示。
采用上述玻纤织物进行酚醛树脂基复合材料的制备，步骤如下：
1)将醛酚比为1.6的钡酚醛树脂与工业酒精进行均匀搅拌，并使得到的树脂溶液比重为1.10；
2)将步骤1)得到的溶液与织物在立式溶液法浸胶机上进行连续浸渍、烘干和收卷工序，得到纤维增强酚醛树脂预浸料。浸胶主要工艺参数包括：挤胶辊间距为0.92mm，烘干温度为105℃，走速为2.5m/min。所得预浸料物理性能测试结果如表2所示；
3)将步骤2)所得预浸料按照一定尺寸裁剪，并根据设计要求制备层压结构复合材料板和Nomex蜂窝以及酚醛泡沫夹层复合材料板：
3.1)层压结构复合材料板制备步骤为：
将5层预浸料进行铺层，并在其上下表面依次铺覆塑料膜和金属模板，得到预制体，然后采用真空袋将预制体包覆后置于热压罐中固化成型。固化工艺制度为：固化温度130℃、固化压力0.4MPa、固化时间1.5小时，完成后降温到60℃以下出罐脱模，得到层压结构复合材料，其各项性能如表2所示；
3.2)Nomex蜂窝夹层结构复合材料板制备步骤为：
选择密度为48kg/m3、孔格1.83mm、厚度12.7mm的Nomex蜂窝作为芯材，分别在其上、下表面依次铺覆1层预浸料、塑料膜和金属模板，得到预制体，然后采用真空袋将预制体包覆后置于热压罐中固化成型。固化工艺制度为：85℃时加压0.3MPa并保温1小时，然后升温至130℃固化1小时，完成后降温到60℃以下出罐脱模，得到蜂窝夹层结构复合材料，其各项性能如表2所示。
3.3)酚醛泡沫夹层结构复合材料板制备步骤为：
选择面重400g/m2、厚度4.5mm的酚醛泡沫预浸料制作芯材，按尺寸裁剪后以4层泡沫预浸料进行铺层，并在其上下表面铺覆塑料膜后放入热压机进行一次热压成型，其固化工艺制度为：130℃固化1小时，压力0.1MPa；将一次热压成型后的泡沫板，依次在其上下表面铺覆1层步骤2)所制备的预浸料、塑料膜和金属模板得到预制体，然后将预制体放入热压机进行二次热压成型。压机热压工艺制度为：85℃时加压0.1MPa并保温1小时，然后升温至130℃固化1.0小时，完成后降温到60℃以下，脱模，得到泡沫夹层结构复合材料，其各项性能如表2所示。
实施例2
以EC9-68×1Z28T5(硅烷型浸润剂牌号)规格的无碱型玻璃纤维纱作为经纱，以EC9-68×1×4S28T5规格的无碱型玻璃纤维纱作为纬纱，采用立体织布机制备出了一种具有2/6双面斜纹仿立体结构的织物，其各项性能测试结果如表1所示。
采用上述玻纤织物进行酚醛树脂基复合材料的制备，步骤如下：
1)将醛酚比为1.6的钡酚醛树脂与工业酒精进行均匀搅拌，并使得到的树脂溶液比重为1.10；
2)将步骤1)得到的溶液与织物在立式溶液法浸胶机上进行连续浸渍、烘干和收卷工序，得到纤维增强酚醛树脂预浸料。浸胶主要工艺参数包括：挤胶辊间距为0.92mm，烘干温度为102℃，走速为1.5m/min。所得预浸料物理性能测试结果如表2所示；
3)将步骤2)所得预浸料按照一定尺寸裁剪，并根据设计要求制备层压结构复合材料板和Nomex蜂窝夹层结构复合材料板：
3.1)层压结构复合材料板制备步骤为：
将5层预浸料进行铺层，并在其上下表面依次铺覆塑料膜和金属模板，得到预制体，然后采用真空袋将预制体包覆后置于热压罐中固化成型。固化工艺制度为：固化温度150℃、固化压力1.0MPa、固化时间0.5小时，完成后降温到60℃以下出罐脱模，得到层压结构复合材料，其各项性能如表2所示；
3.2)Nomex蜂窝夹层结构复合材料板制备步骤为：
选择密度为48kg/m3、孔格1.83mm、厚度12.7mm的Nomex蜂窝作为芯材，分别在其上、下表面依次铺覆1层预浸料、塑料膜和金属模板，得到预制体，然后采用真空袋将预制体包覆后置于热压罐中固化成型。固化工艺制度为：80℃时加压0.1MPa并保温0.5小时，然后升温至120℃固化1.5小时，完成后降温到60℃以下出罐脱模，得到蜂窝夹层结构复合材料，其各项性能如表2所示。
3.3)酚醛泡沫夹层结构复合材料板制备步骤为：
选择面重400g/m2、厚度4.5mm的酚醛泡沫预浸料制作芯材，按尺寸裁剪后以4层泡沫预浸料进行铺层，并在其上下表面铺覆塑料膜后放入热压机进行一次热压成型，其固化工艺制度为：150℃固化0.5小时，压力0.1MPa；将一次热压成型后的泡沫板，依次在其上下表面铺覆1层步骤2)所制备的预浸料、塑料膜和金属模板得到预制体，然后将预制体放入热压机进行二次热压成型。压机热压工艺制度为：80℃时加压0.1MPa并保温0.5小时，然后升温至150℃固化0.5小时，完成后降温到60℃以下，脱模，得到泡沫夹层结构复合材料，其各项性能如表2所示。
实施例3
以SC9-34×1×2S40T5(硅烷型浸润剂牌号)规格的高强型玻璃纤维纱作为经纱，以SC9-68×1×4S28T5规格的高强型玻璃纤维纱作为纬纱，采用立体织布机制备出了一种具有2/6双面斜纹仿立体结构的织物，其各项性能测试结果如表1所示。
采用上述玻纤织物进行酚醛树脂基复合材料的制备，步骤如下：
1)将醛酚比为1.6的钡酚醛树脂与工业酒精进行均匀搅拌，并使得到的树脂溶液比重为1.10；
2)将步骤1)得到的溶液与织物在立式溶液法浸胶机上进行连续浸渍、烘干和收卷工序，得到纤维增强酚醛树脂预浸料。浸胶主要工艺参数包括：挤胶辊间距为0.90mm，烘干温度为110℃，走速为3m/min。所得预浸料物理性能测试结果如表2所示；
3)将步骤2)所得预浸料按照一定尺寸裁剪，并根据设计要求制备层压结构复合材料板和Nomex蜂窝夹层结构复合材料板：
3.1)层压结构复合材料板制备步骤为：
将5层预浸料进行铺层，并在其上下表面依次铺覆塑料膜和金属模板，得到预制体，然后采用真空袋将预制体包覆后置于热压罐中固化成型。固化工艺制度为：固化温度110℃、固化压力0.4MPa、固化时间3小时，完成后降温到60℃以下出罐脱模，得到层压结构复合材料，其各项性能如表2所示；
3.2)Nomex蜂窝夹层结构复合材料板制备步骤为：
选择密度为48kg/m3、孔格1.83mm、厚度12.7mm的Nomex蜂窝作为芯材，分别在其上、下表面依次铺覆1层预浸料、塑料膜和金属模板，得到预制体，然后采用真空袋将预制体包覆后置于热压罐中固化成型。固化工艺制度为：85℃时加压0.3MPa并保温1小时，然后升温至130℃固化1.5小时，完成后降温到60℃以下出罐脱模，得到蜂窝夹层结构复合材料，其各项性能如表2所示。
3.3)酚醛泡沫夹层结构复合材料板制备步骤为：
选择面重400g/m2、厚度4.5mm的酚醛泡沫预浸料制作芯材，按尺寸裁剪后以4层泡沫预浸料进行铺层，并在其上下表面铺覆塑料膜后放入热压机进行一次热压成型，其固化工艺制度为：130℃固化1小时，压力0.1MPa；将一次热压成型后的泡沫板，依次在其上下表面铺覆1层步骤2)所制备的预浸料、塑料膜和金属模板得到预制体，然后将预制体放入热压机进行二次热压成型。压机热压工艺制度为：85℃时加压0.1MPa并保温1小时，然后升温至120℃固化1.5小时，完成后降温到60℃以下，脱模，得到泡沫夹层结构复合材料，其各项性能如表2所示。
比较例1
以EC9-34×1×2S55T5(硅烷型浸润剂牌号)规格的无碱型玻璃纤维纱作为经纱和纬纱，采用普通平面织布机制备出了一种具有八枚三飞缎纹结构的织物，其各项性能测试结果如表1所示。
采用上述玻纤织物进行酚醛树脂基复合材料的制备，步骤如下：
1)将醛酚比为1.6的钡酚醛树脂与工业酒精进行均匀搅拌，并使得到的树脂溶液比重为1.10；
2)将步骤1)得到的溶液与织物在立式溶液法浸胶机上进行连续浸渍、烘干和收卷工序，得到纤维增强酚醛树脂预浸料。浸胶主要工艺参数包括：挤胶辊间距为0.56mm，烘干温度为108℃，走速为3m/min。所得预浸料物理性能测试结果如表2所示；
3)将步骤2)所得预浸料按照一定尺寸裁剪，并根据设计要求制备层压结构复合材料板和Nomex蜂窝以及酚醛泡沫夹层结构复合材料板：
3.1)层压结构复合材料板制备步骤为：
将10层预浸料进行铺层，并在其上下表面依次铺覆塑料膜和金属模板，得到预制体，然后采用真空袋将预制体包覆后置于热压罐中固化成型。固化工艺制度为：固化温度130℃、固化压力0.4MPa、固化时间1.5小时，完成后降温到60℃以下出罐脱模，得到层压结构复合材料，其各项性能如表2所示；
3.2)Nomex蜂窝夹层结构复合材料板制备步骤为：
选择密度为48kg/m3、孔格1.83mm、厚度12.7mm的Nomex蜂窝作为芯材，分别在其上、下表面依次铺覆2层预浸料、塑料膜和金属模板，得到预制体，然后采用真空袋将预制体包覆后置于热压罐中固化成型。固化工艺制度为：85℃时加压0.3MPa并保温1小时，然后升温至130℃固化1.5小时，完成后降温到60℃以下出罐脱模，得到蜂窝夹层结构复合材料，其各项性能如表2所示。
3.2)酚醛泡沫夹层结构复合材料板制备步骤为：
选择面重400g/m2、厚度4.5mm的酚醛泡沫预浸料制作芯材，按尺寸裁剪后以4层泡沫预浸料进行铺层，并在其上下表面铺覆塑料膜后放入热压机进行一次热压成型，其固化工艺制度为：130℃固化0.5小时，压力0.1MPa；将一次热压成型后的泡沫板，依次在其上下表面铺覆2层步骤2)所制备的预浸料、塑料膜和金属模板得到预制体，然后将预制体放入热压机进行二次热压成型。压机热压工艺制度为：85℃时加压0.1MPa并保温1小时，然后升温至130℃固化1.0小时，完成后降温到60℃以下，脱模，得到泡沫夹层结构复合材料，其各项性能如表2所示。
表1 玻璃纤维性能测试结果
表2 预浸料及其复合材料板性能测试结果
从实施例1和比较例1的对比结果可以看出，所发明的2/6双面斜纹立体无碱玻璃纤维织物与八枚双飞缎纹无碱玻璃纤维布在同等面重的基础上，如1层前者织物与2层后者织物对比，两者的面重均在600±30g/m2的范围内，但前者厚度高于后者厚度的2倍左右，前者经向拉伸断裂强力与后者的基本相当，而纬向拉伸断裂强力高于后者近1倍。当两种玻纤织物制备成酚醛树脂基预浸料并且两种预浸料的挥发份含量和树脂含量基本相当的同时，进一步对预浸料进行复合材料层压板与夹层板制备，结果表明，固化后的前者织物预浸料的厚度均明显高于后者织物的预浸料近30％左右，但是，前者力学性能表现为各向异性，其经向力学性能均低于其纬向并显著低于后者(比较例1)，而纬向的各项力学性能与后者基本相当，此外，由于前者预浸料织物表面的斜纹编织结构特征有凹凸面，导致其与Nomex蜂窝芯材的界面粘接强度低于织物表面具有平面编织结构特征的后者预浸料。预浸料与泡沫的界面粘接性能基本一致，这主要是由于发生真实剥离的界面是泡沫芯材层间，而非预浸料与泡沫间的界面。以上结果也表明了，在同等设计重量和结构力学的情况下，选择本发明的双面斜纹立体织物所制备出的预浸料复合材料会比传统的缎纹或是其他结构如平纹织物的预浸料复合材料具有更厚的尺寸表现。
从实施例1～2可以看出，在双面斜纹立体织物的结构中，采用两种不同规格的玻璃纤维纱线用于经纱所制备出的织物及其预浸料复合材料，其织物、预浸料和层压结构复合材料板以及Nomex蜂窝及酚醛泡沫夹层结构复合材料板的各项性能均基本保持一致，表明两种规格的玻璃纤维纱线均可左右经纱用于本发明的织物制备。此外，从实施例1和3可以看出，采用高强型玻璃纤维纱代替无碱型玻璃纤维纱所制备出织物，在织物特性方面没有任何变化，而其力学性能表现更优，后续所制备出的预浸料层压板以及夹层板的力学性能也明显高于无碱型玻璃纤维织物。
从实施例1～3可以看出，在预浸料的溶液法制备过程中，合理调节后烘温度与走速，对制备出的预浸料的物理性能影响较小，而在后续的复合材料制备过程中，在合理范围内提高成型是的压力，可以一定程度提高其力学性能，而固化温度以及时间影响相对较小。
以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，例如，织物中纬纱层数适当的增加，经、纬纱规格的适当调整，以及复合材料所使用树脂基体的更换包括使用其他酚醛类或环氧类等热固性树脂，这些都应涵盖在本发明的保护范围之内。
本发明说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.一种双面斜纹玻璃纤维立体织物，特征在于：所述双面斜纹玻璃纤维立体织物具有2/6双面斜纹立体结构，其经纱密度为40±2根/cm，纬纱共2层，密度为6±0.5根/cm/层；
所述经纱为无碱型玻璃纤维纱规格为EC9-68×1Z28或EC9-33～34×1×2S40，或为高强型玻璃纤维纱规格为SC9-68×1Z28或SC9-33～34×1×2S40；
所述纬纱为无碱型玻璃纤维纱规格为EC9-68×1×4S28，或为高强型玻璃纤维纱规格为SC9-68×1×4S28；
所述无碱型或高强型玻璃纤维纱均须采用硅烷类浸润剂进行表面处理。
2.根据权利要求书1所述的一种双面斜纹玻璃纤维立体织物，特征在于：所述织物的面密度为600±30g/m2，厚度为0.70±0.05mm。
3.一种利用权利要求1所述的立体织物制备复合材料的方法，其特征在于步骤如下：
4.1)将树脂与有机溶剂进行均匀搅拌，并使得到的树脂溶液比重为1.0～1.2；
4.2)将步骤4.1)得到的溶液与权利要求1所述的双面斜纹玻璃纤维织物在溶液法浸胶机上进行连续浸渍、烘干和收卷工序，最后得到纤维增强酚醛树脂预浸料；
所述溶液法浸胶机为立式浸胶机或以烘道中采用托举辊轴进行传动的卧式浸胶机，其主要工艺参数包括：挤胶辊间距0.8-1.2mm，烘干温度为100～110℃，走速为1～3m/min；
4.3)将步骤4.2)所得预浸料按照预设的尺寸及要求制备层压结构或夹层结构复合材料。
4.根据权利要求3所述的制备复合材料的方法，其特征在于：所述树脂为经改性的氢氧化钡催化酚醛树脂，其醛酚比为1.4～2.0。
5.根据权利要求3所述的制备复合材料的方法，其特征在于：所述纤维增强酚醛树脂预浸料，其面密度在970～1030g/m2范围内，挥发份质量含量低于5％，树脂质量含量在36～44％范围内。
6.根据权利要求3所述的制备复合材料的方法，其特征在于：所述层压结构复合材料的制备步骤如下：
将预浸料按照设计的厚度要求进行铺层，并在其上下表面依次铺覆四氟布或塑料膜或胶衣和金属模板，得到预制体，然后将预制体放入热压机进行热压成型，或者采用真空袋将预制体包覆后置于热压罐或烘箱中固化成型；
所述将预制体放入热压机进行热压成型，或者采用真空袋将预制体包覆后置于热压罐或烘箱中固化成型工艺制度为：固化温度110～150℃、固化压力0.1～1MPa、固化时间0.5～3小时，完成后降温到60℃以下，最后根据实际成型工艺，按照真空袋、金属模板、四氟布或塑料膜的顺序进行脱除，得到层压结构复合材料。
7.根据权利要求3所述的制备复合材料的方法，其特征在于：所述夹层结构复合材料包括蜂窝夹层和泡沫夹层结构复合材料两种。
8.根据权利要求7所述的制备复合材料的方法，其特征在于：蜂窝夹层复合材料制备步骤为：依照设计要求选择合适规格的蜂窝，按预设尺寸裁剪后分别在其上下表面依次铺覆预浸料、四氟布或塑料膜或胶衣、金属模板，得到预制体，然后将预制体放入热压机进行热压成型，或者采用真空袋将预制体包覆后置于热压罐或烘箱中固化成型；所述蜂窝包括Nomex蜂窝、凯夫拉蜂窝、玻璃钢蜂窝和铝蜂窝；
所述压机热压和真空袋固化工艺制度为：80～85℃时加压0.1～0.3MPa并保温0.5～1小时，然后升温至120～150℃固化0.5～1.5小时，完成后降温到60℃以下，最后根据实际成型工艺，按照真空袋、金属模板、四氟布或塑料膜的顺序进行脱除，得到蜂窝夹层结构复合材料。
9.根据权利要求7所述的制备复合材料的方法，其特征在于：泡沫夹层结构复合材料制备步骤为：将酚醛泡沫预浸料按照预设的要求及尺寸进行铺层，并在其上下表面铺覆塑料膜后放入热压机进行一次热压成型，然后将一次热压成型后的泡沫板，依次在其上下表面铺覆预浸料、四氟布或塑料膜或胶衣、金属模板得到预制体，然后将预制体放入热压机进行二次热压成型；
所述一次热压成型其工艺制度为：120～150℃固化0.5～1.5小时，压力0.1MPa；
所述二次热压成型其工艺制度为：80～85℃时加压0.1MPa并保温0.5～1小时，然后升温至120～150℃固化0.5～1.5小时，完成后降温到60℃以下，最后根据实际成型工艺，按照金属模板、四氟布或塑料膜的顺序进行脱除，得到泡沫夹层结构复合材料。
10.根据权利要求3所述的制备复合材料的方法，其特征在于：所述的挤胶辊间距为0.9～0.92mm。
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