CN112899851A - 碳纤维复合材料用交织织物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及碳纤维技术领域，且公开了碳纤维复合材料用交织织物及其制备方法，包括若干基体纤维经纱和若干基体纤维纬纱，若干所述基体纤维经纱和若干基体纤维纬纱的外侧均缠绕有纳米钢丝和阻燃细纱，所述纳米钢丝和阻燃细纱的两端均固定连接有热熔纤维，若干所述基体纤维经纱均通过与若干基体纤维纬纱多个位置的局部交织而编结为一体。该装置通过在基体纤维经纱与基体纤维纬纱的表面缠绕纳米钢丝，可以有效提高基体纤维经纱与基体纤维纬纱的交织织物的抗弯强度，有效提高了现有技术的使用效果。
Description
技术领域
本发明涉及碳纤维技术领域，具体为碳纤维复合材料用交织织物及其制备方法。
背景技术
碳纤维是由有机纤维经过一系列热处理转化而成，含碳量高于90％的无机高性能纤维，是一种力学性能优异的新材料，具有碳材料的固有本性特征，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维，碳纤维的主要用途是与树脂、金属、陶瓷等基体复合，制成结构材料。碳纤维增强环氧树脂复合材料，其比强度、比模量综合指标，在现有结构材料中是最高的。在密度、刚度、重量、疲劳特性等有严格要求的领域，在要求高温、化学稳定性高的场合，碳纤维复合材料都颇具优势。
现在的碳纤维织物抗弯强度不足，一弯即折，影响使用。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了碳纤维复合材料用交织织物及其制备方法，具备抗弯强度大等优点，解决了现在的碳纤维织物抗弯强度不足，一弯即折，影响使用的问题。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：碳纤维复合材料用交织织物，包括若干基体纤维经纱和若干基体纤维纬纱，若干所述基体纤维经纱和若干基体纤维纬纱的外侧均缠绕有纳米钢丝和阻燃细纱，所述纳米钢丝和阻燃细纱的两端均固定连接有热熔纤维，若干所述基体纤维经纱均通过与若干基体纤维纬纱多个位置的局部交织而编结为一体。
优选的，若干所述基体纤维经纱和基体纤维纬纱的直径均为3mm。
优选的，若干所述基体纤维经纱的密度均为30根/cm，若干所述基体纤维纬纱的密度均为25根/cm。
优选的，所述纳米钢丝缠绕产生的间隙宽度为2mm。
优选的，所述阻燃细纱的外径为1mm。
优选的，所述阻燃细纱为含卤素纤维，所述阻燃细纱的40％为阻燃剂，且阻燃剂为溴系阻燃剂。
优选的，所述基体纤维经纱和基体纤维纬纱均由PVC树脂和碳纤维混合制成。
优选的，所述纳米钢丝和阻燃细纱均通过热熔纤维与相应的基体纤维经纱或基体纤维纬纱热熔连接。
优选的，一种碳纤维复合材料用交织织物的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：首先将碳纤维和PVC树脂成比例的通过纺织工艺相互混合均匀，并加工成若干基体纤维经纱和若干基体纤维纬纱，同时将含卤素纤维与阻燃剂为6：4的比例混合，通过纺织机器加工成阻燃细纱；
步骤2：准备基体纤维经纱数量两倍，且两端连接有热熔纤维的纳米钢丝和阻燃细纱，并将纳米钢丝和阻燃细纱先后缠绕在若干基体纤维经纱与若干基体纤维纬纱上，然后以150摄氏度的温度加热热熔纤维，热熔纤维的端部热熔连接在基体纤维经纱或基体纤维纬纱上，完成纳米钢丝和阻燃细纱两端的固定；
步骤3：最后，利用织机，将缠绕好纳米钢丝和阻燃细纱的若干基体纤维经纱与若干基体纤维纬纱通过多个位置的垂直局部交织而编结为一体。
与现有技术相比，本发明提供了碳纤维复合材料用交织织物及其制备方法，具备以下有益效果：
该碳纤维复合材料用交织织物及其制备方法，通过在基体纤维经纱与基体纤维纬纱的表面缠绕纳米钢丝，可以有效提高基体纤维经纱与基体纤维纬纱的交织织物的抗弯强度，有效提高了现有技术的使用效果，同时阻燃剂配合纳米钢丝缠绕在基体纤维经纱与基体纤维纬纱的外侧，也可以保护基体纤维经纱与基体纤维纬纱，提高本发明的阻燃效果。
附图说明
图1为本发明碳纤维复合材料用交织织物的基体纤维经纱和基体纤维纬纱编结示意图；
图2为本发明碳纤维复合材料用交织织物的纳米钢丝缠绕示意图；
图3为本发明一种碳纤维复合材料用交织织物的制备方法流程示意图；
图4为本发明碳纤维复合材料用交织织物的参数对比示意图；
图5为本发明碳纤维复合材料用交织织物的测试效果对比图。
其中：1、基体纤维经纱；2、基体纤维纬纱；3、纳米钢丝；4、阻燃细纱；5、热熔纤维。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参阅图1-5，碳纤维复合材料用交织织物，包括若干基体纤维经纱1和若干基体纤维纬纱2，若干基体纤维经纱1和若干基体纤维纬纱2的外侧均缠绕有纳米钢丝3和阻燃细纱4，纳米钢丝3和阻燃细纱4的两端均固定连接有热熔纤维5，若干基体纤维经纱1均通过与若干基体纤维纬纱2多个位置的局部交织而编结为一体。
本实施例中，若干基体纤维经纱1和基体纤维纬纱2的直径均为3mm。
本实施例中，若干基体纤维经纱1的密度均为30根/cm，若干基体纤维纬纱2的密度均为25根/cm。
本实施例中，纳米钢丝3缠绕产生的间隙宽度为2mm。
本实施例中，阻燃细纱4的外径为1mm。
本实施例中，阻燃细纱5为含卤素纤维，阻燃细纱5的40％为阻燃剂，且阻燃剂为溴系阻燃剂。
本实施例中，基体纤维经纱1和基体纤维纬纱2均由PVC树脂和碳纤维混合制成。
本实施例中，纳米钢丝3和阻燃细纱4均通过热熔纤维5与相应的基体纤维经纱1或基体纤维纬纱2热熔连接。
本实施例中，一种碳纤维复合材料用交织织物的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：首先将碳纤维和PVC树脂成比例的通过纺织工艺相互混合均匀，并加工成若干基体纤维经纱1和若干基体纤维纬纱2，同时将含卤素纤维与阻燃剂为6：4的比例混合，通过纺织机器加工成阻燃细纱4；
步骤2：准备基体纤维经纱数量两倍，且两端连接有热熔纤维5的纳米钢丝3和阻燃细纱4，并将纳米钢丝3和阻燃细纱4先后缠绕在若干基体纤维经纱1与若干基体纤维纬纱2上，然后以150摄氏度的温度加热热熔纤维5，热熔纤维5的端部热熔连接在基体纤维经纱1或基体纤维纬纱2上，完成纳米钢丝3和阻燃细纱4两端的固定；
步骤3：最后，利用织机，将缠绕好纳米钢丝3和阻燃细纱4的若干基体纤维经纱1与若干基体纤维纬纱2通过多个位置的垂直局部交织而编结为一体。
实施例2
请参阅图1-5，碳纤维复合材料用交织织物，包括若干基体纤维经纱1和若干基体纤维纬纱2，若干基体纤维经纱1和若干基体纤维纬纱2的外侧均缠绕有纳米钢丝3和阻燃细纱4，纳米钢丝3和阻燃细纱4的两端均固定连接有热熔纤维5，若干基体纤维经纱1均通过与若干基体纤维纬纱2多个位置的局部交织而编结为一体。
本实施例中，若干基体纤维经纱1和基体纤维纬纱2的直径均为3mm。
本实施例中，若干基体纤维经纱1的密度均为40根/cm，若干基体纤维纬纱2的密度均为33根/cm。
本实施例中，纳米钢丝3缠绕产生的间隙宽度为2mm。
本实施例中，阻燃细纱4的外径为1mm。
本实施例中，阻燃细纱5为含卤素纤维，阻燃细纱5的30％为阻燃剂，且阻燃剂为溴系阻燃剂。
本实施例中，基体纤维经纱1和基体纤维纬纱2均由PVC树脂和碳纤维混合制成。
本实施例中，纳米钢丝3和阻燃细纱4均通过热熔纤维5与相应的基体纤维经纱1或基体纤维纬纱2热熔连接。
本实施例中，一种碳纤维复合材料用交织织物的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：首先将碳纤维和PVC树脂成比例的通过纺织工艺相互混合均匀，并加工成若干基体纤维经纱1和若干基体纤维纬纱2，同时将含卤素纤维与阻燃剂为6：4的比例混合，通过纺织机器加工成阻燃细纱4；
步骤2：准备基体纤维经纱数量两倍，且两端连接有热熔纤维5的纳米钢丝3和阻燃细纱4，并将纳米钢丝3和阻燃细纱4先后缠绕在若干基体纤维经纱1与若干基体纤维纬纱2上，然后以150摄氏度的温度加热热熔纤维5，热熔纤维5的端部热熔连接在基体纤维经纱1或基体纤维纬纱2上，完成纳米钢丝3和阻燃细纱4两端的固定；
步骤3：最后，利用织机，将缠绕好纳米钢丝3和阻燃细纱4的若干基体纤维经纱1与若干基体纤维纬纱2通过多个位置的垂直局部交织而编结为一体。
实施例3
请参阅图1-5，碳纤维复合材料用交织织物，包括若干基体纤维经纱1和若干基体纤维纬纱2，若干基体纤维经纱1和若干基体纤维纬纱2的外侧均缠绕有纳米钢丝3和阻燃细纱4，纳米钢丝3和阻燃细纱4的两端均固定连接有热熔纤维5，若干基体纤维经纱1均通过与若干基体纤维纬纱2多个位置的局部交织而编结为一体。
本实施例中，若干基体纤维经纱1和基体纤维纬纱2的直径均为3mm。
本实施例中，若干基体纤维经纱1的密度均为25根/cm，若干基体纤维纬纱2的密度均为20根/cm。
本实施例中，纳米钢丝3缠绕产生的间隙宽度为3mm。
本实施例中，阻燃细纱4的外径为2mm。
本实施例中，阻燃细纱5为含卤素纤维，阻燃细纱5的50％为阻燃剂，且阻燃剂为溴系阻燃剂。
本实施例中，基体纤维经纱1和基体纤维纬纱2均由PVC树脂和碳纤维混合制成。
本实施例中，纳米钢丝3和阻燃细纱4均通过热熔纤维5与相应的基体纤维经纱1或基体纤维纬纱2热熔连接。
本实施例中，一种碳纤维复合材料用交织织物的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：首先将碳纤维和PVC树脂成比例的通过纺织工艺相互混合均匀，并加工成若干基体纤维经纱1和若干基体纤维纬纱2，同时将含卤素纤维与阻燃剂为6：4的比例混合，通过纺织机器加工成阻燃细纱4；
步骤2：准备基体纤维经纱数量两倍，且两端连接有热熔纤维5的纳米钢丝3和阻燃细纱4，并将纳米钢丝3和阻燃细纱4先后缠绕在若干基体纤维经纱1与若干基体纤维纬纱2上，然后以150摄氏度的温度加热热熔纤维5，热熔纤维5的端部热熔连接在基体纤维经纱1或基体纤维纬纱2上，完成纳米钢丝3和阻燃细纱4两端的固定；
步骤3：最后，利用织机，将缠绕好纳米钢丝3和阻燃细纱4的若干基体纤维经纱1与若干基体纤维纬纱2通过多个位置的垂直局部交织而编结为一体。
图4为本发明碳纤维复合材料用交织织物的制作材料参数示意图，图5为不同参数制成碳纤维复合材料用交织织物的测试效果示意图，由图4和图5可以得知，在纳米钢丝3条件不变的情况下，提高基体纤维经纱1与基体纤维纬纱2的交织密度和减小纳米钢丝3的缠绕间隙可以有效提高本发明的抗弯强度，同时，提高阻燃剂在阻燃细纱4内的比重可以提高本发明的燃点。
本申请文件中使用到的标准零件均可以从市场上购买，本申请文件中各部件根据说明书和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中常规的型号，控制方式是通过控制器来自动控制，控制器的控制电路通过本领域的技术人员简单编程即可实现，属于本领域的公知常识，并且本申请文件主要用来保护机械装置，所以本申请文件不再详细解释控制方式和电路连接，在此不再作出具体叙述。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.碳纤维复合材料用交织织物，包括若干基体纤维经纱(1)和若干基体纤维纬纱(2)，其特征在于：若干所述基体纤维经纱(1)和若干基体纤维纬纱(2)的外侧均缠绕有纳米钢丝(3)和阻燃细纱(4)，所述纳米钢丝(3)和阻燃细纱(4)的两端均固定连接有热熔纤维(5)，若干所述基体纤维经纱(1)均通过与若干基体纤维纬纱(2)多个位置的局部交织而编结为一体。
2.根据权利要求1所述的碳纤维复合材料用交织织物，其特征在于：若干所述基体纤维经纱(1)和基体纤维纬纱(2)的直径均为3mm。
3.根据权利要求1所述的碳纤维复合材料用交织织物，其特征在于：若干所述基体纤维经纱(1)的密度均为30根/cm，若干所述基体纤维纬纱(2)的密度均为25根/cm。
4.根据权利要求1所述的碳纤维复合材料用交织织物，其特征在于：所述纳米钢丝(3)缠绕产生的间隙宽度为2mm。
5.根据权利要求1所述的碳纤维复合材料用交织织物，其特征在于：所述阻燃细纱(4)的外径为1mm。
6.根据权利要求1所述的碳纤维复合材料用交织织物，其特征在于：所述阻燃细纱(5)为含卤素纤维，所述阻燃细纱(5)的40％为阻燃剂，且阻燃剂为溴系阻燃剂。
7.根据权利要求1所述的碳纤维复合材料用交织织物，其特征在于：所述基体纤维经纱(1)和基体纤维纬纱(2)均由PVC树脂和碳纤维混合制成。
8.根据权利要求1所述的碳纤维复合材料用交织织物，其特征在于：所述纳米钢丝(3)和阻燃细纱(4)均通过热熔纤维(5)与相应的基体纤维经纱(1)或基体纤维纬纱(2)热熔连接。
9.一种如权利要求1-8任一项所述的碳纤维复合材料用交织织物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：首先将碳纤维和PVC树脂成比例的通过纺织工艺相互混合均匀，并加工成若干基体纤维经纱(1)和若干基体纤维纬纱(2)，同时将含卤素纤维与阻燃剂为6：4的比例混合，通过纺织机器加工成阻燃细纱(4)；
步骤2：准备基体纤维经纱数量两倍，且两端连接有热熔纤维(5)的纳米钢丝(3)和阻燃细纱(4)，并将纳米钢丝(3)和阻燃细纱(4)先后缠绕在若干基体纤维经纱(1)与若干基体纤维纬纱(2)上，然后以150摄氏度的温度加热热熔纤维(5)，热熔纤维(5)的端部热熔连接在基体纤维经纱(1)或基体纤维纬纱(2)上，完成纳米钢丝(3)和阻燃细纱(4)两端的固定；
步骤3：最后，利用织机，将缠绕好纳米钢丝(3)和阻燃细纱(4)的若干基体纤维经纱(1)与若干基体纤维纬纱(2)通过多个位置的垂直局部交织而编结为一体。
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- 2021-01-18 CN CN202110062975.7A patent/CN112899851A/zh active Pending
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