CN114645462A - 一种高性能碳纤维针刺预制体及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种高性能碳纤维针刺预制体及其制备方法，包括：对普通长碳纤维丝束进行扩宽处理，以形成纤维丝束在预设范围内的展宽连续长碳纤维；采用展宽连续长碳纤维制备出短切碳纤维网胎；采用展宽连续长碳纤维和短切碳纤维通过针刺，制备出多种类型的单元层；对相同类型的单元层进行复合针刺，以制备出高性能碳纤维针刺预制体。本发明的技术方案解决了现有碳纤维整体针刺预制体，由于其制备方式产生对纤维强度的损失较大的问题，以及致密化程度有限，最终形成产品的密度不高、且强度不高等问题，以及在各种应用中所存在的问题。

Description

一种高性能碳纤维针刺预制体及其制备方法
技术领域
本发明涉及但不限于碳纤维复合材料技术领域，尤指一种高性能碳纤维针刺预制体及其制备方法。
背景技术
碳/碳或碳/陶复合材料由于高温结构强度高、耐烧蚀性能好、摩擦磨损性能优异等多种特性，可广泛应用于航空、轨道交通、汽车等刹车材料、航天用耐烧蚀高温结构材料及高温设备用热结构材料等领域，应用前景十分广阔。碳纤维整体针刺预制体是目前在碳/碳或碳/陶复合材料中广泛采用的一种预制体结构类型，该结构克服了2D铺层预制体层间强度弱的缺点，同时又克服了3D编织预制体工艺复杂、成本高的不足。
但碳纤维整体针刺预制体在使用过程中也面临着越来越多的问题，亟待通过结构和工艺的完善进行改进。该碳纤维整体针刺预制体通常具有以下问题：第一，由于制备碳纤维整体针刺预制体的针刺过程中，在形成Z向纤维以加强层间结合性的同时，会连带的刺断起力学强韧作用的连续碳纤维，在现有的技术条件下，由于碳纤维为丝束状的成股排列，刺针刺入碳纤维丝束后刺断纤维的数量较多，这样对纤维强度的损失较大；其次，成股排列的碳纤维丝束间孔隙很大，对于碳/碳材料的CVI制备过程而言，太大的孔隙，由于其比表面积较小，高温裂解气通过时固相热解碳不易附着在比表面积小的丝束间孔隙中，造成致密化程度有限，最终形成产品的密度不高；进一步的，在碳/陶材料在进行RMI制备过程中，由于前期的碳/碳毛坯在丝束间大孔隙的热解碳附着较薄，高温下的高活性Si液体或蒸气很容易消耗完较薄的热解碳而直接侵蚀碳纤维，造成碳/陶材料的强度不高；第三，目前的碳纤维整体针刺预制体制备技术的无纬布或编织布与网胎交叉叠层复合针刺时，碳纤维布和网胎的厚度较厚，结构和性能上在宏观层面存在不连续的变化，对于刹车材料来说会导致在刹车制动和摩擦过程中随着磨损的进行新的摩擦面会在网胎层和无韦布层之间交替产生，摩擦性能不稳定；在航天耐烧蚀材料中会造成高温烧蚀剥层较明显；在单晶硅提拉炉热场材料会造成硅蒸气剥层明显；第四，碳/碳或碳/陶产品在加工过程中由于存在较多的成股的碳纤维丝束，其韧性较好，毛刺较多，一方面增加了碳材料在车、磨、铣等加工过程的难度，同时也影响了碳材料加工的精度。
发明内容
本发明的目的：本发明实施例提供一种高性能碳纤维针刺预制体及其制备方法，以解决现有碳纤维整体针刺预制体，由于其制备方式产生对纤维强度的损失较大的问题，以及致密化程度有限，最终形成产品的密度不高、且强度不高等问题，以及在各种应用中所存在的问题。
本发明的技术方案：本发明为了克服上述技术问题，提出了一种高性能碳纤维针刺预制体及其制备方法，包括：
步骤1，对普通长碳纤维丝束进行扩宽处理，以形成纤维丝束在预设范围内的展宽连续长碳纤维；
步骤2，采用步骤1中的展宽连续长碳纤维制备出短切碳纤维网胎；
步骤3，采用展宽连续长碳纤维和短切碳纤维通过针刺，制备出多种类型的单元层，不同类型的单元层在制备过程中所采用的展宽连续长碳纤维布的类型不同；
步骤4，对相同类型的单元层进行复合针刺，以制备出高性能碳纤维针刺预制体。
可选地，如上所述的高性能碳纤维针刺预制体的制备方法中，所述步骤1包括：
步骤11，将普通连续长碳纤维丝束以预设速度经过盛有溶剂的液槽中，并确保普通连续长碳纤维经过时完全浸没入溶剂中；
步骤12，将浸润后的普通连续长碳纤维丝束通过烘箱进行烘干处理，去除普通连续长碳纤维表面的溶剂挥发物；
步骤13，经压缩空气喷射，去除普通连续长碳纤维中的固体残留物，并迫使普通连续长碳纤维单丝在宽度方向上散开；
步骤14，对普通连续长碳纤维经扩宽辊碾压形成展宽连续长碳纤维，并确保扩宽后展宽连续长碳纤维的宽度在要求的范围内；
步骤15，最后在展宽连续长碳纤维表面喷洒树脂胶，以对展宽连续长碳纤维进行定型。
可选地，如上所述的高性能碳纤维针刺预制体的制备方法中，所述对普通长碳纤维丝束进行扩宽处理的工艺参数包括：
普通连续长碳纤维丝束经过液槽的预设速度为：(1～20)m/min；
烘箱进行烘干处理的温度为(80～200)℃。
可选地，如上所述的高性能碳纤维针刺预制体的制备方法中，所述液槽中溶剂的作用为：溶解普通连续长碳纤维丝束的表面包浆，即溶解纤维丝束表面的树脂。
可选地，如上所述的高性能碳纤维针刺预制体的制备方法中，所述步骤2包括：
对步骤1制备得到的展宽连续长碳纤维进行裁切，形成裁切长度为60～150mm的短切碳纤维，对短切碳纤维进行网胎梳理制备得到短切碳纤维网胎。
可选地，如上所述的高性能碳纤维针刺预制体的制备方法中，所述步骤3包括：
步骤31，将步骤1中展宽连续长碳纤维采用编织的方式制备出多种类型的碳纤维布，包括：展宽连续长碳纤维平纹布、展宽连续长碳纤维缎纹布、展宽连续长碳纤维无纬布；
步骤32，将各种类型的碳纤维布分别与步骤2中制备的短切碳纤维网胎进行针刺，制备出相应类型的单元层。
可选地，如上所述的高性能碳纤维针刺预制体的制备方法中，所述步骤4包括：
将步骤3制备得到相同类型的单元层以交叉叠层(0°/90°)的形式进行逐层或多层一组进行针刺，循环进行，直至达到高性能碳纤维针刺预制体的产品厚度要求。
可选地，如上所述的高性能碳纤维针刺预制体的制备方法中，
所述步骤1的扩宽处理过程中，使得普通连续长碳纤维始终处于紧绷状态，且每根普通连续长碳纤维丝束之间留有预设的间隙；
所述步骤1中扩宽处理后，展宽连续长碳纤维的宽度为根据产品要求进行调节的，展宽连续长碳纤维的宽度为普通连续长碳纤维丝束宽度的1.2～4.5倍；
所述步骤2中制备得到的的短切碳纤维网胎的面密度为20～120g/m2。
本发明实施例还提供一种高性能碳纤维针刺预制体，所述高性能碳纤维针刺预制体为采用如上述任一项所述的高性能碳纤维针刺预制体的制备方法制备得到的。
本发明的有益效果：本发明实施例提供一种高性能碳纤维针刺预制体及其制备方法，具体用于制备碳/碳或碳/陶复合材料用高性能纤维针刺结构预制体，尤其是由碳纤维(包括聚丙烯腈基、黏胶基或沥青基)组成的用于航空、轨道交通、汽车等刹车材料预制体，以及航天用耐烧蚀高温结构材料预制体及高温设备用热结构材料预制体。与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)由于扩宽的连续长碳纤维丝束在X-Y面的厚度较薄，即连续长碳纤维在厚度方向较少，因此在针刺过程中刺针的倒刺刺断连续长碳纤维的数量较少，其对连续长碳纤维的损伤不严重。从宏观上讲，连续长碳纤维对预制体的力学强韧作用受针刺作用的影响显著减小。
2)扩宽后的碳纤维丝束较薄，其丝束间的孔隙较小，对于碳/碳材料的CVI制备过程而言，孔隙小且均匀，相应的比表面积就大，高温裂解气通过时固相热解炭容易附着在比表面积小的丝束间孔隙中，显著提升预制体的致密化程度。而碳/陶材料在进行RMI制备过程中，由于前期的碳/碳毛坯热解炭沉积均匀且有相当的厚度，高温下的高活性Si液体或蒸气与均匀分布的热解炭反应，避免了Si对碳纤维的腐蚀，碳/陶材料的纤维强韧作用得到保证。
3)扩宽的碳纤维丝束较薄，与短切碳纤维网胎形成的单元层较薄，宏观上，其孔隙分布较为均匀，沉积的热解炭较为均匀，消减了由于连续长纤维布较厚引起的结构和性能在宏观层面表现出的波动性，即刹车时摩擦性能不稳定的技术问题。由于单元层较薄，其在航天耐烧蚀材料和单晶硅提拉炉热场材料中造成的高温烧蚀剥层现象得到很大缓解。
4)碳/碳或碳/陶产品在加工过程中由于存在较多的成股的碳纤维丝束，其局部韧性较好，周边韧性较差，造成加工时毛刺较多，一方面增加了碳材料在车、磨、铣等加工过程的难度，同时也影响了碳材料加工的精度。通过将成股的碳纤维丝束改进为扩宽的碳纤维扁平状丝束，使得碳纤维内部的孔隙与丝束间的孔隙大小更接近，表现为预制体的孔隙分布均匀，消减了由于成股丝束的存在造成的局部韧性分布不均匀的情况，加工时显著降低了毛刺发生的几率，提高了加工精度和效率。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
图1为本发明实施例提供的高性能碳纤维针刺预制体的制备方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
上述背景技术中已经说明，现有碳纤维整体针刺预制体，由于其制备过程和使用过程所带来的各种问题。具体存在以下几点问题：
第一，由于在制备碳纤维整体针刺预制体的针刺过程中，在形成Z向纤维以加强层间结合性的同时，会连带的刺断起力学强韧作用的连续碳纤维，在现有的技术条件下，由于碳纤维为丝束状的成股排列，刺针刺入碳纤维丝束后刺断纤维的数量较多，这样对纤维强度的损失较大；其次，成股排列的碳纤维丝束间孔隙很大，对于碳/碳材料的CVI制备过程而言，太大的孔隙，由于其比表面积较小，高温裂解气通过时固相热解碳不易附着在比表面积小的丝束间孔隙中，造成致密化程度有限，最终形成产品的密度不高；进一步的，在碳/陶材料在进行RMI制备过程中，由于前期的碳/碳毛坯在丝束间大孔隙的热解碳附着较薄，高温下的高活性Si液体或蒸气很容易消耗完较薄的热解碳而直接侵蚀碳纤维，造成碳/陶材料的强度不高；第三，目前的碳纤维整体针刺预制体制备技术的无纬布或编织布与网胎交叉叠层复合针刺时，碳纤维布和网胎的厚度较厚，结构和性能上在宏观层面存在不连续的变化，对于刹车材料来说会导致在刹车制动和摩擦过程中随着磨损的进行新的摩擦面会在网胎层和无韦布层之间交替产生，摩擦性能不稳定；在航天耐烧蚀材料中会造成高温烧蚀剥层较明显；在单晶硅提拉炉热场材料会造成硅蒸气剥层明显；第四，碳/碳或碳/陶产品在加工过程中由于存在较多的成股的碳纤维丝束，其韧性较好，毛刺较多，一方面增加了碳材料在车、磨、铣等加工过程的难度，同时也影响了碳材料加工的精度。
因此，基于对上述已有技术方案的分析，本发明提出了一种碳/碳或碳/陶复合材料用高性能纤维针刺结构预制体，以解决上述技术问题。
本发明提供以下几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
图1为本发明实施例提供的高性能碳纤维针刺预制体的制备方法的流程图。如图1所示，本发明实施例提供的高性能碳纤维针刺预制体的制备方法，可以包括如下步骤：
步骤1，对普通长碳纤维丝束进行扩宽处理，以形成纤维丝束在预设范围内的展宽连续长碳纤维。
该步骤1的实施过程可以包括：
1)将普通连续长碳纤维丝束以一定的速度(1～20)m/min通过盛有溶剂(该溶剂具有溶解普通连续长碳纤维丝束表面包浆的作用，即溶解纤维丝束表面的树脂的作用)的液槽中，并确保普通连续长碳纤维经过时完全浸没入溶剂中；其中，溶剂包括但不限于丙酮、异丙醇、乙醇等；
2)将浸润后的普通连续长碳纤维丝束通过烘箱(80～200)℃进行烘干处理，去除普通连续长碳纤维表面的溶剂挥发物；
3)经压缩空气喷射，去除普通连续长碳纤维中的固体残留物(例如包括包浆和溶剂中溶质的残留物)，并迫使普通连续长碳纤维单丝在宽度方向上散开；
4)对普通连续长碳纤维经扩宽辊碾压形成展宽连续长碳纤维，并确保扩宽后展宽连续长碳纤维的宽度在要求的范围内；
5)最后在展宽连续长碳纤维表面喷洒树脂胶，以对展宽连续长碳纤维进行定型。
步骤2，采用步骤1中的展宽连续长碳纤维制备出短切碳纤维网胎。
该步骤2的实施方式为：对步骤1制备得到的展宽连续长碳纤维进行裁切，形成裁切长度为60～150mm的短切碳纤维，对短切碳纤维进行网胎梳理制备得到短切碳纤维网胎。
步骤3，采用展宽连续长碳纤维和短切碳纤维通过针刺，制备出多种类型的单元层，不同类型的单元层在制备过程中所采用的展宽连续长碳纤维布的类型不同。
该步骤3的具体实施过程可以包括：将步骤1中展宽连续长碳纤维采用编织的方式制备出多种类型的碳纤维布，包括：展宽连续长碳纤维平纹布、展宽连续长碳纤维缎纹布、展宽连续长碳纤维无纬布；然后，将各种类型的碳纤维布分别与步骤2中制备的短切碳纤维网胎进行针刺，制备出相应类型的单元层。
步骤4，对相同类型的单元层进行复合针刺，以制备出高性能碳纤维针刺预制体。
该步骤4中，将步骤3制备得到相同类型的单元层以交叉叠层(0°/90°)的形式进行逐层或多层一组进行针刺，循环进行，直至达到高性能碳纤维针刺预制体的产品厚度要求。特别的，单元层采用无纬布时，其单元层的叠层方式为(0°/90°)交叉叠层。
在本发明实施例的一种实现方式中，步骤1所述普通长碳纤维包括3K、6K、12K、18K、24K、48K等规格长碳纤维。
在本发明实施例的一种实现方式中，步骤1的扩宽处理过程中，使得普通连续长碳纤维始终处于紧绷状态，且每根普通连续长碳纤维丝束之间留有预设的间隙，例如间隙≥5mm。
在本发明实施例的一种实现方式中，步骤1中扩宽处理后，展宽连续长碳纤维的宽度为根据产品要求进行调节的，展宽连续长碳纤维的宽度为普通连续长碳纤维丝束宽度的1.2～4.5倍。
在本发明实施例的一种实现方式中，步骤2中制备得到的的短切碳纤维网胎的面密度为20～120g/m2。
基于本发明上述各实施例提供的高性能碳纤维针刺预制体的制备方法，本发明实施例还提供一种高性能碳纤维针刺预制体，该实施例提供的高性能碳纤维针刺预制体为采用上述各实施例提供的制备方法制备得到的。
本发明实施例提供的高性能碳纤维针刺预制体及其制备方法，具体用于制备碳/碳或碳/陶复合材料用高性能纤维针刺结构预制体，尤其是由碳纤维(包括聚丙烯腈基、黏胶基或沥青基)组成的用于航空、轨道交通、汽车等刹车材料预制体，以及航天用耐烧蚀高温结构材料预制体及高温设备用热结构材料预制体。与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)由于扩宽的连续长碳纤维丝束在X-Y面的厚度较薄，即连续长碳纤维在厚度方向较少，因此在针刺过程中刺针的倒刺刺断连续长碳纤维的数量较少，其对连续长碳纤维的损伤不严重。从宏观上讲，连续长碳纤维对预制体的力学强韧作用受针刺作用的影响显著减小。
2)扩宽后的碳纤维丝束较薄，其丝束间的孔隙较小，对于碳/碳材料的CVI制备过程而言，孔隙小且均匀，相应的比表面积就大，高温裂解气通过时固相热解炭容易附着在比表面积小的丝束间孔隙中，显著提升预制体的致密化程度。而碳/陶材料在进行RMI制备过程中，由于前期的碳/碳毛坯热解炭沉积均匀且有相当的厚度，高温下的高活性Si液体或蒸气与均匀分布的热解炭反应，避免了Si对碳纤维的腐蚀，碳/陶材料的纤维强韧作用得到保证。
3)扩宽的碳纤维丝束较薄，与短切碳纤维网胎形成的单元层较薄，宏观上，其孔隙分布较为均匀，沉积的热解炭较为均匀，消减了由于连续长纤维布较厚引起的结构和性能在宏观层面表现出的波动性，即刹车时摩擦性能不稳定的技术问题。由于单元层较薄，其在航天耐烧蚀材料和单晶硅提拉炉热场材料中造成的高温烧蚀剥层现象得到很大缓解。
4)碳/碳或碳/陶产品在加工过程中由于存在较多的成股的碳纤维丝束，其局部韧性较好，周边韧性较差，造成加工时毛刺较多，一方面增加了碳材料在车、磨、铣等加工过程的难度，同时也影响了碳材料加工的精度。通过将成股的碳纤维丝束改进为扩宽的碳纤维扁平状丝束，使得碳纤维内部的孔隙与丝束间的孔隙大小更接近，表现为预制体的孔隙分布均匀，消减了由于成股丝束的存在造成的局部韧性分布不均匀的情况，加工时显著降低了毛刺发生的几率，提高了加工精度和效率。
以下通过一个具体实施例对本发明实施例提供的高性能碳纤维针刺预制体及其制备方法的实施方式进行示意性说明。
该具体实施例提供的高性能碳纤维针刺预制体的制备方法包括如下步骤：
步骤1，对12K普通连续长碳纤维丝束进行扩宽处理，制备12K展宽连续长碳纤维无纬布。该步骤1的具体实施过程包括：
1)将12K普通连续长碳纤维丝束以一定的速度15m/min通过盛有溶剂(该溶剂具有溶解普通连续长碳纤维丝束表面包浆的作用)的液槽中，并确保普通连续长碳纤维经过时完全浸没入溶剂中；其中，溶剂采用乙醇；
2)将浸润后的普通连续长碳纤维丝束通过烘箱200℃进行烘干处理，去除普通连续长碳纤维表面的溶剂挥发物；
3)经压缩空气喷射，去除普通连续长碳纤维中的固体残留物，并迫使普通连续长碳纤维单丝在宽度方向上散开；
4)对普通连续长碳纤维经扩宽辊碾压形成展宽连续长碳纤维，并确保扩宽后展宽连续长碳纤维的宽度在要求的范围内；
5)最后在展宽连续长碳纤维表面喷洒树脂胶，以对展宽连续长碳纤维进行定型。
通过上述步骤1，所制备的12K展宽连续长碳纤维无纬布面密度为80g/m2。
步骤2，制备短切碳纤维网胎；
对步骤1制备得到的展宽连续长碳纤维进行裁切，形成裁切长度为120mm的短切碳纤维，然后对短切碳纤维进行网胎梳理制备得到短切碳纤维网胎。所制备的短切碳纤维网胎的面密度为80g/m2。
步骤3，采用12K展宽连续长碳纤维无纬布和短切碳纤维网胎通过针刺，制备出单元层。
步骤4，对由步骤3制备的单元层进行复合针刺，以制备出高性能碳纤维针刺预制体。
将步骤3制备得到相同类型的单元层以叠层的形式进行逐层或多层一组进行针刺，循环进行，直至达到高性能碳纤维针刺预制体的产品厚度要求。其单元层的叠层方式为(0°/90°)交叉叠层。
该具体实施例中，步骤1的扩宽处理过程中，务必使得普通连续长碳纤维始终处于紧绷状态，且每根普通连续长碳纤维丝束之间留有一定的间隙为10mm。
该具体实施例中，步骤1中扩宽处理的普通连续长碳纤维扩宽后的展宽连续长碳纤维的宽度是可根据产品要求进行调节的，一般为普通连续长碳纤维丝束宽度的2.5倍。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (9)

1.一种高性能碳纤维针刺预制体的制备方法，其特征在于，包括：
步骤1，对普通长碳纤维丝束进行扩宽处理，以形成纤维丝束在预设范围内的展宽连续长碳纤维；
步骤2，采用步骤1中的展宽连续长碳纤维制备出短切碳纤维网胎；
步骤3，采用展宽连续长碳纤维和短切碳纤维通过针刺，制备出多种类型的单元层，不同类型的单元层在制备过程中所采用的展宽连续长碳纤维布的类型不同；
步骤4，对相同类型的单元层进行复合针刺，以制备出高性能碳纤维针刺预制体。
2.根据权利要求1所述的高性能碳纤维针刺预制体的制备方法，其特征在于，所述步骤1包括：
步骤11，将普通连续长碳纤维丝束以预设速度经过盛有溶剂的液槽中，并确保普通连续长碳纤维经过时完全浸没入溶剂中；
步骤12，将浸润后的普通连续长碳纤维丝束通过烘箱进行烘干处理，去除普通连续长碳纤维表面的溶剂挥发物；
步骤13，经压缩空气喷射，去除普通连续长碳纤维中的固体残留物，并迫使普通连续长碳纤维单丝在宽度方向上散开；
步骤14，对普通连续长碳纤维经扩宽辊碾压形成展宽连续长碳纤维，并确保扩宽后展宽连续长碳纤维的宽度在要求的范围内；
步骤15，最后在展宽连续长碳纤维表面喷洒树脂胶，以对展宽连续长碳纤维进行定型。
3.根据权利要求2所述的高性能碳纤维针刺预制体的制备方法，其特征在于，所述对普通长碳纤维丝束进行扩宽处理的工艺参数包括：
普通连续长碳纤维丝束经过液槽的预设速度为：(1～20)m/min；
烘箱进行烘干处理的温度为(80～200)℃。
4.根据权利要求2所述的高性能碳纤维针刺预制体的制备方法，其特征在于，所述液槽中溶剂的作用为：溶解普通连续长碳纤维丝束的表面包浆，即溶解纤维丝束表面的树脂。
5.根据权利要求2所述的高性能碳纤维针刺预制体的制备方法，其特征在于，所述步骤2包括：
对步骤1制备得到的展宽连续长碳纤维进行裁切，形成裁切长度为60～150mm的短切碳纤维，对短切碳纤维进行网胎梳理制备得到短切碳纤维网胎。
6.根据权利要求5所述的高性能碳纤维针刺预制体的制备方法，其特征在于，所述步骤3包括：
步骤31，将步骤1中展宽连续长碳纤维采用编织的方式制备出多种类型的碳纤维布，包括：展宽连续长碳纤维平纹布、展宽连续长碳纤维缎纹布、展宽连续长碳纤维无纬布；
步骤32，将各种类型的碳纤维布分别与步骤2中制备的短切碳纤维网胎进行针刺，制备出相应类型的单元层。
7.根据权利要求6所述的高性能碳纤维针刺预制体的制备方法，其特征在于，所述步骤4包括：
将步骤3制备得到相同类型的单元层以交叉叠层(0°/90°)的形式进行逐层或多层一组进行针刺，循环进行，直至达到高性能碳纤维针刺预制体的产品厚度要求。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的高性能碳纤维针刺预制体的制备方法，其特征在于，
所述步骤1的扩宽处理过程中，使得普通连续长碳纤维始终处于紧绷状态，且每根普通连续长碳纤维丝束之间留有预设的间隙；
所述步骤1中扩宽处理后，展宽连续长碳纤维的宽度为根据产品要求进行调节的，展宽连续长碳纤维的宽度为普通连续长碳纤维丝束宽度的1.2～4.5倍；
所述步骤2中制备得到的的短切碳纤维网胎的面密度为20～120g/m2。
9.一种高性能碳纤维针刺预制体，其特征在于，所述高性能碳纤维针刺预制体为采用如权利要求1～8中任一项所述的高性能碳纤维针刺预制体的制备方法制备得到的。
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