CN214655518U - 一种45度碳纱预浸料 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种45度碳纱预浸料，包括碳纱本体，碳纱本体包括彼此呈+45度和‑45度相互交错设置的碳纤维经线和碳纤维纬线，碳纤维经线和碳纤维纬线的连接处设有抗弯曲纤维；抗弯曲纤维以碳纤维经线和碳纤维纬线的连接处为中心环绕设置，并依次连接设置在碳纤维经线和碳纤维纬线上。该45度碳纱预浸料具有较好扭转和弯曲的性能，有效保证了碳纱预浸料的质量。

Description

一种45度碳纱预浸料

技术领域

本实用新型涉及预浸料技术领域，具体涉及一种45度碳纱预浸料。

背景技术

碳纤维预浸料是由碳纤维纱、环氧树脂、离型纸等材料，经过涂膜、热压、冷却、覆膜、卷取等工艺加工而成的复合材料；其广泛应用于钓具、运动器材、体育用品、航空航天等领域，军事上用于制造火箭、导弹、卫星、雷达、防弹车、防弹衣等重要军工产品。

现有的碳纤维预浸料结构中，一般通过0度和90度的碳纤维经纬纱线来提高碳纤维预浸料的力学性能；然而0度和90度为相互垂直的两个方向，其在扭转和弯曲的性能上仍然表现不足，尤其是在碳纤维经纬纱线连接处的位置，进而导致碳纤维预浸料的质量受到影响。

实用新型内容

(一)解决的技术问题

本实用新型提供了一种45度碳纱预浸料，至少有效地解决了现有的碳纤维预浸料一般通过0度和90度的碳纤维经纬纱线来提高碳纤维预浸料的力学性能；然而0度和90度为相互垂直的两个方向，其在扭转和弯曲的性能上仍然表现不足，尤其是在碳纤维经纬纱线连接处的位置，进而导致碳纤维预浸料的质量受到影响的问题。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：一种45度碳纱预浸料，包括碳纱本体，所述碳纱本体包括彼此呈+45度和-45度相互交错设置的碳纤维经线和碳纤维纬线，所述碳纤维经线和所述碳纤维纬线的连接处设有抗弯曲纤维；所述抗弯曲纤维以所述碳纤维经线和所述碳纤维纬线的连接处为中心环绕设置，并依次连接设置在所述碳纤维经线和所述碳纤维纬线上。

如此设置，通过+45度和-45度的碳纤维经线和碳纤维纬线的相互交错设置，使碳纱本体在经线和纬线的受力方向的抵抗变形和破坏的能力得到提升，在一定程度上满足了碳纤维预浸料的力学性能需求，提高了碳纱本体的扭转性能；通过抗弯曲纤维不仅使得碳纤维经线和碳纤维纬线的连接处具有了一定的抗弯曲能力，有效保证碳纱预浸料的质量，而且使得碳纱本体具有轻量的特点。

进一步设置，所述抗弯曲纤维位于所述碳纤维经线和所述碳纤维纬线之间的各部分的长度均相等，且该部分与所述碳纤维经线和所述碳纤维纬线之间的夹角均为45度。

如此设置，在以碳纤维经线和所述碳纤维纬线的连接处为受力中心时，抗弯曲纤维的各个边受力均相等，从而减少应力集中在某一处，进而延长抗弯曲纤维的使用寿命，提高碳纱本体的抗弯曲性能。

进一步设置，所述抗弯曲纤维数量为两个，两个所述抗弯曲纤维分别位于所述碳纤维经线和所述碳纤维纬线的连接处上下两侧。

如此设置，将两个抗弯曲纤维分别叠在所述碳纤维经线和所述碳纤维纬线的连接处的上下两侧，从而使得碳纱本体往两个方向的抗弯曲性能都得到显著提升。

进一步设置，所述碳纤维经线和所述碳纤维纬线外均螺旋缠绕设置有增强纤维，所述增强纤维和所述抗弯曲纤维均为金属纤维。

如此设置，由于金属纤维的断裂比强度较高，因而通过金属纤维不仅提高碳纤维经线和碳纤维纬线自身的抗弯曲能力，同时也提高了两者连接处的抗弯曲能力，从而进一步提高碳纱本体的整体抗弯曲性能。

进一步设置，所述抗弯曲纤维外包裹设置有PU弹性层。

如此设置，PU弹性层具有优异的弹性和韧性，使抗弯曲纤维在扭转和弯曲的性能得到提升，从而提高其荷载和形变能力，进而延长其使用寿命。

进一步设置，所述PU弹性层和所述碳纤维经线外均包裹设有抗拉伸层，所述增强纤维位于所述抗拉伸层和所述碳纤维经线之间，所述碳纤维纬线与所述碳纤维经线结构相同。

如此设置，通过抗拉伸层提高碳纱本体整体的抗拉伸能力，减少形变作用的影响，延长碳纱预浸料的使用寿命。

进一步设置，所述抗拉伸层外设有耐磨层。

如此设置，通过耐磨层增加抗拉伸层的耐磨性，延长其使用寿命。

(三)有益效果

与现有技术相比，本实用新型提供的45度碳纱预浸料，具备以下有益效果：

该45度碳纱预浸料通过+45度和-45度的碳纤维经线和碳纤维纬线的相互交错设置，使碳纱本体在经线和纬线的受力方向的抵抗变形和破坏的能力得到提升，在一定程度上满足了碳纤维预浸料的力学性能需求，提高了碳纱本体的扭转性能；通过抗弯曲纤维不仅使得碳纤维经线和碳纤维纬线的连接处具有了一定的抗弯曲能力，有效保证碳纱预浸料的质量，而且使得碳纱本体具有轻量的特点；而抗弯曲纤维位于碳纤维经线和碳纤维纬线之间的各部分的长度均相等，且该部分与碳纤维经线和碳纤维纬线之间的夹角均为45度，当碳纤维经线和所述碳纤维纬线的连接处在弯曲的时候，抗弯曲纤维的受力均相等，从而减少应力的集中，提高碳纱本体的抗弯曲性能，延长抗弯曲纤维的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为单根碳纤维经线的部分剖面结构示意图；

图3为抗弯曲纤维的内部结构示意图。

附图中：1、碳纤维经线；2、碳纤维纬线；3、抗弯曲纤维；4、增强纤维；5、PU弹性层；6、抗拉伸层；7、耐磨层。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1、图2和图3所示，其中，图1为本实用新型的整体结构示意图，图2为单根碳纤维经线的部分剖面结构示意图，图3为抗弯曲纤维的内部结构示意图。

本实用新型提供的一种45度碳纱预浸料，包括碳纱本体，碳纱本体由彼此呈+45度和-45度的碳纤维经线1和碳纤维纬线2相互交错编织而成，碳纤维经线1和碳纤维纬线2相同；碳纤维经线1和碳纤维纬线2的连接处设有抗弯曲纤维3，抗弯曲纤维3以碳纤维经线1和碳纤维纬线2的连接处为中心环绕设置，并依次贴合在碳纤维经线1和碳纤维纬线2上。如此，通过+45度和-45度的碳纤维经线1和碳纤维纬线2的相互交错设置，使碳纱本体在经线和纬线的受力方向的抵抗变形和破坏的能力得到提升，在一定程度上满足了碳纤维预浸料的力学性能需求，提高了碳纱本体的扭转性能；通过抗弯曲纤维3不仅使得碳纤维经线1和碳纤维纬线2的连接处具有了一定的抗弯曲能力，有效保证碳纱预浸料的质量，而且使得碳纱本体具有轻量的特点。

进一步地，抗弯曲纤维3位于碳纤维经线1和碳纤维纬线2之间的各部分的长度均相等，且该部分与碳纤维经线1和碳纤维纬线2之间的夹角均为45度；具体的，抗弯曲纤维3首尾相连形成一个正方形结构，其位于碳纤维经线1和碳纤维纬线2之间的各部分，即，其四个边长长度均相等，且每个边长与与碳纤维经线1和碳纤维纬线2之间的夹角均为45度。如此，在以碳纤维经线1和碳纤维纬线2的连接处为受力中心时，抗弯曲纤维3的各个边受力均相等，从而减少应力集中在某一处，进而延长抗弯曲纤维3的使用寿命，提高碳纱本体的抗弯曲性能。

进一步地，抗弯曲纤维3数量为两个，将两个抗弯曲纤维3分别层叠铺设在碳纤维经线1和碳纤维纬线2的连接处的上下两侧，从而使得碳纱本体往两个方向的抗弯曲性能都得到显著提升。

在碳纤维经线1和碳纤维纬线2外均螺旋缠绕有增强纤维4，其中增强纤维4和抗弯曲纤维3均为银纤维的金属纤维；由于金属纤维的断裂比强度较高，因而通过金属纤维不仅提高碳纤维经线1和碳纤维纬线2自身的抗弯曲能力，同时也提高了两者连接处的抗弯曲能力，从而进一步提高碳纱本体的整体抗弯曲性能。

而在抗弯曲纤维3外通过粘合剂包裹粘合有PU弹性层5，PU弹性层5具有优异的弹性和韧性，使抗弯曲纤维3在扭转和弯曲的性能得到提升，从而提高其荷载和形变能力，进而延长其使用寿命。

进一步地，PU弹性层5和碳纤维经线1外均通过粘合剂包裹粘合有TPU抗拉伸层6，其中增强纤维4位于抗拉伸层6和碳纤维经线1之间，且碳纤维纬线2与碳纤维经线1结构相同，即，在碳纤维经线1外同样通过粘合剂包裹粘合有TPU抗拉伸层6；利用TPU的耐撕裂性可以有效提高碳纤维经线1、碳纤维纬线2以及抗弯曲纤维3的抗拉伸能力，减少形变作用的影响，进而延长碳纱预浸料的使用寿命。并且在抗拉伸层6外通过粘合剂包裹粘合有硬质树脂耐磨层7，通过硬质树脂耐磨层7来增加抗拉伸层6的耐磨性，延长其使用寿命。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型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，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种45度碳纱预浸料，包括碳纱本体，其特征在于，所述碳纱本体包括彼此呈+45度和-45度相互交错设置的碳纤维经线(1)和碳纤维纬线(2)，所述碳纤维经线(1)和所述碳纤维纬线(2)的连接处设有抗弯曲纤维(3)；所述抗弯曲纤维(3)以所述碳纤维经线(1)和所述碳纤维纬线(2)的连接处为中心环绕设置，并依次连接设置在所述碳纤维经线(1)和所述碳纤维纬线(2)上。

2.根据权利要求1所述的一种45度碳纱预浸料，其特征在于，所述抗弯曲纤维(3)位于所述碳纤维经线(1)和所述碳纤维纬线(2)之间的各部分的长度均相等，且该部分与所述碳纤维经线(1)和所述碳纤维纬线(2)之间的夹角均为45度。

3.根据权利要求2所述的一种45度碳纱预浸料，其特征在于，所述抗弯曲纤维(3)数量为两个，两个所述抗弯曲纤维(3)分别位于所述碳纤维经线(1)和所述碳纤维纬线(2)的连接处上下两侧。

4.根据权利要求3所述的一种45度碳纱预浸料，其特征在于，所述碳纤维经线(1)和所述碳纤维纬线(2)外均螺旋缠绕设置有增强纤维(4)，所述增强纤维(4)和所述抗弯曲纤维(3)均为金属纤维。

5.根据权利要求4所述的一种45度碳纱预浸料，其特征在于，所述抗弯曲纤维(3)外包裹设置有PU弹性层(5)。

6.根据权利要求5所述的一种45度碳纱预浸料，其特征在于，所述PU弹性层(5)和所述碳纤维经线(1)外均包裹设有抗拉伸层(6)，所述增强纤维(4)位于所述抗拉伸层(6)和所述碳纤维经线(1)之间，所述碳纤维纬线(2)与所述碳纤维经线(1)结构相同。

7.根据权利要求6所述的一种45度碳纱预浸料，其特征在于，所述抗拉伸层(6)外设有耐磨层(7)。

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