一種含正負(fù)45度方向碳纖維長(zhǎng)絲的全碳纖維無緯布的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
:
[0001]本實(shí)用新型涉及一種全碳纖維無瑋布，尤其是一種含正負(fù)45度方向碳纖維長(zhǎng)絲的全碳纖維無瑋布。
【背景技術(shù)】
:
[0002]碳纖維具有高強(qiáng)度、高模量、密度低、耐腐蝕和耐摩擦等優(yōu)良性能，廣泛應(yīng)用于航空航天、國(guó)防軍事和體育用品等領(lǐng)域。碳纖維針刺無瑋布具有生產(chǎn)效率高，成布性能及外觀好的特點(diǎn)，其產(chǎn)品在增強(qiáng)材料、耐高溫耐腐蝕材料、抗靜電包裝材料和發(fā)熱材料以及土木建筑、橋梁增強(qiáng)、加固等方面有很好的應(yīng)用。
[0003]將碳纖維短絲通過梳理或氣流成網(wǎng)后通過針刺工藝將纖維加固制備碳纖維無瑋布是我國(guó)目前比較普遍采用的工藝。但因碳纖維是脆性材料，針刺過程對(duì)短纖維的損傷較大，使針刺碳纖維無瑋布的機(jī)械性能降低。
[0004]公開號(hào)為CN203451788U的實(shí)用新型專利提出一種土工碳纖維無瑋布的制備方法，將只有經(jīng)線編制的碳纖維布由左向右排列在一起，由定型經(jīng)紗將他們連接在一起制成碳纖維布，接著在碳纖維布的上面或上下兩面針刺復(fù)合土工布層。相對(duì)于單純的纖維網(wǎng)針刺制備的無瑋布，該法制備的無瑋布在徑向上強(qiáng)力有所增加，但在其他方向沒有增強(qiáng)效果，因此無瑋布力學(xué)強(qiáng)度各向異性明顯。
【實(shí)用新型內(nèi)容】:
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種抗扭強(qiáng)度較好、對(duì)角線方向強(qiáng)度較佳、強(qiáng)度各向異性差異較小且綜合力學(xué)性能優(yōu)良的含正負(fù)45度方向碳纖維長(zhǎng)絲的全碳纖維無瑋布。
[0006]所述全碳纖維無瑋布由碳纖維網(wǎng)胎和碳纖維長(zhǎng)絲構(gòu)成，具體為從下至上依次由碳纖維網(wǎng)胎、負(fù)45度方向碳纖維長(zhǎng)絲、碳纖維網(wǎng)胎、O度方向碳纖維長(zhǎng)絲、碳纖維網(wǎng)胎、正45度方向碳纖維長(zhǎng)絲以及碳纖維網(wǎng)胎疊加構(gòu)成；
[0007]所述碳纖維網(wǎng)胎由30_100mm長(zhǎng)的短纖維構(gòu)成；
[0008]所述碳纖維網(wǎng)胎和碳纖維長(zhǎng)絲通過刺針的上下針刺作用，使碳纖維網(wǎng)胎中的短纖維帶入碳纖維長(zhǎng)絲中，從而彼此固結(jié)在一起；
[0009]優(yōu)選的，所述的短纖維為3K、6K、12K、24K、48K碳纖維中的一種或兩種以上的組合；
[0010]優(yōu)選的，所述的碳纖維網(wǎng)胎的面密度為30-260g/m2，厚度為0.5_5mm ;
[0011]優(yōu)選的，兩層碳纖維網(wǎng)胎間碳纖維長(zhǎng)絲的厚度為0.2-2mm。
[0012]優(yōu)選的，所述無瑋布產(chǎn)品的針刺密度為50-500針/cm2，面密度為80_800g/m2，厚度為 3_25mm。
[0013]有益效果:
[0014]在本實(shí)用新型所述的全碳纖維無瑋布由纖維網(wǎng)胎和碳纖維長(zhǎng)絲疊加構(gòu)成，纖維網(wǎng)由于未經(jīng)預(yù)針刺作用，減小了刺針對(duì)纖維的損傷程度，引入碳纖維長(zhǎng)絲之后，經(jīng)過刺針作用將短纖維沿厚度方向帶入碳纖維長(zhǎng)絲中，使得短切纖維與長(zhǎng)絲纖維之間相互糾纏，增加了長(zhǎng)絲和短切纖維之間的摩擦阻力，增強(qiáng)了無瑋布的層間強(qiáng)度。另外由于所制備的無瑋布中含正負(fù)45度方向的碳纖維長(zhǎng)絲，與只含有O度方向長(zhǎng)絲的無瑋布相比，所述無瑋布的各向力學(xué)性能有所提尚。
【附圖說明】
:
[0015]圖1碳纖維長(zhǎng)絲方向示意圖
[0016]其中，1-0°方向碳纖維長(zhǎng)絲2-正45°方向碳纖維長(zhǎng)絲3-負(fù)45°方向碳纖維長(zhǎng)絲;
[0017]圖2含正負(fù)45度方向長(zhǎng)絲的全碳纖維無瑋布切面結(jié)構(gòu)示意圖
[0018]其中，1-正45°方向碳纖維長(zhǎng)絲2-0°方向碳纖維長(zhǎng)絲3-負(fù)45°方向碳纖維長(zhǎng)絲4-碳纖維網(wǎng)胎5-刺針。
【具體實(shí)施方式】
:
[0019]下面給出本發(fā)明的具體實(shí)施例。這些具體實(shí)施例僅用于進(jìn)一步敘述本發(fā)明，并不限制本發(fā)明申請(qǐng)的權(quán)利要求保護(hù)范圍。
[0020]實(shí)施例1:
[0021]如圖2所示，一種含正負(fù)45度方向碳纖維長(zhǎng)絲的全碳纖維無瑋布，由碳纖維網(wǎng)胎和碳纖維長(zhǎng)絲疊加構(gòu)成，從下至上依次為碳纖維網(wǎng)胎4、負(fù)45度方向碳纖維長(zhǎng)絲3、碳纖維網(wǎng)胎4、0度方向碳纖維長(zhǎng)絲2、碳纖維網(wǎng)胎4、正45度方向碳纖維長(zhǎng)絲I以及碳纖維網(wǎng)胎4 ;碳纖維網(wǎng)胎和碳纖維長(zhǎng)絲通過刺針5的上下針刺作用，使碳纖維網(wǎng)胎中的短纖維帶入碳纖維長(zhǎng)絲中，從而彼此固結(jié)在一起。
[0022]碳纖維網(wǎng)胎由50mm長(zhǎng)的短纖維構(gòu)成，所述50mm長(zhǎng)的短纖維放入烘箱內(nèi)加熱到90攝氏度，保溫14小時(shí)，取出纖維并在其表面噴灑水分，使其保持3%的濕度，經(jīng)開松和鋪網(wǎng)加工成碳纖維網(wǎng)，碳纖維網(wǎng)經(jīng)過刺輥壓實(shí)作用制備成面密度為100g/m2、厚度為Imm的碳纖維網(wǎng)胎；
[0023]在O度方向平行排列的碳纖維長(zhǎng)絲的上表面上引入碳纖維網(wǎng)胎，再在上表面碳纖維網(wǎng)胎的上表面引入正45度方向的碳纖維長(zhǎng)絲，并在正45度方向的碳纖維長(zhǎng)絲的上表面再引入碳纖維網(wǎng)胎，通過刺針向下帶入纖維的針刺作用，構(gòu)成上復(fù)合層；
[0024]對(duì)稱的在O度方向碳纖維長(zhǎng)絲下表面引入碳纖維網(wǎng)胎，再在碳纖維網(wǎng)胎的下表面，引入負(fù)45度方向的碳纖維長(zhǎng)絲，并在負(fù)45度方向的碳纖維長(zhǎng)絲的下表面再引入碳纖維網(wǎng)胎，并進(jìn)行向上帶入纖維的針刺作用，構(gòu)成下復(fù)合層(如圖1，2所示)；
[0025]針刺密度為200針/cm2，其中，每層碳纖維網(wǎng)胎的厚度為1mm，兩層碳纖維網(wǎng)胎間碳纖維長(zhǎng)絲的厚度為0.8mm，這時(shí)的含正負(fù)45度方向長(zhǎng)絲的全碳纖維無瑋布的總厚度為
6.4mm，面密度為 240g/m2。
[0026]實(shí)施例2
[0027]一種含正負(fù)45度方向碳纖維長(zhǎng)絲的全碳纖維無瑋布，由碳纖維網(wǎng)胎和碳纖維長(zhǎng)絲疊加構(gòu)成，從下至上依次為碳纖維網(wǎng)胎、負(fù)45度方向碳纖維長(zhǎng)絲、碳纖維網(wǎng)胎、O度方向碳纖維長(zhǎng)絲、碳纖維網(wǎng)胎、正45度方向碳纖維長(zhǎng)絲以及碳纖維網(wǎng)胎；碳纖維網(wǎng)胎和碳纖維長(zhǎng)絲通過刺針的上下針刺作用，使碳纖維網(wǎng)胎中的短纖維帶入碳纖維長(zhǎng)絲中，從而彼此固結(jié)在一起。
[0028]將65mm長(zhǎng)的短纖維制備成面密度為150g/m2、厚度為1.2mm的碳纖維網(wǎng)胎；
[0029]在O度方向平行排列的碳纖維長(zhǎng)絲的上表面引入碳纖維網(wǎng)胎，再在上表面碳纖維網(wǎng)胎的上表面引入正45度方向的碳纖維長(zhǎng)絲，并在正45度方向的碳纖維長(zhǎng)絲的上表面再引入碳纖維網(wǎng)胎，通過刺針向下帶入纖維的針刺作用，構(gòu)成上復(fù)合層；
[0030]對(duì)稱的在O度方向碳纖維長(zhǎng)絲下表面引入碳纖維網(wǎng)胎，再在碳纖維網(wǎng)胎的下表面，引入負(fù)45度方向的碳纖維長(zhǎng)絲，并在負(fù)45度方向的碳纖維長(zhǎng)絲的下表面再引入碳纖維網(wǎng)胎，并進(jìn)行向上帶入纖維的針刺作用，構(gòu)成下復(fù)合層(如圖1，2所示)；
[0031 ] 針刺密度為250針/cm2，使碳纖維網(wǎng)胎中的短纖維帶入碳纖維長(zhǎng)絲中，從而彼此固結(jié)在一起，每層網(wǎng)胎的厚度為1.2mm，兩層碳纖維網(wǎng)胎間碳纖維長(zhǎng)絲的厚度為1mm，這時(shí)的含正負(fù)45度方向長(zhǎng)絲的全碳纖維無瑋布的總厚度為7.8mm，面密度為280g/m2。
[0032]實(shí)施例3
[0033]—種含正負(fù)45度方向長(zhǎng)絲的全碳纖維無瑋布，由纖維網(wǎng)胎和碳纖維長(zhǎng)絲疊加構(gòu)成，從下至上依次為碳纖維網(wǎng)胎、負(fù)45度方向碳纖維長(zhǎng)絲、碳纖維網(wǎng)胎、O度方向碳纖維長(zhǎng)絲、碳纖維網(wǎng)胎、正45度方向碳纖維長(zhǎng)絲以及碳纖維網(wǎng)胎；碳纖維網(wǎng)胎和碳纖維長(zhǎng)絲通過刺針的上下針刺作用，使碳纖維網(wǎng)胎中的短纖維帶入碳纖維長(zhǎng)絲中，從而彼此固結(jié)在一起。
[0034]將70mm長(zhǎng)的短纖維制備成面密度為200g/m2、厚度為1.5mm的碳纖維網(wǎng)胎；
[0035]在O度方向平行排列的碳纖維長(zhǎng)絲的上表面引入碳纖維網(wǎng)胎，再在上表面碳纖維網(wǎng)胎的上表面引入正45度方向的碳纖維長(zhǎng)絲，并在正45度方向的碳纖維長(zhǎng)絲的上表面再引入碳纖維網(wǎng)胎，通過刺針向下帶入纖維的針刺作用，構(gòu)成上復(fù)合層；
[0036]對(duì)稱的在O度方向碳纖維長(zhǎng)絲下表面引入碳纖維網(wǎng)胎，再在碳纖維網(wǎng)胎的下表面，引入負(fù)45度方向的碳纖維長(zhǎng)絲，并在負(fù)45度方向的碳纖維長(zhǎng)絲的下表面再引入碳纖維網(wǎng)胎，并進(jìn)行向上帶入纖維的針刺作用，構(gòu)成下復(fù)合層(如圖1，2所示)；
[0037]針刺密度為300針/cm2，使碳纖維網(wǎng)胎中的短纖維帶入碳纖維長(zhǎng)絲中，從而彼此糾纏在一起，此時(shí)，每層碳纖維網(wǎng)胎的厚度為1.5mm，每層碳纖維長(zhǎng)絲厚度為1mm，含正負(fù)45度方向長(zhǎng)絲的全碳纖維無瑋布的總厚度為9_，面密度為310g/m2。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種含正負(fù)45度方向碳纖維長(zhǎng)絲的全碳纖維無瑋布，其特征在于，所述全碳纖維無瑋布由碳纖維網(wǎng)胎和碳纖維長(zhǎng)絲疊加構(gòu)成，從下至上依次為碳纖維網(wǎng)胎、負(fù)45度方向碳纖維長(zhǎng)絲、碳纖維網(wǎng)胎、O度方向碳纖維長(zhǎng)絲、碳纖維網(wǎng)胎、正45度方向碳纖維長(zhǎng)絲以及碳纖維網(wǎng)胎；所述碳纖維網(wǎng)胎和碳纖維長(zhǎng)絲通過刺針的上下針刺作用，使碳纖維網(wǎng)胎中的短纖維帶入碳纖維長(zhǎng)絲中，從而彼此固結(jié)在一起。2.如權(quán)利要求1所述的一種含正負(fù)45度方向碳纖維長(zhǎng)絲的全碳纖維無瑋布，其特征在于，所述碳纖維網(wǎng)胎由30-100mm長(zhǎng)的短纖維構(gòu)成。3.如權(quán)利要求2所述的一種含正負(fù)45度方向碳纖維長(zhǎng)絲的全碳纖維無瑋布，其特征在于，所述短纖維為3K、6K、12K、24K、48K碳纖維中的至少一種。4.如權(quán)利要求1所述的一種含正負(fù)45度方向碳纖維長(zhǎng)絲的全碳纖維無瑋布，其特征在于，所述碳纖維網(wǎng)胎的面密度為30-260g/m2，厚度為0.5_5mm。5.如權(quán)利要求1所述的一種含正負(fù)45度方向碳纖維長(zhǎng)絲的全碳纖維無瑋布，其特征在于，所述碳纖維長(zhǎng)絲的厚度為0.2-2mm。6.如權(quán)利要求1所述的一種含正負(fù)45度方向碳纖維長(zhǎng)絲的全碳纖維無瑋布，其特征在于，所述針刺的針刺密度為50-500針/cm2。7.如權(quán)利要求1所述的一種含正負(fù)45度方向碳纖維長(zhǎng)絲的全碳纖維無瑋布，其特征在于，所述全碳纖維無瑋布的面密度為80-800g/m2。8.如權(quán)利要求1所述的一種含正負(fù)45度方向碳纖維長(zhǎng)絲的全碳纖維無瑋布，其特征在于，所述全碳纖維無瑋布的厚度為3-25mm。
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種含正負(fù)45度方向碳纖維長(zhǎng)絲的全碳纖維無緯布，由碳纖維網(wǎng)胎層和碳纖維長(zhǎng)絲層構(gòu)成，從下至上依次由碳纖維網(wǎng)胎層、負(fù)45度方向纖維長(zhǎng)絲層、纖維網(wǎng)胎層、0度方向纖維長(zhǎng)絲層、碳纖維網(wǎng)胎層、正45度方向纖維長(zhǎng)絲層以及碳纖維網(wǎng)胎層疊加構(gòu)成；碳纖維網(wǎng)胎層和碳纖維長(zhǎng)絲層通過刺針的上下針刺作用連接，增加了長(zhǎng)絲和短切纖維之間的摩擦阻力，增強(qiáng)了無緯布的層間強(qiáng)度。另外由于所制備的無緯布中含正負(fù)45度方向的碳纖維長(zhǎng)絲，與只含有0度方向長(zhǎng)絲的無緯布相比，所述無緯布的各向力學(xué)性能有所提高。
【IPC分類】D04H13/00
【公開號(hào)】CN204715011
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520188300
【發(fā)明人】楊朝坤, 趙曉明
【申請(qǐng)人】趙曉明
【公開日】2015年10月21日
【申請(qǐng)日】2015年3月31日