一種超高分子量聚乙烯纖維緯編針織復(fù)合材料的制造方法與流程

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本發(fā)明屬于復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種超高分子量聚乙烯纖維緯編針織復(fù)合材料的制造方法。

背景技術(shù)：

超高分子量聚乙烯纖維是繼芳綸纖維和碳纖維后的一種高性能的有機(jī)熱塑性纖維，由于其高強(qiáng)度、耐腐蝕、低密度、良好的沖擊韌性等優(yōu)點(diǎn)不斷受到人們的關(guān)注。但是，由于超高分子量聚乙烯纖維與樹脂的界面粘結(jié)性差這一缺點(diǎn)限制了它的發(fā)展。隨著對(duì)纖維表面處理的研究逐漸成熟，超高分子量聚乙烯纖維在復(fù)合材料中的應(yīng)用大大增加。

目前，復(fù)合材料主要是由編織、非織造、針織和機(jī)織等紡織結(jié)構(gòu)作為增強(qiáng)體，其中對(duì)針織復(fù)合材料的研究主要是對(duì)經(jīng)編針織物的研究較多，對(duì)緯編針織符合材料的研究還不夠充分。

紡織復(fù)合材料以質(zhì)輕、剛性好、強(qiáng)度高等特性，得到了廣泛的應(yīng)用。復(fù)合材料在使用過(guò)程中容易出現(xiàn)分層現(xiàn)象一直是復(fù)合材料研究的一個(gè)方面，分層現(xiàn)象的出現(xiàn)影響材料使用時(shí)的安全性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種超高分子量聚乙烯纖維緯編針織復(fù)合材料的制造方法。

本發(fā)明解決所述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是，提供一種超高分子量聚乙烯纖維緯編針織復(fù)合材料的制造方法，其特征在于所述方法包括以下步驟：

(1)將超高分子量聚乙烯纖維進(jìn)行防靜電和加捻的現(xiàn)有技術(shù)處理，然后用現(xiàn)有技術(shù)中的緯編針織物制造方法進(jìn)行織造，形成超高分子量聚乙烯纖維緯編針織物，其組織結(jié)構(gòu)為緯平針組織、1+1羅紋組織或畦編組織；

(2)對(duì)針織物用液態(tài)氧化法或等離子體法進(jìn)行改性處理；所述液態(tài)氧化法是將針織物浸漬于質(zhì)量比為重鉻酸鉀溶液:水:濃硫酸＝7:12:150的溶液中3-10分鐘后，取出，洗滌，烘干；所述等離子體法是用低溫氬等離子體對(duì)針織物處理1-3min后，取出，洗滌，烘干；

(3)采用[0/90]ns的對(duì)稱鋪層方式鋪放針織物；所述[0/90]ns是0°方向鋪放一層，90°方向鋪放一層，此兩層是一個(gè)循環(huán)，n表示循環(huán)數(shù)；

所述樹脂溶液是100質(zhì)量份的環(huán)氧樹脂和10-40質(zhì)量份的固化劑。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果在于：本發(fā)明通過(guò)對(duì)超高分子量聚乙烯纖維緯編針織物進(jìn)行表面處理，增加了針織物與樹脂之間的粘結(jié)強(qiáng)度，改善了增強(qiáng)體自身強(qiáng)度的利用率，提高了復(fù)合材料的力學(xué)性能。同時(shí)采用抗沖擊性好的緯編組織，克服了復(fù)合材料在低速?zèng)_擊載荷下層板分層現(xiàn)象的出現(xiàn)，提高了復(fù)合材料使用時(shí)的安全性。

制造出的超高分子量聚乙烯纖維緯編復(fù)合材料在使用過(guò)程中不易出現(xiàn)分層現(xiàn)象的，基體與樹脂粘結(jié)性能好、強(qiáng)度高、耐腐蝕好。

具體實(shí)施方式

下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明提供了一種超高分子量聚乙烯纖維緯編針織復(fù)合材料的制造方法，其特征在于所述方法包括以下步驟：

(1)將超高分子量聚乙烯纖維進(jìn)行防靜電和加捻的現(xiàn)有技術(shù)處理，然后用現(xiàn)有技術(shù)中的緯編針織物制造方法進(jìn)行織造，形成超高分子量聚乙烯纖維緯編針織物(簡(jiǎn)稱針織物)，其組織結(jié)構(gòu)為緯平針組織、1+1羅紋組織或畦編組織，優(yōu)選緯平針組織；所述超高分子量聚乙烯纖維為由180-300根單絲復(fù)合而成的復(fù)合長(zhǎng)絲；

(2)對(duì)針織物用液態(tài)氧化法或等離子體法進(jìn)行改性處理；所述液態(tài)氧化法是將針織物浸漬于質(zhì)量比為重鉻酸鉀溶液：水：濃硫酸＝7:12:150的溶液中3-10分鐘后，取出，洗滌，烘干；所述等離子體法是用低溫氬等離子體對(duì)針織物處理1-3min后，取出，洗滌，烘干，優(yōu)選1.5min。

(3)采用[0/90]ns的對(duì)稱鋪層方式鋪放針織物，層數(shù)為4-8層，優(yōu)選8層；所述[0/90]ns是0°方向鋪放一層，90°方向鋪放一層，這樣兩層是一個(gè)循環(huán)，n表示循環(huán)數(shù)。

(4)按要求鋪放好針織物后，在其上粘結(jié)市售真空膜，在真空膜的一側(cè)留有進(jìn)料口，另一側(cè)留有抽氣口；閉合進(jìn)料口，然后從抽氣口對(duì)真空膜進(jìn)行抽真空處理；將真空膜內(nèi)空氣抽走后打開進(jìn)料口，將進(jìn)料口處的進(jìn)料管插入樹脂溶液中，繼續(xù)抽真空，在氣壓差的作用下，樹脂溶液被吸入真空膜內(nèi)，樹脂溶液對(duì)針織物浸潤(rùn)完全后，封閉進(jìn)料口和抽氣口進(jìn)行固化，固化溫度為18℃-25℃，固化時(shí)間為15-24h，得到超高分子量聚乙烯纖維緯編針織復(fù)合材料。所述樹脂溶液是100質(zhì)量份的環(huán)氧樹脂和10-40質(zhì)量份的固化劑。所述環(huán)氧樹脂為GCC-135環(huán)氧樹脂、環(huán)氧乙烯基酯樹脂、雙酚A改性環(huán)氧樹脂、JN9001環(huán)氧甲基丙烯酸乙烯基酯樹脂或聚鄰苯二甲酸二丙烯脂中的至少一種；所述固化劑為GCC-137固化劑、過(guò)氧化二苯甲酰、丙酮、過(guò)氧化甲乙酮或環(huán)烷酸鈷液中的至少一種。

實(shí)施例1

選用由267根單絲組成的超高分子量聚乙烯復(fù)合長(zhǎng)絲，進(jìn)行防靜電和加捻處理，選用緯平針組織織造，得到針織物；

按照重鉻酸鉀溶液:水:濃硫酸＝7:12:150的質(zhì)量比配制溶液，對(duì)針織物進(jìn)行改性處理5min；

GCC-135環(huán)氧樹脂100份，GCC-137藍(lán)色固化劑30份，按[0/90]4s的對(duì)稱鋪層方式鋪放針織物8層；在真空、20℃條件下固化24h，得到超高分子量聚乙烯纖維緯編針織復(fù)合材料。

實(shí)施例2

選用180根單絲的超高分子量聚乙烯復(fù)合長(zhǎng)絲，進(jìn)行防靜電和加捻處理，選用緯平針組織織造，得到針織物；

按照重鉻酸鉀溶液:水:濃硫酸＝7:12:150的質(zhì)量比配制溶液，對(duì)針織物進(jìn)行改性處理3min；

環(huán)氧乙烯基酯樹脂100份，聚鄰苯二甲酸二丙烯脂20份，過(guò)氧化二苯甲酰1.2份，丙酮1.5份，織物按[0/90]ns的對(duì)稱鋪層方式鋪放針織物8層；在真空24℃條件下固化20h，得到超高分子量聚乙烯纖維緯編針織復(fù)合材料。

實(shí)施例3

選用180根單絲的超高分子量聚乙烯復(fù)合長(zhǎng)絲，進(jìn)行防靜電和加捻處理，選用緯平針組織織造，得到針織物；

利用低溫氧等離子體對(duì)針織物進(jìn)行改性處理；

雙酚A改性環(huán)氧樹脂100份，GCC-137固化劑35份，織物按[0/90]4s的對(duì)稱鋪層方式鋪放緯編針織物8層；真空20℃條件下固化22h，得到超高分子量聚乙烯纖維緯編針織復(fù)合材料。