一种碳纤维布制造技术

本发明专利技术提供了一种碳纤维布。该碳纤维布是由经纱和纬纱编织而成；其中，所述经纱和纬纱均含有有机纤维丝，所述有机纤维丝为聚亚苯基砜纤维丝和/或聚苯硫醚纤维丝。本发明专利技术还提供了一种复合材料，其是由上述的碳纤维布与聚苯硫醚复合而成。本发明专利技术的技术方案通过在碳纤维布中添加有机纤维丝，可以提高碳纤维布与聚苯硫醚的界面相容性，提高碳纤维布/聚苯硫醚复合材料的力学性能。特别当有机纤维丝是聚亚苯基砜/双酚A型聚砜复合纤维丝时，可以在碳纤维聚苯硫醚复合材料的制备过程，通过聚亚苯基砜/双酚A型聚砜复合纤维丝的熔融引导聚苯硫醚浸润碳纤维布，提高两者的界面相容性，提高复合材料的机械性能。

【技术实现步骤摘要】
一种碳纤维布
本专利技术涉及一种碳纤维布，属于纺织材料

技术介绍
碳纤维具有低密度、高比强度和比模量、耐高温、抗化学腐蚀、高热导、低热膨胀等优良特性，同时具有高抗冲击性能，故由其制成的复合材料常具有优异的综合性能。研究发现，相比传统成型方法制备的短碳纤维增强材料，碳纤维布复合材料的纤维含量可以很高，同时拉伸强度和模量也可提高一个数量级。聚苯硫醚(PPS)被称为第六大特种工程塑料，具有优良的热稳定性、良好的电绝缘性、耐腐蚀性和自阻燃性，并且能通过挤出法、连续层压、自动化纤维/带材铺层法、软外壳模塑及注射模塑法等加工，所以广泛应用于汽车、电子电器和航空航天等各个领域，市场需求量剧增。采用碳纤维布对PPS增强可有效提高PPS的力学性能，如拉伸强度和韧性，同时也能改善耐热性。目前碳纤维布增强PPS材料已应用于汽车、航空航天、军工、机械等许多领域。但是，碳纤维布与PPS的相容性差，PPS不能完全的浸润碳纤维布。碳纤维布增强PPS复合材料成型后，在碳纤维布的表面会出现空隙和缺陷，影响复合材料的机械强度，导致复合材料的强度达不到理想的效果。申请号为200910155010.1的专利公开了一种抗冲击复合材料用碳纤维混杂织物，是将碳纤维丝和有机纤维丝混合编织而成，可以提高碳纤维复合材料的韧性，提高其抗冲击性能。但没有提到可以改善碳纤维和PPS的粘结性。申请号为201610579342.2的专利公开了一种制备碳纤维织物增强聚苯硫醚热塑性复合材料的方法，是将碳纤维布先浸入环氧树脂的丙酮溶液中进行预处理，在与PPS薄膜热压形成预浸料，预浸料在于PPS薄膜交替叠放，在一定温度和压力下制备出碳纤维织物增强聚苯硫醚热塑性复合材料。这种方法使得碳纤维丝与聚苯硫醚基体的界面黏附力通过环氧树脂的过渡作用得到改善，但由于环氧树脂和PPS的界面粘附力本身也不强，且碳纤维布在环氧树脂中也不能完全浸润，所以改善效果不够明显。
技术实现思路
鉴于上述现有技术存在的缺陷，本专利技术的目的是提供一种碳纤维布，能够提高碳纤维布和PPS的相容性、界面黏附力，从而提高碳纤维布增强PPS复合材料的机械性能。本专利技术的目的通过以下技术方案得以实现：一种碳纤维布，其是由经纱和纬纱编织而成；其中，所述经纱和纬纱均含有有机纤维丝，所述有机纤维丝为聚亚苯基砜纤维丝和/或聚苯硫醚纤维丝。上述的碳纤维布中，碳纤维布是指有碳纤维编织而成的二维材料，可以增强复合材料的机械强度；经纱是指沿织机长度方向延伸的纱，与经纱垂直的称为纬纱。经纱和纬纱是由多根的一种或多种纤维丝混编制得，纤维丝具体如玻璃纤维丝、碳纤维丝和有机纤维丝。为了提高碳纤维复合材料的机械强度，优选经纱中含有10根以上碳纤维丝。碳纤维丝是以PAN、沥青和纤维素为原料经过氧化、碳化和表面上浆处理后的碳纤维单丝经过并丝得到的一维碳纤维束。上述的碳纤维布中，有机纤维丝是指用有机聚合物为原料通过溶解或熔融制成纺丝原液，在经过纺丝，清洗牵伸干燥等工艺制备而成。本专利技术中，聚亚苯基砜纤维丝和/或聚苯硫醚纤维丝即是由聚亚苯基砜、聚苯硫醚这样两种聚合物纺丝制得的。聚苯硫醚是聚合物分子主链中带有苯硫基的热塑性树脂，能提供材料在溶液和电解液中的耐溶剂性、阻燃性、耐热性和刚性的性能；聚亚苯基砜，简称PPSU，是由对聚苯硫与过乙酸反应制得的基本树脂组成，能提高耐溶剂性好、刚性和韧性好，耐高温性、耐热氧化性、耐腐蚀性。添加此类有机纤维丝能提高碳纤维布与基体树脂特别是聚苯硫醚的粘结性。上述的碳纤维布中，优选的，所述经纱包含至少两根的碳纤维丝和至少一根的有机纤维丝；所述纬纱为至少一根的有机纤维丝。上述的碳纤维布中，优选的，所述经纱中，所述经纱采用的有机纤维丝的根数为：不超过有机纤维丝纤度/碳纤维丝的纤度×碳纤维丝的根数-2后向下取整得到的整数，且最多不超过碳纤维丝的根数。上述的碳纤维布中，有机纤维丝的根数是有要求的，有机纤维丝的根数太少，达不到增强碳纤维布和基体材料的粘结性的作用；有机纤维丝的根数太多，单位面积上碳纤维丝的根数变少，碳纤维复合材料的强度不够，且成本提高。上述的碳纤维布中，有机纤维丝可以在经纱的内侧，也可以在经纱的外侧，同样的，在有机纤维丝数量不少于2时，有机纤维丝同样可以任意排布；优选的，所述经纱中，有机纤维丝中的至少一根位于经纱的外侧，且在有机纤维丝数量大于等于2时，有机纤维丝中的至少一根位于经纱的内侧。上述的碳纤维布中，在将有机纤维丝放在外侧或者内外侧都放的效果较好。上述的碳纤维布中，在制备树脂基复合材料时，有机纤维丝同树脂接触后在碳纤维丝上熔融，具有诱导树脂浸润碳纤维丝的作用。而按上述条件排布有机纤维丝和碳纤维丝，有助于提高树脂浸润碳纤维丝的程度，从而提高复合材料的性能。上述的碳纤维布中，优选的，所述经纱中，所用碳纤维丝的纤度为66-800g/1000m，所用有机纤维丝的纤度为碳纤维丝的纤度的50％-200％。上述的碳纤维布中，优选的，所用有机纤维丝的纤度为碳纤维丝的纤度的50％-100％；进一步优选60％-90％；所用碳纤维丝的纤度为100-600g/1000m。上述的碳纤维布中，经纱所用的有机纤维丝的纤度为碳纤维丝的纤度的50％-200％。根据具体实施方案，所用有机纤维丝的纤度为碳纤维丝的纤度的50％-100％，进一步优选60％-90％，也就是说，在本申请中，100％-200％这个幅度内的有机纤维丝也是可以使用的，但是较好的情况是选择有机纤维丝的纤度为碳纤维丝的纤度的50％-100％这个幅度；因为当有机纤维丝的纤度大于碳纤维丝的纤度的100％，会影响编织速度，并且编织物会弯曲变形；当有机纤维丝的纤度小于碳纤维丝的纤度的50％，有机纤维丝太细，达不到增强碳纤维布和基体材料的粘结性的作用。上述的碳纤维布中，优选的，所述纬纱中，所述纬纱采用的有机纤维丝的根数为：不超过有机纤维丝纤度/碳纤维丝的纤度×碳纤维丝的根数向下取整得到的整数。上述的碳纤维布中，纬纱中，过多的有机纤维丝不会提高产品的性能和品质，却增加成本。上述的碳纤维布中，优选的，相邻纬纱之间的间距可以为4-9mm；更优选的，相邻纬纱之间的间距为4-6mm；进一步优选的为5mm。本专利技术采用的碳纤维布可以先将碳纤维丝和有机纤维丝按照相应的位置排列混编成一串经纱或者纬纱，然后按照一般的编织工艺制得，具体如用经纱和纬纱以有梭或无梭织机加工而成的碳纤维布。上述的碳纤维布中，纬纱用有机纤维丝主要的作用在于维持碳纤维布的横向尺寸、形状，纬纱用有机纤维丝的纤度太大，则会造成碳纤维布中经纱和纬纱会弯曲不笔直，并降低了碳纤维布平整性；太小则强度低，不利于保持尺寸、形状；优选的，所述纬纱中，所用有机纤维丝的纤度为碳纤维丝的纤度的80％-150％。更优选的，所用有机纤维丝的纤度为碳纤维丝的纤度的100％-130％。本申请中，从实用性上考虑，碳纤维丝的纤度为66-800g/1000m。纤度是表征纤维材料的粗细程度的指标，一般通过测定纤维单位长度的质量来表征。优选的，碳纤维丝的纤度为100-600g/1000m。上述的碳纤维布中，优选的，在所述经纱中，所用的有机纤维丝为聚亚苯基砜/双酚A型聚砜复合纤维丝。上述的碳纤维布中，优选的，所述纬纱中，所用的有机纤维丝为聚苯硫醚纤维丝。上述的碳纤维布本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳纤维布，其是由经纱和纬纱编织而成；其中，所述经纱和纬纱均含有有机纤维丝，所述有机纤维丝为聚亚苯基砜纤维丝和/或聚苯硫醚纤维丝。

【技术特征摘要】
1.一种碳纤维布，其是由经纱和纬纱编织而成；其中，所述经纱和纬纱均含有有机纤维丝，所述有机纤维丝为聚亚苯基砜纤维丝和/或聚苯硫醚纤维丝。2.根据权利要求1所述的碳纤维布，其中，所述经纱包含至少两根的碳纤维丝和至少一根的有机纤维丝；所述纬纱为至少一根的有机纤维丝。3.根据权利要求2所述的碳纤维布，其中，所述经纱中，所述经纱采用的有机纤维丝的根数为：不超过有机纤维丝纤度/碳纤维丝的纤度×碳纤维丝的根数-2后向下取整得到的整数，且最多不超过碳纤维丝的根数。4.根据权利要求2所述的碳纤维布，其中，所述经纱中，有机纤维丝中的至少一根位于经纱的外侧，且在有机纤维丝数量大于等于2时，有机纤维丝中的至少一根位于经纱的内侧。5.根据权利要求1-4任一项所述的碳纤维布，其中，所述经纱中，所用碳纤维丝的纤度为66-800g/1000m，所用有机纤维丝的纤度为碳纤维丝的纤度的50％...

【专利技术属性】
技术研发人员：严兵，许文前，郎鸣华，刘成，赵清新，何定军，
申请(专利权)人：江苏澳盛复合材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32