一种含有功能单元的纤维增强多层复合带制造技术

本实用新型专利技术涉及一种含有功能单元的纤维增强多层复合带，解决了现有技术纤维增强多层复合带材不含功能单元、纤维直接增强高性能树脂材料界面结合性差的技术问题。本实用新型专利技术提供一种含有功能单元的纤维增强多层复合带，由纤维增强薄层、功能单元和树脂材料层构成，纤维增强薄层中设有功能单元，纤维增强薄层的一侧或者两侧设有树脂材料层，树脂材料层为多层树脂基体，纤维增强薄层和多层树脂基体中的树脂为热塑性树脂材料，相邻两层热塑性树脂材料层通过热熔胶树脂层粘合在一起，多层树脂基体中至少含有两层热塑性树脂材料层。本实用新型专利技术可广泛应用于复合材料技术领域。

【技术实现步骤摘要】
一种含有功能单元的纤维增强多层复合带
本技术涉及复合材料
，具体涉及一种含有功能单元的纤维增强多层复合带。
技术介绍
现在所生产的纤维增强带产品，多数是由一种纤维通过牵引作用，经过一种树脂基体的预浸摸头进行浸渍，然后通过压辊成型。或者在展纱完整的纤维丝表面粘合或者挤出单一熔融树脂基体，通过压辊成型。起初，预浸带被广泛的运用在航空航天事业中，特别是在制造飞机螺旋桨及机翼，机身的重要材料，可以说这种材料的应用直接关系到一个国家航空工业的发展水平。通过复合材料研究和加工成型技术的不断发展，在交通运输、国防、海工装备等领域也都得到广泛应用。但是由于纤维增强多层复合带通常是被用于大型设备的关键部件，所以对关键部件带材使用的健康监测就成为重点，目前所生产的带材不含功能单元，实现不了带材应用过程中的实时监测；另外，目前纤维增强树脂材料通过由常见的通用性树脂组成，还没有得到界面结合性能良好的纤维增强高性能带材产品，因此限制了带材的使用领域。
技术实现思路
本技术的目的就是为了克服上述现有技术的不足，提供一种含有功能单元的、纤维增强多层复合带界面结合性好的纤维增强多层复合带。本技术解决技术问题所采用的技术方案是：一种含有功能单元的纤维增强多层复合带，由纤维增强薄层、功能单元和树脂材料层构成，纤维增强薄层由纤维、树脂和功能单元组成，树脂材料层为多层树脂基体，纤维增强薄层和多层树脂基体中的树脂为热塑性树脂材料，多层树脂基体中至少含有两层不同热塑性树脂材料层，相邻两层不同的热塑性树脂材料层通过热熔胶树脂层粘合在一起；纤维增强薄层的一侧或者两侧设有树脂材料层，纤维增强薄层中与树脂材料层相邻的热塑性树脂为同一种热塑性树脂，树脂材料层与纤维增强薄层的一侧或者两侧通过加热熔合在一起。优选的，纤维为玻璃纤维或碳纤维；功能单元是由电缆线，或者光纤组成。优选的，热塑性树脂为PE、PP、PVDF、PA、PPS、PEEK其中一种。优选的，带厚度为0.8～5mm，带宽为100～500mm。优选的，纤维增强薄层厚度为0.2～0.5mm，所述功能单元数为10～50根。本技术的有益效果：本技术提供了一种特别适用于工业应用的含有功能单元的多层纤维增强复合材料带，且在通用性能树脂的基础上引入高性能树脂，拓宽应用领域。(1)带材中含有功能单元，可通过信号传输来检测带材使用情况，可达到智能监测的效果。功能单元包含光纤和电缆，可作为传输信号和传感元件应用，通过光或电沿着通路传递，获得沿着长度方向的相关被测物理量，通过合理的布设传输网络可实现结构的整理健康监测。如当激光脉冲在光纤中传输时，由于光纤中含有各种杂质，导致激光和光纤分子出现相互作用，从而产生瑞利、拉曼和布里渊这三种散射光。如光纤沿线被测物理量发生变化，将引起散射光的频率发生偏移，可利用光时域反射技术分析上述频移信号，获取被测物理量(如温度、应变等)的大小、时间及空间信息。(2)通过多层复合的平板模具挤出多层复合材料，针对不同的使用条件进行材料组合设计及与特殊工艺相结合，再通过与纤维增强薄层带熔合为一体，结果在通用性能树脂的基础上引入高性能树脂，拓宽应用领域。附图说明图1是本技术的纤维增强薄层的俯视图结构示意图；图2是本技术的主视剖面图的结构示意图；图3是本技术的工艺流程图。图中标记：1.纤维增强薄层，2.功能单元，3.纤维纱架，4.展纱设备，5.引出设备，6.浸渍模具，7.平板模头，8.压辊，9.牵引设备，10.收卷设备，11.浸渍模头，12.挤出机，13.树脂材料层，14.热熔胶树脂层。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本技术作进一步说明，以助于理解本技术的内容。本技术中所使用的方法如无特殊规定，均为常规的生产方法；所使用的原料，如无特殊规定，均为常规的市售产品。实施例1由图1～3所示，本技术的一种含有功能单元的纤维增强多层复合带的制备工艺，步骤包括：1)纤维放纱将纤维增强薄层1的玻璃纤维放入纤维纱架3放纱，纤维纱架3放纱张力在5N。2)纤维束展纱步骤1)中的玻璃纤维经过放纱后，再经展纱设备4进行纤维束的展纱，得展纱后的纤维纱；3)功能单元引入功能单元电缆线2经引出设备5引出，电缆线引出张力为5N；将功能单元电缆线2与步骤2)中展纱后的玻璃纤维混合，带宽300mm，玻璃纤维分布在整个带宽范围内，得功能单元电缆线2与玻璃纤维混合物，功能单元电缆线2根据带宽布置10根。4)浸渍将步骤3)中的功能单元电缆线2与玻璃纤维混合物放入浸渍模头11的浸渍模具6中，与挤出机12挤出的PE树脂一起加热熔融，加热温度高于PE树脂熔点8℃，进行浸渍，浸渍后成厚度为0.2mm的带，制得带有功能单元的纤维增强PE薄层13。5)粘合树脂材料层将PE和热熔胶树脂、PA组合，通过共挤平板模头7熔融挤出PA-热熔胶树脂-PE多层复合材料，多层共挤平板模头7挤出速度为3m/min，树脂材料层为3层，每两层不同的热塑性树脂中间通过热熔胶树脂层14粘合，每种树脂挤出温度高于每种挤出树脂熔点8℃，经过共挤平板模头7挤出，形成的树脂材料层13；通过不同的热塑性材料PA、PE组合设计，实现不同材料的复合组合，通过与纤维增强薄层带熔合为一体，结果在通用性能树脂的基础上引入高性能树脂，拓宽应用领域。上述树脂材料层13与步骤4)纤维增强PE薄层1的一侧通过加热熔合在一起，形成纤维增强PE薄层-PE-热熔胶树脂-PA，在牵引设备9的牵引作用下进入压辊8，牵引的速度为3m/min，热压熔合制成整体带材，热压熔熔合温度高于PE树脂熔点6℃，制得一侧粘合多层复合树脂的纤维增强薄层。6)辊压成型、收卷过程将步骤5)中一侧粘合多层复合树脂的纤维增强薄层，通过压辊8成型后，在收卷设备10处进行收卷，制得含有功能单元的纤维增强多层复合材料带；上述含有功能单元的纤维增强多层复合材料带中：带层结构为纤维增强PE薄层-PE-热熔胶树脂-PA，纤维含量60％，带材厚度0.8mm。7)将步骤6)中制得的含有功能单元的纤维增强多层复合材料带，展带，在步骤5)所述纤维增强薄层的另一侧粘合树脂材料层13，选用热塑性材料PE与PPS组合，重复步骤5)～步骤6)，制得含有功能单元的纤维增强多层复合材料带二；上述含有功能单元的纤维增强多层复合材料带二中：带层结构为PPS-热熔胶树脂-PE-纤维增强PE薄层-PE-热熔胶树脂-PA，纤维含量40％，带材厚度2mm。8)将步骤7)中的所述含有功能单元的纤维增强多层复合材料带二，展带后，选用热塑性材料PA与PEEK组合，重复步骤5)～步骤6)，制得含有功能单元的纤维增强多层复合材料带三；上述含有功能单元的纤维增强多层复合材料带三中：带层结构为PPS-热熔胶树脂-PE-纤维增强PE薄层-PE-热熔胶树脂-PA-PA-热熔胶树脂-PEEK，纤维含量20％，带材厚度5mm。复合材料带、复合材料带二、复合材料带三，性能检测结果见表1和表2。表1复合材料带剥离强度性能检测结果表2复合材料带性能检测结果性能指标复合材料带一复合材料带二复合材料带三拉伸强度＞758MPa＞758MPa＞758MPa拉伸模量＞27GPa＞27GPa＞27GPa断裂伸长率＞2.8MPa＞2.8MPa＞2.8M本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含有功能单元的纤维增强多层复合带，其特征在于，由纤维增强薄层、功能单元和树脂材料层构成，所述纤维增强薄层由纤维、树脂和所述功能单元组成，所述树脂材料层为多层树脂基体，所述纤维增强薄层和所述多层树脂基体中的树脂为热塑性树脂材料，所述多层树脂基体中至少含有两层不同热塑性树脂材料层，所述相邻两层不同的热塑性树脂材料层通过热熔胶树脂层粘合在一起；所述纤维增强薄层的一侧或者两侧设有所述树脂材料层，所述纤维增强薄层中与所述树脂材料层相邻的热塑性树脂为同一种热塑性树脂，所述树脂材料层与所述纤维增强薄层的一侧或者两侧通过加热熔合在一起。

【技术特征摘要】
1.一种含有功能单元的纤维增强多层复合带，其特征在于，由纤维增强薄层、功能单元和树脂材料层构成，所述纤维增强薄层由纤维、树脂和所述功能单元组成，所述树脂材料层为多层树脂基体，所述纤维增强薄层和所述多层树脂基体中的树脂为热塑性树脂材料，所述多层树脂基体中至少含有两层不同热塑性树脂材料层，所述相邻两层不同的热塑性树脂材料层通过热熔胶树脂层粘合在一起；所述纤维增强薄层的一侧或者两侧设有所述树脂材料层，所述纤维增强薄层中与所述树脂材料层相邻的热塑性树脂为同一种热塑性树脂，所述树脂材料层与所述纤维增强薄层的一侧或者两侧通过加热熔合在一起。2.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：王森，王晓欣，时晨，于志猛，慈胜宗，孙晓林，
申请(专利权)人：威海纳川管材有限公司，
类型：新型
国别省市：山东,37