一种近似各向同性柔性复合材料及制备方法技术

本发明专利技术涉及复合材料领域，具体涉及一种近似各向同性柔性复合材料及制备方法。柔性复合材料由纤维承力单元和薄膜整体热压而成，所述复合材料的纤维承力单元由三组复合纤维长丝组成，纤维长丝接触位置通过热塑性包缠纱热熔固定。本专利采用一种由三组互成角度长丝呈三角形均匀分布的平面承力结构作柔性复合材料的承力层，因此柔性复合材料具有近似各向同性的特点。这种承力层沿着各方向承载能力较为均匀，无论受力方向是否与长丝方向一致，柔性复合材料不存在明显的抵御剪切破坏的薄弱方向。即便是由较稀薄的承力层制备的柔性复合材料也具有较好的结构稳定性。也具有较好的结构稳定性。也具有较好的结构稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种近似各向同性柔性复合材料及制备方法


[0001]本专利技术涉及复合材料领域，具体涉及一种近似各向同性柔性复合材料及制备方法。

技术介绍

[0002]飞艇用柔性复合材料一般使用0
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两系统、相互垂直的长丝机织物作承力层，这种正交结构的平面织物能在长丝方向上有效地传递载荷，但若受力方向与长丝方向不一致时，柔性复合材料抵抗变形和破坏的能力将大幅下降，特别45
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方向。此外，当柔性复合材料受到法向外力冲击时，受力处材料易出现应力集中。因此由0
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机织物制成的柔性复合材料在受到斜向外力时、法向外力时，柔性复合材料易发生破坏。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题
[0004]本专利技术提供一种近似各向同性柔性复合材料及制备方法，以解决平面两向机织物作承力层的柔性复合材料各向异性这一问题。
[0005]为解决技术问题本专利技术采用的技术方案
[0006]一种近似各向同性柔性复合材料，由纤维承力单元和薄膜整体热压而成，所述复合材料的纤维承力单元由三组复合纤维长丝组成，纤维长丝接触位置通过热塑性包缠纱热熔固定。
[0007]进一步地，所述三组复合纤维长丝呈等边三角形均匀分布。
[0008]进一步地，所述复合纤维长丝为包缠结构，是由包缠纱包覆芯纱而成。
[0009]进一步地，所述薄膜为聚氟乙烯膜、聚偏二氟乙烯膜，尼龙膜，乙烯/乙烯醇共聚膜或尼龙/乙烯/乙烯醇共挤出膜。
[0010]一种近似各向同性柔性复合材料制备方法，包括步骤如下：
[0011]S1：柔性复合材料承力结构单元成型过程，经纱I等间距平行排列；经纱I排列完毕后，经纱II在经纱I的上方等间距平行排列，经纱I与经纱II排列间距相等；间距范围为0.5cm～4.0cm，经纱I和经纱II组成一个呈60
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夹角的纱网；
[0012]S2：经纱I和经纱II分别通过一组梳栉实现等间距排列和定位；
[0013]S3：在经纱I和经纱II的重叠位置处铺设一根纬纱，其中第一根纬纱铺设在经纱重叠位置的上方，第二根纬纱铺设在经纱重叠位置的下方，依次重复排列；纬纱通过一组梳栉实现等间距排列和定位；
[0014]S4：通过压辊热压铺设、定位完毕的纱网，使经、纬纱重叠位置包缠在长丝外表面的聚乙烯醇缩甲醛或聚氨基甲酸酯纤维发生热熔粘合，实现承力单元成型，随即承力单元经过压辊冷却定形，卷绕成卷；
[0015]S5：将承力单元与柔性复合材料薄膜进行整体热压，包缠在长丝外表面的聚乙烯醇缩甲醛或聚氨基甲酸酯纤维再次发生热熔，与薄膜热压粘合成为一个整体，完成柔性复
合材料制备成型。
[0016]进一步地，所述S5的热压温度为90℃～150℃。
[0017]本专利技术获得的有益效果
[0018]本专利技术提供一种近似各向同性柔性复合材料及制备方法，采用一种较为简便方法实现柔性材料力学性能近似各向同性，较现用的0
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两系统机织物柔性复合材料，具有无明显的抵御剪切破坏的薄弱方向，柔性复合材料在周向上的受力变形均匀，柔性复合材料具有较好的结构稳定性。
附图说明
[0019]图1：近似各向同性的柔性复合材料示意图；
[0020]图2：近似各向同性的柔性复合材料的承力单元的结构示意图；
[0021]图3：包缠结构的纤维长丝；
[0022]其中：1
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薄膜，2
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承力单元，3
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经纱I，4
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经纱II，5
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纬纱，6
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芯纱，7
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包缠纱。
具体实施方式
[0023]本专利采用一种由三组互成角度长丝呈三角形均匀分布的平面承力结构作柔性复合材料的承力层，因此柔性复合材料具有近似各向同性的特点。这种承力层沿着各方向承载能力较为均匀，无论受力方向是否与长丝方向一致，柔性复合材料不存在明显的抵御剪切破坏的薄弱方向。受到法向外力冲击时，柔性复合材料在周向上的受力变形较为均匀，不易出现平面两向织物局部应力集中。即便是由较稀薄的承力层制备的柔性复合材料也具有较好的结构稳定性。
[0024]本专利技术采用呈等边三角形均匀分布三组长丝的承力单元作柔性复合材料承力层，实现柔性复合材料拉伸性能的近似各向同性；该柔性复合材料由纤维承力单元和薄膜整体热压而成，柔性复合材料的纤维承力单元由三组无交织、具有热塑性功能复合纤维长丝组成，其中包括两组经纱和一组纬纱，三组复合纤维长丝呈等边三角形均匀分布，纤维长丝接触位置靠热塑性包缠纱实现热熔固定，具有热塑性功能的纤维长丝为包缠结构，其中芯纱为超高分子量聚乙烯纤维、芳香族聚酰胺纤维和全芳族聚酯长丝纤维任意一种，包缠纤维为聚乙烯醇缩甲醛和聚氨基甲酸酯纤维任意一种；柔性复合材料采用的薄膜包括聚氟乙烯膜、聚偏二氟乙烯膜，尼龙膜，乙烯/乙烯醇共聚膜任意一种；气囊材料采用整体热压工艺，柔性复合材料外表光滑、平整，柔性复合材料整体性好，力学性能具有近似各向同性。柔性复合材料承力结构单元成型过程：经纱I等间距平行排列；经纱I排列完毕后，经纱II在经纱I的上方等间距平行排列，经纱I与经纱II等间距排列；间距范围为0.5cm～4.0cm，经纱I和经纱II组成一个呈60
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夹角的纱网；经纱I和经纱II分别通过一组梳栉实现等间距排列和定位；在经纱I和经纱II的重叠位置处铺设一根纬纱，其中第一根纬纱铺设在经纱重叠位置的上方，第二根纬纱铺设在经纱重叠位置的下方，依次重复排列；纬纱通过一组梳栉实现等间距排列和定位；通过压辊热压铺设、定位完毕的纱网，使经、纬纱重叠位置处包缠在长丝外表面的聚乙烯醇缩甲醛或聚氨基甲酸酯纤维发生热熔粘合，实现承力单元成型，随即承力单元经过压辊冷却定形，卷绕成卷；将承力单元与柔性复合材料薄膜进行整体热压，热压温度：90℃～150℃，包缠在长丝外表面的聚乙烯醇缩甲醛或聚氨基甲酸酯纤维发生热熔粘
合，与薄膜热压粘合成为一个整体，完成柔性复合材料制备成型。
[0025]为使本专利技术所提出的技术方案的目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合附图1
‑
3，对本专利技术所提出的技术方案的实施例进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是所提出的技术方案的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本专利技术保护的范围。
[0026]本专利技术就气囊材料为实施例，对近似各向同性柔性复合材料及制备方法做进一步说明。
[0027]实施例1
[0028]气囊材料由聚偏二氟乙烯膜和聚氨基甲酸酯纤维包缠的聚芳酯纤维承力单元组成，其中聚偏二氟乙烯的厚度为50μm，幅宽1.2m，白色。承力单元：聚芳酯纤维为400旦长丝，包缠纱为100本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种近似各向同性柔性复合材料，其特征在于：由纤维承力单元和薄膜整体热压而成，所述纤维承力单元由三组复合纤维长丝组成，所述纤维长丝接触位置通过热塑性包缠纱热熔固定。2.根据权利要求1所述的近似各向同性柔性复合材料，其特征在于：所述三组复合纤维长丝呈等边三角形均匀分布。3.根据权利要求1所述的近似各向同性柔性复合材料，其特征在于：所述复合纤维长丝为包缠结构，是由包缠纱包覆芯纱而成。4.根据权利要求1所述的近似各向同性柔性复合材料，其特征在于：所述薄膜为聚氟乙烯膜、聚偏二氟乙烯膜、尼龙膜、乙烯/乙烯醇共聚膜或尼龙/乙烯/乙烯醇共挤出膜。5.一种近似各向同性柔性复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：柔性复合材料承力结构单元成型过程,经纱Ⅰ等间距平行排列，经纱Ⅱ在经纱Ⅰ的上方等间距平行排列，经纱Ⅰ与经纱Ⅱ排列间距相等，经纱Ⅰ和经纱Ⅱ组成一个呈60
°
夹角的纱网；S2：经纱Ⅰ和经纱Ⅱ分别通过一组梳栉实现等间距排列和定位；S3：在经纱Ⅰ和经纱Ⅱ的重叠位置处铺设一根纬纱，其中第一根纬纱铺设在经纱重叠位...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑磊，刘圣千，郭杰，陈思，石彦超，吴家红，武国军，康建钊，
申请(专利权)人：内蒙合成化工研究所，
类型：发明
国别省市：