【技术实现步骤摘要】
本申请涉及复合材料，尤其涉及一种干纤维自动铺放材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、先进树脂基复合材料具有高比强、高比模、耐腐蚀、耐疲劳、性能可设计等优势，已经作为重要材料在航空航天领域得到广泛应用。考虑到材料和工艺成本问题，自动化、整体化和低成本制造技术已成为当今复合材料制造发展的主流趋势。基于此现状，国外将自动铺放技术和液态成型技术的优点结合起来，发展了基于自动铺放的干纤维液体成型高韧复合材料技术，该技术正处于迅速发展的阶段，形成了相应的材料牌号，如hexcel公司的solvey公司的针对大型军民用机翼、尾翼壁板类制件开展了典型件制造验证，针对该技术开展了相应的铺放材料研制和工艺研究，在大型客机的主承力结构制件上开展了工艺验证、静力及装机考核，并初步实现了装机应用，获得了较高的性价比，成为了近年来先进树脂基复合材料领域值得密切关注的新发展方向之一。我国目前未开展针对干纤维自动铺放材料的相关系统研究，国产干纤维自动铺放材料商品化牌号尚属空白，亟需开展相关工作，满足国内航空用复合材料领域的低成本、高性能的迫切需求。
2、现有的自动铺放液体成型工艺干纤维主要存在以下问题：干纤维由于内聚力较差容易分层，造成分切过程中劈丝、起毛的现象，且分切后宽度偏大，导致自动铺放过程中出丝卡顿，预制体较蓬松；进一步导致在液体成型过程中，复合材料的厚度和树脂含量难以控制。
技术实现思路
1、(1)要解决的技术问题
2、本申请提供了一种干纤维自动铺放材料及其制备方法和应用，要解决
3、(2)技术方案
4、第一方面，本申请提供了一种干纤维自动铺放材料的制备方法，包括：
5、将纤维缠绕在纱筒上，经过金属辊进入槽体，将配制的第一乳液/悬浮液倒入槽体内对纤维进行一次处理，使树脂成分进入纤维束内部，过烘道烘干后得到第一状态纤维；其中，所述第一乳液/悬浮液包括树脂、表面活性剂和溶剂；
6、将所述第一状态纤维展开至一定宽度，展宽后的纤维经过金属辊进入槽体，将配制的第二乳液/悬浮液倒入槽体内对纤维进行二次处理，使树脂成分保留在纤维束外侧表面，过烘道烘干后得到第二状态纤维；其中，所述第二乳液/悬浮液包括树脂、表面活性剂和溶剂；
7、将所述第二状态纤维收紧、调整宽度至最终干纤维带的期望宽度，通过热压辊将单根纤维粘结成所需宽度的纤维带，并维持调节后的宽度；
8、采用热压辊和加热板将网纱与纤维复合，控制上下表面温度，调节复合速度、压辊间隙，控制网纱含量和干纤维自动铺放材料面密度；
9、将复合后的干纤维带分切成特定宽度的干纤维带或干纤维丝束，并收卷。
10、更进一步地，所述纤维包括碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维中的一种或多种；其中，所述碳纤维包括t300级、t700级、t800级、t1100级、高模型或其他系列中的一种或多种，结构形式包括单向带、织物。
11、更进一步地，所述树脂包括未交联或部分交联或完全交联或改性的环氧树脂、聚酯树脂、乙烯基酯树脂、双马树脂、热塑性树脂中的一种或多种；所述表面活性剂包括十二烷基苯磺酸钠、聚乙二醇醚、聚氧乙烯乙基醚或其他表面活性剂中的一种或多种；所述溶剂包括水、乙醇或其他溶剂中的一种或多种。
12、更进一步地，所述一次处理和所述二次处理的表面活性剂含量为0.5％～2％，含浸速度为1m/min～10m/min，压辊间隙为0.1mm～1mm，烘道温度为70℃～200℃。
13、更进一步地，所述第一状态纤维的展开方式包括加热辊展开、超声辊震动展开中的一种或两种。
14、更进一步地，所述网纱为纤维毡，采用熔融纺丝、静电纺丝或湿法成网工艺制造；所述网纱包括聚酰胺、聚醚酰亚胺、聚苯醚、聚苯硫醚、聚砜、聚醚砜、酚酞型聚醚砜、聚氨酯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二酯或其混合物或共聚物；所述网纱的网丝直径为1μm～50μm，网纱面密度为2g/m2～20g/m2。
15、更进一步地，热压温度为80℃～200℃；纤维面密度为80g/m2～300g/m2；所述第一状态纤维的表面重量增加量为纤维面密度的0.5％～5％；所述第二状态纤维的表面重量增加量为纤维面密度的0.5％～15％；网纱与纤维复合的上下表面温度为60℃～150℃，复合速度为1m/min～10m/min，压辊间隙为0.1mm～1mm，网纱含量为纤维面密度的1％～15％；网纱使用单面复合形式或双面复合形式。
16、更进一步地，所述干纤维自动铺放材料面密度为85g/m2～400g/m2；分切后的特定宽度的干纤维带宽度为75mm、150mm、300mm，特定宽度的干纤维丝束宽度为3.175mm、6.35mm、12.7mm。
17、第二方面，本申请提供了一种干纤维自动铺放材料，基于如上所述的干纤维自动铺放材料的制备方法得到。
18、第三方面，本申请提供了一种如上所述的干纤维自动铺放材料的制备方法得到的干纤维自动铺放材料或如上所述的干纤维自动铺放材料在复合材料领域中的应用。
19、(3)有益效果
20、本申请的上述技术方案具有如下优点：
21、本申请第一方面提供的干纤维自动铺放材料的制备方法，可得到适用于自动铺放工艺且具有良好工艺性的干纤维自动铺放材料，进而实现高性能复合材料的低成本稳定制造。
22、可以理解的是，上述第二方面和第三方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。
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1.一种干纤维自动铺放材料的制备方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的干纤维自动铺放材料的制备方法，其特征在于，所述纤维包括碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维中的一种或多种；其中，所述碳纤维包括T300级、T700级、T800级、T1100级、高模型或其他系列中的一种或多种，结构形式包括单向带、织物。
3.如权利要求1所述的干纤维自动铺放材料的制备方法，其特征在于，所述树脂包括未交联或部分交联或完全交联或改性的环氧树脂、聚酯树脂、乙烯基酯树脂、双马树脂、热塑性树脂中的一种或多种；所述表面活性剂包括十二烷基苯磺酸钠、聚乙二醇醚、聚氧乙烯乙基醚或其他表面活性剂中的一种或多种；所述溶剂包括水、乙醇或其他溶剂中的一种或多种。
4.如权利要求1所述的干纤维自动铺放材料的制备方法，其特征在于，所述一次处理和所述二次处理的表面活性剂含量为0.5％～2％，含浸速度为1m/min～10m/min，压辊间隙为0.1mm～1mm，烘道温度为70℃～200℃。
5.如权利要求1所述的干纤维自动铺放材料的制备方法，其特征在于，所述第一
6.如权利要求1所述的干纤维自动铺放材料的制备方法，其特征在于，所述网纱为纤维毡，采用熔融纺丝、静电纺丝或湿法成网工艺制造；所述网纱包括聚酰胺、聚醚酰亚胺、聚苯醚、聚苯硫醚、聚砜、聚醚砜、酚酞型聚醚砜、聚氨酯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二酯或其混合物或共聚物；所述网纱的网丝直径为1μm～50μm，网纱面密度为2g/m2～20g/m2。
7.如权利要求1所述的干纤维自动铺放材料的制备方法，其特征在于，热压温度为80℃～200℃；纤维面密度为80g/m2～300g/m2；所述第一状态纤维的表面重量增加量为纤维面密度的0.5％～5％；所述第二状态纤维的表面重量增加量为纤维面密度的0.5％～15％；网纱与纤维复合的上下表面温度为60℃～150℃，复合速度为1m/min～10m/min，压辊间隙为0.1mm～1mm，网纱含量为纤维面密度的1％～15％；网纱使用单面复合形式或双面复合形式。
8.如权利要求1所述的干纤维自动铺放材料的制备方法，其特征在于，所述干纤维自动铺放材料面密度为85g/m2～400g/m2；分切后的特定宽度的干纤维带宽度为75mm、150mm、300mm，特定宽度的干纤维丝束宽度为3.175mm、6.35mm、12.7mm。
9.一种干纤维自动铺放材料，其特征在于，基于如权利要求1至8任一项所述的干纤维自动铺放材料的制备方法得到。
10.如权利要求1至8任一项所述的干纤维自动铺放材料的制备方法得到的干纤维自动铺放材料或如权利要求9所述的干纤维自动铺放材料在复合材料领域中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种干纤维自动铺放材料的制备方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的干纤维自动铺放材料的制备方法，其特征在于，所述纤维包括碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维中的一种或多种；其中，所述碳纤维包括t300级、t700级、t800级、t1100级、高模型或其他系列中的一种或多种，结构形式包括单向带、织物。
3.如权利要求1所述的干纤维自动铺放材料的制备方法，其特征在于，所述树脂包括未交联或部分交联或完全交联或改性的环氧树脂、聚酯树脂、乙烯基酯树脂、双马树脂、热塑性树脂中的一种或多种；所述表面活性剂包括十二烷基苯磺酸钠、聚乙二醇醚、聚氧乙烯乙基醚或其他表面活性剂中的一种或多种；所述溶剂包括水、乙醇或其他溶剂中的一种或多种。
4.如权利要求1所述的干纤维自动铺放材料的制备方法，其特征在于，所述一次处理和所述二次处理的表面活性剂含量为0.5％～2％，含浸速度为1m/min～10m/min，压辊间隙为0.1mm～1mm，烘道温度为70℃～200℃。
5.如权利要求1所述的干纤维自动铺放材料的制备方法，其特征在于，所述第一状态纤维的展开方式包括加热辊展开、超声辊震动展开中的一种或两种。
6.如权利要求1所述的干纤维自动铺放材料的制备方法，其特征在于，所述网纱为纤维毡，采用熔融纺丝、静电纺丝或湿法成网工艺制造；所述网纱包括聚酰...
【专利技术属性】
技术研发人员：钟翔屿，刘寒松，彭公秋，张连旺，包建文，白钰，逯佳慧，
申请(专利权)人：中国航空制造技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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