【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及纤维复合材料，具体为超高分子量聚乙烯纤维机织布与聚双环戊二烯复合方法。
技术介绍
1、超高分子量聚乙烯(uhmwpe)纤维和碳纤维、芳纶纤维三者并称世界三大高性能纤维材料。uhmwpe纤维是密度最小的高性能纤维，其密度在0.97-0.98g/cm3之间，仅为芳纶纤维的2/3，碳纤维的1/2，玻璃纤维的2/5，钢丝的1/8。uhmwpe单丝强度和比强度是当今所有纤维之最，相当于优质钢丝的15倍、芳纶纤维的1.7倍、碳纤维的2.6倍，比模量也远远高于碳纤维外的其他几种高性能纤维。uhmwpe纤维柔性的分子链使其具备良好的弯曲性能，结节、环结强度是芳纶纤维的1.5-2倍，碳纤维的20倍以上，加工性能优异，易于在各种条件下编织成复杂结构的织物。
2、uhmwpe纤维的动静摩擦系数均低于其他几种高性能纤维，抗冲击能力强，且在低温下仍能保持良好的力学性能。与优势相对，uhmwpe纤维存在一定不足，主要体现在以下三点：
3、1、由于uhmwpe纤维表面的高结晶度和非极性，其与树脂的粘结较差，界面结合力不足，受力易发生界面间的断裂、脱粘，导致复合材料的力学性能降低；
4、2、聚乙烯材料的熔点较低，仅在130℃上下，且拉伸条件下uhmwpe纤维的热老化速度较快，因此其最高使用温度一般在80～100℃之间，这限制了其在高温环境中的应用；
5、3、uhmwpe纤维的结构主链不含侧基，分子链之间作用力较弱，且分子链高度取向，在长时间受力情况下分子链间易发生滑移，出现受力下的伸长现象，抗蠕变性
6、聚双环戊二烯(pdcpd)，具有环保、轻量化(密度1.03g/cm3)、优异的物理机械性能、冲击强度优异(悬臂梁缺口冲击强度35kj/m2),温度耐受性好，特别耐低温，即使在-55℃下，性能也不下降，耐腐蚀，耐老化等特点。
7、但是聚双环戊二烯材料还有着如下的缺点：1、弯曲强度70-80mpa、与弯曲模量1.8-2.4gpa不高，导致片型材料要维持整体刚度，需要较厚的厚度。2、成本偏高，在其性能段中，其整体成本没有优势，进而影响其应用的进一步拓展。
8、本专利针对以上缺点，开发一种超高分子量聚乙烯-聚双环戊二烯复合技术。使pdcpd树脂可以与uhmwpe纤维能够实现良好复合不易脱胶。在复合过程中，pdcpd树脂与uhmwpe纤维产生化学键合，一定程度上改善了uhmwpe纤维的耐热性，提高了抗蠕变特性。从而在有限提高成本的情况，大幅提高材料物理性能指标，进而使其拥有性能/成本的综合优势。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供了超高分子量聚乙烯纤维机织布与聚双环戊二烯复合方法。
2、为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：即下属三项主要
技术实现思路
：
3、1、脉冲脱附法：超高分子量聚乙烯纤维机织布表面脱水脱氧处理。
4、超高分子量聚乙烯纤维机织布由超高分子量聚乙烯纤维经过拉伸加捻等工艺后，再经过编织加工为机织布。在加工过程中，机织布表面会附有一定量的水和氧气。其中水含量为万分之1.2-1.6，氧含量为十万分之6-8。如果不予以去除，制备的复合材料内部就会有水和氧气，进而形成空泡与间隙，造成内部结构缺陷，进而影响性能与整体稳定性。
5、因此，需要对超高分子量聚乙烯纤维机织布表面进行脱水脱氧处理，其处理过程分为两步：超高分子量聚乙烯纤维机织布预处理与复合成型前最终处理。
6、由于机织布和水与氧气的结合过程分为两种，一种是相对容易去除的毛细吸附，另一种是相对难以去除的表面吸附。因此需要经过一个特殊的工艺去除，即脉冲置换法。
7、预处理阶段脉冲置换法：将超高分子量聚乙烯纤维机织布剪成合适的大小，以一定的堆叠层数(5-8张)将机织布放置于特制的不锈钢网笼内部，再将网笼置于真空干燥烘箱内。调节烘箱温度为68℃，开启装备有低温冷阱的真空泵，进行真空作业。将机织布表面吸附的水与氧气抽出。用氩气充入真空干燥烘箱内部，充入压力为0.15-0.3个大气压，关闭氩气截门，静止真空干燥烘箱10min。再开启真空阀门，抽真空。如此反复4-6次。可以保证吸附水和氧气的去除率达到97％。
8、复合成型前最终处理：将干燥好的机织布放置于模具中，铺好规定的层数，合上模具压紧密封，往复抽真空回氩气操作4次，使用氩气流(流速1.2-1.6l/min)吹扫30min。最终排除机织布表面的水和氧气。
9、2、复合过程改进。从负压灌注改进到正压灌注。
10、传统纤维复合材料，其纤维与树脂灌注过程往往采用负压灌注方法。将纤维布置于密封袋中，抽取真空，再利用真空袋内部真空吸取树脂，进而完成灌注过程。
11、而此方法不适用于pdcpd树脂，原因在于pdcpd在真空条件下会分解产生气体。导致真空度变低，进而影响吸附树脂过程，产生气泡与结构缺陷。
12、基于此问题，改进了树脂灌注方法，从给模具抽负压，改为模具内部常压，树脂罐加压(1.4-2个大气压)，以高压将树脂压入机织布。由于机织布表面已完全置换为容易离去且不易吸附的氩气，pdcpd树脂与机织布的复合过程十分容易。很难留下气泡和结构缺陷。
13、3、pdcpd固化过程控制。梯度控温逐渐固化法。
14、在固化反应进行时，由于固体聚双环戊二烯pdcpd(密度1.03)与液体双环戊二烯dcpd胶液(密度0.985)之间的密度差，在dcpd胶液固化为pdcpd材料时体积收缩，因此为了避免产生气孔，水口等缺陷。因此要对模具进行针对性设计。
15、请参阅图1-5，模具通过设置两路不同的循环液流道，实现了对模具不同位置的差异化温控。使模具中心位置温度最高，模具从中心向四周温度逐渐降低；型腔边缘设计有专门的冷却通道，其目的是保证边缘温度最低。
16、通过结构设计，可以保证在聚合反应发生时模具中心优先固化，固化过程中收缩，从边缘吸取树脂，然后固化范围逐渐扩张，直至边缘降温区。在固化过程中，边缘降温区，起到了补偿区的作用。因此可以得到一个整体致密的pdcpd复合聚乙烯纤维机织布复合材料。
17、本专利技术提供了超高分子量聚乙烯纤维机织布与聚双环戊二烯复合方法。与现有技术相比具备以下有益效果：
18、该超高分子量聚乙烯纤维机织布与聚双环戊二烯复合方法，通过聚乙烯纤维机织布与聚双环戊二烯复合技术的综合运用，可以得到整体无瑕疵的超高分子量聚乙烯-聚双环戊二烯复合材料。经过超声波探伤，其整体孔隙率小于万分之5。材料整体物理性能均一，不同取向不同区域样品，物理形成差异度小于3％。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.超高分子量聚乙烯纤维机织布与聚双环戊二烯复合方法，其特征在于：下述三项关键技术：
2.根据权利要求1所述的超高分子量聚乙烯纤维机织布与聚双环戊二烯复合方法，其特征在于：所述S1中脉冲置换法，其主要的用途是对超高分子量聚乙烯纤维机织布表面吸附物进行脱附处理，具有如下特征：
3.根据权利要求1所述的超高分子量聚乙烯纤维机织布与聚双环戊二烯复合方法，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的超高分子量聚乙烯纤维机织布与聚双环戊二烯复合固化方法，使用梯度控温法超高分子量聚乙烯纤维机织布与聚双环戊二烯复合固化方法，其具有如下特征：
【技术特征摘要】
1.超高分子量聚乙烯纤维机织布与聚双环戊二烯复合方法，其特征在于：下述三项关键技术：
2.根据权利要求1所述的超高分子量聚乙烯纤维机织布与聚双环戊二烯复合方法，其特征在于：所述s1中脉冲置换法，其主要的用途是对超高分子量聚乙烯纤维机织布表面吸附物进行脱附处理，具有如下特...
【专利技术属性】
技术研发人员：李凯，侍小容，
申请(专利权)人：江苏求实塑业有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。