一种高强度纤维复合材料生产方法与流程

文档序号:35676014发布日期:2023-10-08 06:20阅读:29来源:国知局

本发明属于纤维复合材料,尤其涉及一种高强度纤维复合材料生产方法。


背景技术:

1、高性能纤维是具有特殊的物理化学结构、性能和用途,或具有特殊功能的化学纤维,一般指强度大于17.6cn/dtex,弹性模量在440cn/dtex以上的纤维,高强度纤维复合材料往往需要具备如耐强腐蚀、低磨损、耐高温、耐辐射、抗燃、耐高电压、高强度高模量、高弹性、反渗透、高效过滤、吸附、离子交换、导光、导电以及多种医学功能,这些纤维大都应用于工业、国防、医疗、环境保护和尖端科学各方面。其中高强度高模量的纤维材料在工业生产中用途广

2、现有技术存在的问题是:要想提高纤维材料的结构强度与韧性,除了对纤维材料本身进行改性之外,可以将不同类型的高强度高模量材料组合在一起,形成优势互补,并通过有效的连接方式,依次制备高强度的纤维复合材料。


技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题,本发明提供了一种高强度纤维复合材料生产方法,具备通过混合纤维非织造布层采用芳纶、超高分子量聚乙烯纤维、碳纤维、聚苯醚这几种工程性纤维为主要原料,并添加纳米氟碳制备而成,具有明显的断裂强度优势,且具有优异的耐磨性、耐候性、耐腐蚀性以及抗风浪性能,使用周期长的优点,解决了现有要想提高纤维材料的结构强度与韧性,除了对纤维材料本身进行改性之外,可以将不同类型的高强度高模量材料组合在一起,形成优势互补,并通过有效的连接方式,依次制备高强度的纤维复合材料的问题。

2、本发明是这样实现的,一种高强度纤维复合材料生产方法,包括至少一层混合纤维非织造布层;以及涂覆在所述混合纤维非织造布层的单侧或双侧表面上的涂覆层;所述涂覆层为热塑性聚氨酯弹性体橡胶;所述涂覆层的厚度为1~3mm;按重量份数计,所述混合纤维非织造布层包括如下组分:芳纶25~33份、超高分子量聚乙烯纤维18~27份、碳纤维5~10份、聚苯醚5~6份和纳米氟碳1~3份;将超高分子量聚乙烯纤维、聚苯醚和纳米氟碳混合加热后采用螺杆挤出机挤出,得混合纤维挤出物;其中,螺杆挤出机工作温度为270~290℃;将所述混合纤维挤出物送入纺丝箱进行纺丝,得混合纤维粗长丝;其中,纺丝箱的温度为220~250℃;将所述混合纤维粗长丝进行牵伸,得到混合纤维细长丝,牵伸是采用牵伸机,牵伸压力为0.3~0.5bar,冷却温度为5~15℃;将所述混合纤维细长丝与芳纶和碳纤维进行混纺,得到混合纤维纱线,再将所述混合纤维纱线按照预设的排布规则排布在承载板上,经热轧粘合得所述混合纤维非织造布层;在所述混合纤维非织造布层的单侧或双侧表面上涂覆一层涂覆层,停留5~10分钟,干燥,得到所述高强度纤维复合材料。

3、作为本发明优选的,所述贴合层为聚乙烯、聚丙烯或聚酯中的一种或其任意组合的混合物,所述芳纶为对位芳纶,所述混合纤维非织造布层的面密度为950~1070g/m2。

4、作为本发明优选的,包括如下步骤:

5、s1、将超高分子量聚乙烯纤维、聚苯醚和纳米氟碳混合加热后采用螺杆挤出机挤出,得混合纤维挤出物;其中,螺杆挤出机工作温度为270~290℃;

6、s2、将所述混合纤维挤出物送入纺丝箱进行纺丝,得混合纤维粗长丝;其中,纺丝箱的温度为220~250℃;

7、s3、将所述混合纤维粗长丝进行牵伸,得到混合纤维细长丝,牵伸是采用牵伸机,牵伸压力为0.3~0.5bar,冷却温度为5~15℃;

8、s4、将所述混合纤维细长丝与芳纶和碳纤维进行混纺,得到混合纤维纱线,再将所述混合纤维纱线按照预设的排布规则排布在承载板上,经热轧粘合得所述混合纤维非织造布层;

9、s5、在所述混合纤维非织造布层的单侧或双侧表面上涂覆一层涂覆层,停留5~10分钟,干燥,得到所述适用于海洋仿生态捕捞环境的高强度纤维复合材料。

10、作为本发明优选的,在将所述混合纤维纱线按照预设的排布规则排布在承载板上,经热轧粘合得所述混合纤维非织造布层的步骤中,热轧粘合的温度为140~150℃。

11、作为本发明优选的,纤维材料的一个表面上附有树脂薄膜,纤维材料的另一个表面上设有芳纶加强层;所述树脂薄膜的厚度为高强度纤维材料厚度的1/4-1/3;所述的芳纶加强层包括若干层混合编织物,混合编织物之间通过改性酚醛树脂相连;混合编织物为将芳纶细丝和聚乙烯细丝按经纬分布的方式进行编织制成。

12、作为本发明优选的,改性酚醛树脂为酚醛树脂干性油与酚类物质反应后,在碱性催化剂的存在下,与甲醛进行反应生成的改性酚醛树脂;纤维材料为复合材料,内层为无机纤维层,外层为有机纤维层,有机纤维层与无机纤维层之间通过热压合的方式复合;有机纤维层,所述有机纤维层包括尼龙树脂、玻璃纤维、润滑剂和有机溶剂;无机纤维层,所述无机纤维层包括二氧化硅、氧化铝、氧化镁、氧化钙。

13、与现有技术相比,本发明的有益效果如下:

14、1、本发明通过复合树脂薄膜和芳纶增强层的方式,以提升综合韧性与强度,在使用时,通过若干层混合编织物的作用,可以赋予高强度纤维材料一定的抗冲击能力,其次通过添加聚乙烯细丝,使得整体纤维复合材料具有一定的柔韧性,从而提升材料的抗剪切能力,并可以减轻重量,提升比强度。

15、2、本发明通过改性酚醛树脂将各层之间相互复合,可以提升复合材料的结构强度,避免材料之间出现裂隙,且改性酚醛树脂的成本低廉,可以用于大规模的工业化生产中,且该方式不会引发芳纶的降解,可以应用于工业化大批量生产中,且反应可控。

16、3、本发明通过混合纤维非织造布层采用芳纶、超高分子量聚乙烯纤维、碳纤维、聚苯醚这几种工程性纤维为主要原料,并添加纳米氟碳制备而成,具有明显的断裂强度优势,且具有优异的耐磨性、耐候性、耐腐蚀性以及抗风浪性能,使用周期长。



技术特征:

1.一种高强度纤维复合材料生产方法,其特征在于:包括至少一层混合纤维非织造布层;以及涂覆在所述混合纤维非织造布层的单侧或双侧表面上的涂覆层;所述涂覆层为热塑性聚氨酯弹性体橡胶;所述涂覆层的厚度为1~3mm;按重量份数计,所述混合纤维非织造布层包括如下组分:芳纶25~33份、超高分子量聚乙烯纤维18~27份、碳纤维5~10份、聚苯醚5~6份和纳米氟碳1~3份;将超高分子量聚乙烯纤维、聚苯醚和纳米氟碳混合加热后采用螺杆挤出机挤出,得混合纤维挤出物;其中,螺杆挤出机工作温度为270~290℃;将所述混合纤维挤出物送入纺丝箱进行纺丝,得混合纤维粗长丝;其中,纺丝箱的温度为220~250℃;将所述混合纤维粗长丝进行牵伸,得到混合纤维细长丝,牵伸是采用牵伸机,牵伸压力为0.3~0.5bar,冷却温度为5~15℃;将所述混合纤维细长丝与芳纶和碳纤维进行混纺,得到混合纤维纱线,再将所述混合纤维纱线按照预设的排布规则排布在承载板上,经热轧粘合得所述混合纤维非织造布层;在所述混合纤维非织造布层的单侧或双侧表面上涂覆一层涂覆层,停留5~10分钟,干燥,得到所述高强度纤维复合材料。

2.如权利要求1所述的一种高强度纤维复合材料生产方法,其特征在于:所述贴合层为聚乙烯、聚丙烯或聚酯中的一种或其任意组合的混合物,所述芳纶为对位芳纶,所述混合纤维非织造布层的面密度为950~1070g/m2。

3.如权利要求1-2任意一项所述的一种高强度纤维复合材料生产方法,其特征在于,包括如下步骤:

4.如权利要求3所述的一种高强度纤维复合材料生产方法,其特征在于:在将所述混合纤维纱线按照预设的排布规则排布在承载板上,经热轧粘合得所述混合纤维非织造布层的步骤中,热轧粘合的温度为140~150℃。

5.如权利要求1所述的一种高强度纤维复合材料生产方法,其特征在于:包含纤维材料,纤维材料的一个表面上附有树脂薄膜,纤维材料的另一个表面上设有芳纶加强层;所述树脂薄膜的厚度为高强度纤维材料厚度的1/4-1/3;所述的芳纶加强层包括若干层混合编织物,混合编织物之间通过改性酚醛树脂相连;混合编织物为将芳纶细丝和聚乙烯细丝按经纬分布的方式进行编织制成。

6.如权利要求2所述的一种高强度纤维复合材料生产方法,其特征在于:改性酚醛树脂为酚醛树脂干性油与酚类物质反应后,在碱性催化剂的存在下,与甲醛进行反应生成的改性酚醛树脂;纤维材料为复合材料,内层为无机纤维层,外层为有机纤维层,有机纤维层与无机纤维层之间通过热压合的方式复合;有机纤维层,所述有机纤维层包括尼龙树脂、玻璃纤维、润滑剂和有机溶剂;无机纤维层,所述无机纤维层包括二氧化硅、氧化铝、氧化镁、氧化钙。


技术总结
本发明公开了一种高强度纤维复合材料生产方法,包括至少一层混合纤维非织造布层;以及涂覆在所述混合纤维非织造布层的单侧或双侧表面上的涂覆层;将所述混合纤维纱线按照预设的排布规则排布在承载板上,经热轧粘合得所述混合纤维非织造布层;在所述混合纤维非织造布层的单侧或双侧表面上涂覆一层涂覆层,停留5~10分钟,干燥,得到所述高强度纤维复合材料,通过复合树脂薄膜和芳纶增强层的方式,以提升综合韧性与强度,在使用时,通过若干层混合编织物的作用,可以赋予高强度纤维材料一定的抗冲击能力,其次通过添加聚乙烯细丝,使得整体纤维复合材料具有一定的柔韧性,从而提升材料的抗剪切能力,并可以减轻重量,提升比强度。

技术研发人员:饶君豪
受保护的技术使用者:昕亮科技(深圳)有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/1/15
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