一种用于碳纤维复合材料液体成型的多功能层间

本发明属于先进复合材料领域，特别涉及一种用于液体成型层间增韧的复合网纱的制备方法。背景技术：1、纤维增强树脂基复合材料由于轻质高强、耐高温、耐化学腐蚀性好等优点被广泛应用于航空航天、风电叶片和体育休闲等领域。但由于层间基体脆性大，抗冲击性能差，影响了复合材料的应用。目前复合材料的增韧主要有橡胶增韧、热塑性聚合物增韧、无机纳米粒子增韧等，这些材料的加入会引入新的界面，提高韧性。目前主要采用的层间增韧方法有z向增韧、界面改性、基体增韧、层间增韧等方法，其中层间纤维增韧与液体成型工艺较为适配，在提高韧性的同时还可以起到导流的作用，缩短灌注时间。2、中国专利cn104401070a(公开日期为2015年3月11日)公开了一种兼具复合材料定型-增韧双功能的非织造布的制备方法，该非织造布分为三层，上层与下层为复合材料定型纤维层，中间层为复合材料增韧纤维层，内部的增韧纤维层呈多孔网状结构，具有优异的气、液透过性，在复合材料液态成型过程中不会阻碍树脂的层间有效流动，有利于提高复合材料的内部质量，提高液态成型复合材料的成品率和质量稳定性。该方法的缺点是制得的复合材料的层间厚度较大，可能对面内力学性能有影响。3、中国专利cn102505355a(公开日期为2012年6月20日)公开了一种复合材料的增韧材料及其制备方法，该方法通过溶液喷出纺丝、沉积成非织造布，并经干燥与收集形成纤维非织造布增韧材料。该方法的优点是增韧材料可以显著提高树脂基复合材料的冲击后压缩性能，且不影响复合材料的耐热性能和力学性能，也不影响复合材料成型过程中树脂的流动，提高复合材料的成品率和质量稳定性。该方法的缺点是增韧材料与树脂基体的界面粘结性仍需提高。技术实现思路1、本发明所要解决的技术问题是提供一种用于碳纤维复合材料液体成型的多功能层间增韧复合网纱的制备方法，该方法克服现有液体成型制备碳纤维复合材料所存在的环氧树脂浸润时间长，复合材料韧性差，增韧组分分布不均匀等缺点，同时可以赋予复合材料导热、隔热或电磁屏蔽等功能性。2、一种用于碳纤维复合材料液体成型的多功能层间增韧复合网纱的制备方法，包括如下步骤：3、步骤(1)将连续的有机纤维切成一定长度的短切纤维，然后称取一定质量的短切纤维并将其加入分散液中，搅拌匀浆，使短切纤维充分分散在分散液中，得到短切纤维浆料。4、步骤(2)将步骤(1)中的短切纤维浆料经抽滤、沉降后得到湿法纤维网，向湿法纤维网上喷涂黏合剂，经过干燥处理后得到纤维网纱。5、步骤(3)在步骤(2)中的纤维网纱表面喷涂涂层，干燥后制得可用于液体成型的多功能层间增韧复合网纱。6、优选的是，本发明步骤(1)中的有机纤维可选超高分子量聚乙烯纤维、聚对苯撑苯并双噁唑纤维、粘胶纤维、聚四氟乙烯纤维、聚偏氟乙烯纤维、聚苯砜酰胺纤维、聚丙烯酸酯类纤维及其混合物，有机纤维直径为10μm～150μm，被切成长度为2mm～50mm的短切纤维；分散剂可选聚丙烯酸、聚氧化乙烯、烷基酚聚氧乙烯醚、聚乙二醇型多元醇中的一种或多种与水的混合物，分散剂含量为水的含量的0.001wt％～0.01wt％；短切纤维的质量为分散液质量的0.1％～5％。7、优选的是，本发明步骤(2)中黏合剂可选聚乙烯醇、聚氨酯、聚丙烯酸酯、聚苯乙烯、环氧树脂及其混合物，湿法纤维网与黏合剂的质量比为20:1～5:1；干燥温度为50℃～130℃，时间为8h～24h。8、优选的是，本发明步骤(3)中的聚酰亚胺、聚酰胺、聚砜、聚醚砜、聚醚酮、碳纳米管、石墨烯纳米片、氮化硼、银纳米线、硅酸盐、氧化铝陶瓷、碳化钛陶瓷、碳化硅、氮化硅、磷酸盐中的一种或多种混合物，湿法纤维网与涂层材料的质量比为：1000:1～10:1；干燥温度为50℃～130℃，时间为8h～24h；制备得到的复合网纱面密度为10gsm～50gsm，在复合材料中具有导流、增韧、定型的作用，同时可根据涂层选择具有导热、隔热和电磁屏蔽等功能。9、有益效果10、(1)本发明制备的复合网纱大小和面密度可控，可根据制备工艺及材料体系调节复合网纱的制备过程。11、(2)本发明中复合网纱具有导流和增韧作用，在液体成型过程中有益于缩短灌注时间，提高生产效率。12、(3)本发明中的复合网纱表面的有机涂层或无机涂层，可以与环氧树脂基体产生物理或化学作用，提高增韧网纱与环氧树脂的界面结合能力，在增韧的同时提高复合材料的面内力学性能，同时可以提升复合材料的导热、隔热或电磁屏蔽的能力。技术特征：1.一种用于碳纤维复合材料液体成型的多功能层间增韧复合网纱的制备方法，其特征在于包括如下步骤：2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述步骤(1)中的有机纤维为超高分子量聚乙烯纤维、聚对苯撑苯并双噁唑纤维、粘胶纤维、聚四氟乙烯纤维、聚偏氟乙烯纤维、聚苯砜酰胺纤维、聚丙烯酸酯类纤维中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述步骤(1)中的有机纤维直径为10μm～150μm，被切成长度为2mm～50mm的短切纤维。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述步骤(1)中的分散液为聚丙烯酸、聚氧化乙烯、烷基酚聚氧乙烯醚、聚乙二醇型多元醇中的一种或多种与水的混合物，其中分散剂含量为水的含量的0.001wt％～0.01wt％。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述步骤(1)中短切纤维浆料内短切纤维的质量为分散液质量的0.1％～5％。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述步骤(2)中的黏合剂为聚乙烯醇、聚氨酯、聚丙烯酸酯、聚苯乙烯、环氧树脂中的一种或多种，湿法纤维网与黏合剂的质量比为20:1～5:1。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述步骤(2)中干燥处理温度为50℃～130℃，处理时间为8h～24h。8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述步骤(3)中涂层的成分为聚酰亚胺、聚酰胺、聚砜、聚醚砜、聚醚酮、碳纳米管、石墨烯纳米片、氮化硼、银纳米线、硅酸盐、氧化铝陶瓷、碳化钛陶瓷、碳化硅、氮化硅、磷酸盐中的一种或多种，湿法纤维网与涂层材料的质量比为：1000:1～10:1。9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述步骤(3)中干燥温度为50℃～130℃，时间为8h～24h。10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述步骤(3)中制备得到的复合网纱面密度为10gsm～50gsm。技术总结本发明涉及一种用于碳纤维复合材料液体成型的多功能层间增韧复合网纱的制备方法，该方法包括：将连续的有机纤维切成一定长度的短切纤维，然后称取一定质量的短切纤维并将其加入分散液中，搅拌匀浆，使短切纤维充分分散在分散液中，得到短切纤维浆料。再经抽滤、沉降得到湿法纤维网，向其表面喷涂黏合剂，干燥处理得到纤维网纱，再向纤维网纱表面喷涂涂层，干燥后制得可用于液体成型的多功能层间增韧网纱，该方法制备得到的复合网纱可用于液体成型制备复合材料，同时提高复合材料的韧性和面内力学性能，提高复合材料的功能性。技术研发人员：俞建勇,张辉,薛怿,阳泽濠,彭砚双,赵庆志,张文强,冯阳阳,刘勇受保护的技术使用者：东华大学技术研发日：技术公布日：2024/8/15