CN102002819A - 一种碳纤维复合针刺预制体及制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种碳纤维复合针刺预制体及制备方法,本发明涉及复合材料领域，尤其涉及一种碳纤维复合针刺预制体及制备方法。本发明所述的一种碳纤维复合针刺预制体及制备方法，为分层复合材料，各层为3K碳布和PAN碳纤维网胎交替叠层，采用机械针刺成三维型，控制纤维网胎密度一定，针刺密度是35-45针／cm3，针刺深度为18-25mm。本发明不仅在原材料上得到了更新，在生产工艺上更是得到了提高。为克服原生产工艺技术上的不足，采用自动化机械设备，采用多角度逐层交叉针刺，大幅度提高了后续碳化工艺后产品的模量和强度。
Description
技术领域本发明涉及复合材料领域，尤其涉及一种碳纤维复合针刺预制体及制备方法。
背景技术碳纤维复合针刺预制体，经现代化的化学高温、高压力、各项碳／碳沉积工艺处理后，具有耐高温、耐摩擦、质地轻等特性，是现代化发展公认的高科新材，是航空航天重要结构件的新型制品。
复合针刺预制体的原有工艺是采用聚丙烯腈基碳纤维长纤维与短纤维网胎经多层针刺制成立体预制体。原有工艺生产碳纤维预制体的过程，针刺工艺的优劣直接影响到预制体的结构和性能，如果针刺的密度与针刺的深度得不到保证，需额外消耗大量的人力、物力，使生产成本比国外市场要高30％以上，并且使生产周期大大延长，无论是生产成本还是生产效率都无法与国外产品相竞争。
发明内容本发明为了克服上述的技术不足，提供一种碳纤维复合针刺预制体及制备方法，该复合针刺预制体为三维有序的结构，使模量、强度大幅度提高，且制造成本大幅下降。
本发明所述的一种碳纤维复合针刺预制体及制备方法，为分层复合材料，各层为3K碳布和PAN碳纤维网胎交替叠层，采用机械针刺成三维型，控制纤维网胎密度一定，针刺密度是35-45针／cm3，针刺深度为18-25mm。
上述碳纤维复合针刺预制体及制备方法，包括以下步骤：
a、将碳纤维短丝（40－50 mm），喷洒水分使短纤维保持5％左右的湿度，之后加热到30度，保温25小时，取出短纤维后经开松机开松形成分离物料，再将分离后的短纤维铺设成网胎，网胎的表面密度为32－40g／m2，网胎厚度为0.5－0.8mm；
b、将PAN预氧化长纤维在网胎上排列成径向纤维进行针刺形成单层复合料，其中的长纤维含量为85％，长纤维厚度为0.8-0.9mm，面密度300g-350g／m2，体积密度为0.5-0.6g／cm3；
c、以步骤b制备的为基本单元，经多角度逐层交叉连续针刺形成复合针刺预制体，预刺密度为35-45针／cm3，进针深度为18-25mm。在保证质量的前题下，价格上与国外的同类产品具有竞争力。
本发明采用3K碳化布与碳纤维网胎制备高性能复合针刺预制体，使用这两种材料生产的高性能复合针刺预制体比旧工艺所需的材料成本节约30％左右，并且采用一定的针刺密度和针刺深度，进上步优化了针刺预制体的结构性能。不但节约了人力、物力，而且大大缩减了生产周期。
本发明不仅在原材料上得到了更新，在生产工艺上更是得到了提高。为克服原生产工艺技术上的不足，采用自动化机械设备，采用多角度逐层交叉针刺，大幅度提高了后续碳化工艺后产品的模量和强度。
具体实施方式
本发明的技术方案有：a、将碳纤维短丝（40－50 mm），喷洒水分使短纤维保持5％左右的湿度，之后加热到30度，保温25小时，取出短纤维后经开松机开松形成分离物料，再将分离后的短纤维铺设成网胎，网胎的表面密度为32－40g／m2，网胎厚度为0.5－0.8mm；
b、将PAN预氧化长纤维在网胎上排列成径向纤维进行针刺形成单层复合料，其中的长纤维含量为85％，长纤维厚度为0.8-0.9mm，面密度300g-350g／m2，体积密度为0.5-0.6g／cm3；
c、以步骤b制备的为基本单元，经多角度逐层交叉连续针刺形成复合针刺预制体，预刺密度为35-45针／cm3，进针深度为18-25mm。在保证质量的前题下，价格上与国外的同类产品具有竞争力。
Claims (1)
1.一种碳纤维复合针刺预制体及制备方法,其特征在于：为分层复合材料，各层为3K碳布和PAN碳纤维网胎交替叠层，采用机械针刺成三维型，控制纤维网胎密度一定，针刺密度是35-45针／cm3，针刺深度为18-25mm；
上述碳纤维复合针刺预制体及制备方法，包括以下步骤：
a、将碳纤维短丝（40－50 mm），喷洒水分使短纤维保持5％左右的湿度，之后加热到30度，保温25小时，取出短纤维后经开松机开松形成分离物料，再将分离后的短纤维铺设成网胎，网胎的表面密度为32－40g／m2，网胎厚度为0.5－0.8mm；
b、将PAN预氧化长纤维在网胎上排列成径向纤维进行针刺形成单层复合料，其中的长纤维含量为85％，长纤维厚度为0.8-0.9mm，面密度300g-350g／m2，体积密度为0.5-0.6g／cm3；
c、以步骤b制备的为基本单元，经多角度逐层交叉连续针刺形成复合针刺预制体，预刺密度为35-45针／cm3，进针深度为18-25mm；
在保证质量的前题下，价格上与国外的同类产品具有竞争力。
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