[发明专利]一种轻质耐压缩热塑性复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种轻质耐压缩热塑性复合材料及其制备方法。所述复合材料包括通过间隔纱连接的两层面层构成的三维间隔结构织物，每层面层由经纱、纬纱构成，间隔纱的外层纤维受热相互粘合，形成交联的弹性网络结构。制备方法为：采用三维机织织造工艺，将间隔纱、经纱、纬纱织造成三维间隔织物；将三维间隔织物在厚度方向上压缩，使相邻间隔纱压缩成屈曲结构并相互触碰；对三维间隔织物进行加热，经纱、纬纱纤维的表层融化后相互粘合在一起形成复合材料结构，间隔纱纤维的表层融化后相邻间隔纱触碰处形成粘接点相互粘合，形成交联的弹性网络结构，从而获得了很好的耐压缩能力。本发明方法新颖，成本低，过程简单，适合于产业化生产。

技术领域

本发明涉及一种轻质耐压缩热塑性复合材料及其制备方法，属于复合材料的制备技术领域。

背景技术

随着社会的发展，人们对复合材料提出的更高的要求，比如轻质、高强、抗分层和耐压缩等综合特性。热固性复合材料由于强度模量高，耐腐蚀和耐老化等性能，在工业领域广泛应用。然而，热固性复合材料也具有密度较大，不可降解，不易回收利用的缺陷。有人采用蜂窝结构复合材料板或者三明治结构发泡材料复合材料板作为轻质抗压缩材料。但是该类材料由于多层材料相互粘合而成，容易造成分层破坏。

以三维织物作为增强体制备的复合材料具有整体性好抗分层能力强的优点。三维间隔织物由两个表面层和一个中间间隔层组成，通过连续的纱线将这三部分连接在一起。间隔织物的上下面层同传统的二维织物一样，由经纬纱交织而成，而中间芯层则是由连接上下面层的柱纱组成，柱纱沿织物经向呈“8”字形、X形或V形排列。由于两个面层间有Z向连接，间隔织物复合材料克服了层合材料间的面、芯剥离现象，具有优异的整体性、耐久性和抗冲击性。由于该材料可以一次复合成型，使加工成本降低，并且其拥有连续孔洞，具有整体性好、质地轻的特点。经广泛应用于能源、交通运输、建筑、航海等领域等方面。

然而，三维间隔织物复合材料收到压缩时，间隔纱变形破坏导致材料的抗压缩能力较弱。同过增加间隔纱的数量也无法显著增加压缩强度，还会增加重量。所以，缺少一种简单有效的提高三维机织间隔复合材料压缩性能的方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种操作简单，效果明显的轻质耐压缩热塑性复合材料的制备方法。

为了解决上述问题，本发明提供了一种轻质耐压缩热塑性复合材料，其特征在于，包括通过间隔纱连接的两层面层构成的三维间隔结构织物，每层面层由经纱、纬纱构成，间隔纱的外层纤维受热相互粘合，形成交联的弹性网络结构。

优选地，所述间隔纱、经纱、纬纱采用包芯纱或纯纤维；包芯纱的壳纱采用热塑性纤维，芯纱采用合成纤维、天然纤维和金属纤维中的任意一种或几种的混杂，壳纱的熔点比芯纱低；纯纤维为纯热塑性纤维或其与其它纤维的混杂。

更优选地，所述的热塑性纤维为聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯醇纤维、聚醚醚酮纤维和聚苯硫醚纤维中的任意一种或几种的混杂。

本发明还提供了上述轻质耐压缩热塑性复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)：采用三维机织织造工艺，将间隔纱、经纱、纬纱织造成三维间隔织物；

步骤2)：将三维间隔织物在厚度方向上压缩，使相邻间隔纱压缩成屈曲结构并相互触碰；

步骤3)：对三维间隔织物进行加热，经纱、纬纱纤维的表层融化后相互粘合在一起形成复合材料结构，间隔纱纤维的表层融化后相邻间隔纱触碰处形成粘接点相互粘合，形成交联的弹性网络结构，获得轻质耐压缩热塑性复合材料。

优选地，所述步骤2)中三维间隔织物的压缩比为0.1～0.9。

更优选地，所述步骤2)中三维间隔织物的压缩比为0.5。