[发明专利]一种基于天然蚕丝的抗冲击混杂纤维复合材料的制备方法

说明书

本发明提供一种基于蚕丝的抗冲击混杂纤维复合材料的制备方法，步骤如下：挑选桑/柞蚕丝织物与碳纤维/亚麻纤维织物；层内混编织物的编织；增强体织物的预处理；手糊+热压成型工艺及真空树脂传递模塑成型工艺(VARTM)制备混杂纤维织物增强环氧树脂复合材料。本发明制备工艺简易，最终成品性能稳定性高，可提升碳纤维复合材料的断裂韧性和冲击韧性，是一种具有应用前景的抗冲击复合材料。

【技术领域】

本发明涉及一种基于天然蚕丝的抗冲击混杂纤维复合材料的制备方法，属于复合材料及其制备技术领域。

【背景技术】

天然纤维具有生物友好性、可生物降解、轻质、高强等特点，具有十分广阔的应用前景。其中，蚕丝纤维作为天然界唯一的连续长纤维，具有很强的能量吸收和存储能力，可以给工程结构复合材料带来更好的低温韧性和冲击韧性。然而，蚕丝纤维增强复合材料的刚度和强度距离传统的碳纤维复合材料还有较大差距，同时，蚕丝纤维作为天然蛋白，其吸湿特性也可能加速复合材料的湿热老化，这些不足限制了其作为工程结构材料的应用潜力。

传统的复合材料增强纤维往往具有较大的脆性，如碳纤维。其刚度大，强度高，制备工艺成熟，已经广泛应用于航空、汽车、建筑等领域，但也一直存在韧性不足的问题，如冲击强度较低。在以往的研究中，往往采用橡胶增韧、层间颗粒增韧和混杂纤维增韧(如玻璃纤维)等方式对碳纤维复合材料进行增韧处理，相比于这些传统的增韧方式，采用天然蚕丝纤维作为增韧相具有一些特有的优势，如天然材料无需加工、制备工艺简单等，因此有可能取代玻璃纤维与碳纤维进行混杂成为新型高强度高韧性复合材料。碳纤维复合材料的发明，在目前已发表的专利中(例如发明专利“一种抗冲击复合材料用碳纤维混杂织物”申请号200910155010.1，发明专利“抗冲击混杂复合材料层合板”申请号201410595423.2，发明专利“一种碳纤维混杂树脂基复合材料及其制备方法”申请号201510053601.3等等)，都还没有尝试通过将蚕丝纤维与其他纤维混杂制备强度、刚度、韧性、重量更加平衡的抗冲击复合材料，这方面的研究大有潜力。

【发明内容】

(一)本发明的目的

面向现存技术的不足，本发明的目的是提供一种基于蚕丝的抗冲击混杂纤维复合材料的制备方法。

(二)技术方案

为达到上述目标，本发明提供的一种基于蚕丝的抗冲击混杂纤维复合材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤(1)：如采用层间混编织物增强，需挑选桑/柞蚕丝织物与碳纤维/亚麻纤维织物；

步骤(2)：如采用层内混编织物增强，需经过如下步骤：

(2-1)如使用现有的层内混编织物，需经过挑选；

(2-2)如不使用现有的层内混编织物，需使用梭织机进行编织，编织步骤如下：

(2-2-1)单根纤维需经过并丝和打捻过程，制备出可编织的单股纤维；

(2-2-2)单股纤维经过梭织机编织，形成层内混编织物；

步骤(3)：蚕丝织物、亚麻织物、蚕丝/碳纤维混编织物和蚕丝/亚麻混编织物需在烘箱中60℃烘干5小时，碳纤维织物不需要此步骤；

步骤(4)：蚕丝织物、亚麻织物、蚕丝/碳纤维混编织物和蚕丝/亚麻混编织物需经过60℃热压处理；

步骤(5)：如采用手糊+热压成型工艺，需经过如下步骤：

(5-1)织物增强体需与未成型的环氧树脂充分浸润，形成织物增强体与环氧树脂共混预制体；

(5-2)共混预制体需经过真空脱泡处理；

(5-3)测定实验用环氧树脂的粘度-温度曲线；