本發(fā)明涉及一種等離子體處理高性能纖維的車用輕量化復(fù)合材料制備方法，尤其是以等離子體處理的高性能纖維為增強(qiáng)材料，以聚酰胺樹(shù)脂與環(huán)氧樹(shù)脂為基體的車用輕量化復(fù)合材料的制備方法。

背景技術(shù)：

高性能的復(fù)合材料已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，尤其是應(yīng)用的航空航天方面。近些年，先進(jìn)的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料也在民用方面有著廣泛應(yīng)用。特別是汽車行業(yè)，一方面，由于其具有質(zhì)輕的特點(diǎn)，大大減輕了汽車的重量，有效的減輕了汽車的耗油量；另一方面，因其具有高強(qiáng)度、耐磨耐腐蝕等優(yōu)異性能，符合汽車安全性的標(biāo)準(zhǔn)要求，某些性能甚至優(yōu)于本身的金屬材料。纖維增強(qiáng)復(fù)合材料越來(lái)越受到關(guān)注，人們對(duì)車用輕量化復(fù)合材料研究也越來(lái)越深入，對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行各種優(yōu)化設(shè)計(jì)。當(dāng)前車用的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料中存在易分層的問(wèn)題，使得復(fù)合材料的力學(xué)性能大打折扣。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種等離子體處理高性能纖維的車用輕量化復(fù)合材料制備方法，用來(lái)解決高性能纖維增強(qiáng)復(fù)合材料容易分層的問(wèn)題。本發(fā)明能制得具有界面結(jié)合效果良好、高性能的纖維增強(qiáng)車用輕量化復(fù)合材料。具有成本低、質(zhì)輕、性價(jià)比高、綜合性能優(yōu)良的特點(diǎn)，而且整個(gè)工藝過(guò)程無(wú)污染、清潔，適合產(chǎn)業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種等離子體處理高性能纖維的車用輕量化復(fù)合材料制備方法，以玻纖、芳綸、高強(qiáng)聚乙烯纖維中的兩種或三種為原料，采用等離子體處理儀處理玻纖、芳綸、高強(qiáng)聚乙烯纖維，對(duì)玻纖、芳綸、高強(qiáng)聚乙烯纖維采用并捻處理,設(shè)計(jì)機(jī)織物類型并設(shè)計(jì)相適應(yīng)的組織圖、上機(jī)圖；在SL800半自動(dòng)織物試樣機(jī)上織造玻纖、芳綸、高強(qiáng)聚乙烯纖維機(jī)織物為預(yù)制件，將單個(gè)或多個(gè)預(yù)制件層疊鋪層在模具中，采用真空灌注成型工藝對(duì)模具中層疊的預(yù)制件內(nèi)灌注環(huán)氧樹(shù)脂與聚酰胺樹(shù)脂混合基體，制得具有界面結(jié)合效果良好、高性能的纖維增強(qiáng)車用輕量化復(fù)合材料。

所述的設(shè)計(jì)機(jī)織物類型并設(shè)計(jì)相適應(yīng)的組織圖、上機(jī)圖的步驟為：將玻纖、芳綸、高強(qiáng)聚乙烯纖維中的兩種或三種機(jī)織物，根據(jù)各層經(jīng)紗和緯紗的交織規(guī)律，畫(huà)出玻纖、芳綸、高強(qiáng)聚乙烯纖維機(jī)織物結(jié)構(gòu)示意圖，根據(jù)其結(jié)構(gòu)示意圖畫(huà)出玻纖、芳綸、高強(qiáng)聚乙烯纖維機(jī)織物組織圖，最后根據(jù)其組織圖畫(huà)出玻纖、芳綸、高強(qiáng)聚乙烯纖維機(jī)織物上機(jī)圖，采用玻纖、芳綸、高強(qiáng)聚乙烯纖維自身并捻復(fù)合線為經(jīng)、緯紗；根據(jù)玻纖、芳綸、高強(qiáng)聚乙烯纖維機(jī)織物上機(jī)圖，在SL800半自動(dòng)織物試樣機(jī)上織造制得玻纖、芳綸、高強(qiáng)聚乙烯纖維機(jī)織物。

所述的玻纖、芳綸、高強(qiáng)聚乙烯纖維采用并捻處理的步驟為：通過(guò)對(duì)玻纖、芳綸、高強(qiáng)聚乙烯纖維自身并合加捻復(fù)合方式制備細(xì)度為40~90tex玻纖、芳綸、高強(qiáng)聚乙烯纖維復(fù)合線。

所述單個(gè)或多個(gè)預(yù)制件是指將玻纖機(jī)織物或芳綸機(jī)織物或高強(qiáng)聚乙烯纖維機(jī)織物一層為一個(gè)結(jié)構(gòu)單元即為1個(gè)預(yù)制件，所述的預(yù)制件的個(gè)數(shù)為1~5個(gè)。

所述的在SL800半自動(dòng)織物試樣機(jī)上織造玻纖、芳綸、高強(qiáng)聚乙烯纖維機(jī)織物類型為平紋、斜紋、緞紋織物組織中的一種。

所述的等離子體處理儀的等離子體處理時(shí)間為5~20min，處理壓強(qiáng)30~60Pa，功率為100~160W。

所述真空灌注成型工藝采用真空度達(dá)-0.08Mpa以下的真空灌注設(shè)備，整個(gè)真空灌注過(guò)程需要20~50min。

所述的環(huán)氧樹(shù)脂基體與聚酰胺樹(shù)脂體積比為1：1。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明以玻纖、芳綸、高強(qiáng)聚乙烯纖維中的兩種或三種為原料，利用了纖維之間的協(xié)同合作發(fā)揮優(yōu)良性能，對(duì)高性能纖維采用冷等離子體處理，使得纖維表面變得凹凸不平，纖維與樹(shù)脂間界面結(jié)合效果大大增加，解決了纖維類增強(qiáng)復(fù)合材料易分層的問(wèn)題，改變?cè)箱亴禹樞颉⒔M織結(jié)構(gòu)，可以得到不同厚度、不同界面結(jié)合方式的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，不同高性能纖維原料織造制得的機(jī)織物層疊，可以彌補(bǔ)單一纖維性能存在的缺陷，起到相互協(xié)同的作用。此外在真空灌注成型工藝的過(guò)程中，使其纖維樹(shù)脂比更高、樹(shù)脂的利用率高而使樹(shù)脂不被浪費(fèi)，最后制得一種成本低、質(zhì)輕、性價(jià)比高、綜合性能優(yōu)良的車用輕量化復(fù)合材料，而且整個(gè)工藝過(guò)程無(wú)污染，制作工藝簡(jiǎn)單，適合產(chǎn)業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

本實(shí)施例的一種等離子體處理高性能纖維的車用輕量化復(fù)合材料制備方法，分別采用等離子體處理玻纖、芳綸纖維，處理時(shí)間設(shè)定為5min，處理壓強(qiáng)設(shè)定為60Pa，處理功率設(shè)定為100W。根據(jù)各層經(jīng)紗和緯紗的交織規(guī)律，并畫(huà)出玻纖、芳綸纖維平紋機(jī)織物結(jié)構(gòu)示意圖，根據(jù)其結(jié)構(gòu)示意圖畫(huà)出玻纖、芳綸纖維平紋機(jī)織物組織圖，最后根據(jù)其組織圖畫(huà)出玻纖、芳綸纖維平紋機(jī)織物上機(jī)圖，采用玻纖、芳綸纖維自身并捻復(fù)合線為經(jīng)、緯紗，復(fù)合線細(xì)度40tex；根據(jù)玻纖、芳綸纖維平紋機(jī)織物上機(jī)圖，分別在SL800半自動(dòng)織物試樣機(jī)上織造制得玻纖平紋機(jī)織物、芳綸纖維平紋機(jī)織物。選取玻纖平紋機(jī)織物3個(gè)結(jié)構(gòu)單元（預(yù)制件），芳綸纖維平紋機(jī)織物3結(jié)構(gòu)單元（預(yù)制件），進(jìn)行交叉層疊鋪層在模具中。采用真空灌注設(shè)備對(duì)模具中層疊的預(yù)制件內(nèi)真空灌注環(huán)氧樹(shù)脂與聚酰胺樹(shù)脂混合基體，其中所述的環(huán)氧樹(shù)脂基體與聚酰胺樹(shù)脂體積比為1：1。所述真空灌注設(shè)備的真空度達(dá)-0.08Mpa以下，整個(gè)真空灌注過(guò)程需要20min；通風(fēng)定型，制得一種等離子體處理高性能纖維的車用輕量化復(fù)合材料。

本實(shí)施例一種等離子體處理高性能纖維的車用輕量化復(fù)合材料制備方法，以玻纖、芳綸纖維為原料，利用了纖維之間的協(xié)同合作發(fā)揮優(yōu)良性能，對(duì)高性能纖維采用冷等離子體處理，使得纖維表面變得凹凸不平，纖維與樹(shù)脂間界面結(jié)合效果大大增加，解決了纖維類增強(qiáng)復(fù)合材料易分層的問(wèn)題，改變?cè)箱亴禹樞颉⒔M織結(jié)構(gòu)，可以得到不同厚度、不同界面結(jié)合方式的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，不同高性能纖維原料織造制得的機(jī)織物層疊，可以彌補(bǔ)單一纖維性能存在的缺陷，起到相互協(xié)同的作用。此外在真空灌注成型工藝的過(guò)程中，使其纖維樹(shù)脂比更高、樹(shù)脂的利用率高而使樹(shù)脂不被浪費(fèi)，最后制得一種成本低、質(zhì)輕、性價(jià)比高、綜合性能優(yōu)良的車用輕量化復(fù)合材料，而且整個(gè)工藝過(guò)程無(wú)污染，制作工藝簡(jiǎn)單，適合產(chǎn)業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。

實(shí)施例2

本實(shí)施例的一種等離子體處理高性能纖維的車用輕量化復(fù)合材料制備方法，分別采用等離子體處理玻纖、高強(qiáng)聚乙烯纖維，處理時(shí)間設(shè)定為10min，處理壓強(qiáng)設(shè)定為50Pa，處理功率設(shè)定為120W。根據(jù)各層經(jīng)紗和緯紗的交織規(guī)律，并畫(huà)出玻纖、高強(qiáng)聚乙烯斜紋機(jī)織物結(jié)構(gòu)示意圖，根據(jù)其結(jié)構(gòu)示意圖畫(huà)出玻纖、高強(qiáng)聚乙烯斜紋機(jī)織物組織圖，最后根據(jù)其組織圖畫(huà)出玻纖、高強(qiáng)聚乙烯斜紋機(jī)織物上機(jī)圖，采用玻纖、高強(qiáng)聚乙烯纖維自身并捻復(fù)合線為經(jīng)、緯紗，復(fù)合線細(xì)度50tex；根據(jù)玻纖、高強(qiáng)聚乙烯斜紋機(jī)織物上機(jī)圖，分別在SL800半自動(dòng)織物試樣機(jī)上織造制得玻纖斜紋機(jī)織物、高強(qiáng)聚乙烯斜紋機(jī)織物。選取玻纖斜紋機(jī)織物2個(gè)結(jié)構(gòu)單元（預(yù)制件），高強(qiáng)聚乙烯斜紋機(jī)織物4結(jié)構(gòu)單元（預(yù)制件），進(jìn)行交叉層疊鋪層在模具中。采用真空灌注設(shè)備對(duì)模具中層疊的預(yù)制件內(nèi)真空灌注環(huán)氧樹(shù)脂與聚酰胺樹(shù)脂混合基體，其中所述的環(huán)氧樹(shù)脂基體與聚酰胺樹(shù)脂體積比為1：1。所述真空灌注設(shè)備的真空度達(dá)-0.08Mpa以下，整個(gè)真空灌注過(guò)程需要30min；通風(fēng)定型，制得一種等離子體處理高性能纖維的車用輕量化復(fù)合材料。

本實(shí)施例一種等離子體處理高性能纖維的車用輕量化復(fù)合材料制備方法，以玻纖、高強(qiáng)聚乙烯纖維為原料，利用了纖維之間的協(xié)同合作發(fā)揮優(yōu)良性能，對(duì)高性能纖維采用冷等離子體處理，使得纖維表面變得凹凸不平，纖維與樹(shù)脂間界面結(jié)合效果大大增加，解決了纖維類增強(qiáng)復(fù)合材料易分層的問(wèn)題，改變?cè)箱亴禹樞颉⒔M織結(jié)構(gòu)，可以得到不同厚度、不同界面結(jié)合方式的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，不同高性能纖維原料織造制得的機(jī)織物層疊，可以彌補(bǔ)單一纖維性能存在的缺陷，起到相互協(xié)同的作用。此外在真空灌注成型工藝的過(guò)程中，使其纖維樹(shù)脂比更高、樹(shù)脂的利用率高而使樹(shù)脂不被浪費(fèi)，最后制得一種成本低、質(zhì)輕、性價(jià)比高、綜合性能優(yōu)良的車用輕量化復(fù)合材料，而且整個(gè)工藝過(guò)程無(wú)污染，制作工藝簡(jiǎn)單，適合產(chǎn)業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。

實(shí)施例3

本實(shí)施例的一種等離子體處理高性能纖維的車用輕量化復(fù)合材料制備方法，分別采用等離子體處理芳綸、高強(qiáng)聚乙烯纖維，處理時(shí)間設(shè)定為15min，處理壓強(qiáng)設(shè)定為40Pa，處理功率設(shè)定為140W。根據(jù)各層經(jīng)紗和緯紗的交織規(guī)律，并畫(huà)出芳綸、高強(qiáng)聚乙烯纖維緞紋機(jī)織物結(jié)構(gòu)示意圖，根據(jù)其結(jié)構(gòu)示意圖畫(huà)出芳綸、高強(qiáng)聚乙烯纖維緞紋機(jī)織物組織圖，最后根據(jù)其組織圖畫(huà)出芳綸、高強(qiáng)聚乙烯纖維緞紋機(jī)織物上機(jī)圖，采用芳綸、高強(qiáng)聚乙烯纖維自身并捻復(fù)合線為經(jīng)、緯紗，復(fù)合線細(xì)度70tex；根據(jù)芳綸、高強(qiáng)聚乙烯纖維緞紋機(jī)織物上機(jī)圖，分別在SL800半自動(dòng)織物試樣機(jī)上織造制得芳綸緞紋機(jī)織物、高強(qiáng)聚乙烯纖維緞紋機(jī)織物。選取芳綸緞紋機(jī)織物4個(gè)結(jié)構(gòu)單元（預(yù)制件），高強(qiáng)聚乙烯緞紋機(jī)織物2結(jié)構(gòu)單元（預(yù)制件），進(jìn)行交叉層疊鋪層在模具中。采用真空灌注設(shè)備對(duì)模具中層疊的預(yù)制件內(nèi)真空灌注環(huán)氧樹(shù)脂與聚酰胺樹(shù)脂混合基體，其中所述的環(huán)氧樹(shù)脂基體與聚酰胺樹(shù)脂體積比為1：1。所述真空灌注設(shè)備的真空度達(dá)-0.08Mpa以下，整個(gè)真空灌注過(guò)程需要40min；通風(fēng)定型，制得一種等離子體處理高性能纖維的車用輕量化復(fù)合材料。

本實(shí)施例一種等離子體處理高性能纖維的車用輕量化復(fù)合材料制備方法，以芳綸、高強(qiáng)聚乙烯纖維為原料，利用了纖維之間的協(xié)同合作發(fā)揮優(yōu)良性能，對(duì)高性能纖維采用冷等離子體處理，使得纖維表面變得凹凸不平，纖維與樹(shù)脂間界面結(jié)合效果大大增加，解決了纖維類增強(qiáng)復(fù)合材料易分層的問(wèn)題，改變?cè)箱亴禹樞?、組織結(jié)構(gòu)，可以得到不同厚度、不同界面結(jié)合方式的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，不同高性能纖維原料織造制得的機(jī)織物層疊，可以彌補(bǔ)單一纖維性能存在的缺陷，起到相互協(xié)同的作用。此外在真空灌注成型工藝的過(guò)程中，使其纖維樹(shù)脂比更高、樹(shù)脂的利用率高而使樹(shù)脂不被浪費(fèi)，最后制得一種成本低、質(zhì)輕、性價(jià)比高、綜合性能優(yōu)良的車用輕量化復(fù)合材料，而且整個(gè)工藝過(guò)程無(wú)污染，制作工藝簡(jiǎn)單，適合產(chǎn)業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。

實(shí)施例4

本實(shí)施例的一種等離子體處理高性能纖維的車用輕量化復(fù)合材料制備方法，分別采用等離子體處理玻纖、芳綸、高強(qiáng)聚乙烯纖維，處理時(shí)間設(shè)定為20min，處理壓強(qiáng)設(shè)定為30Pa，處理功率設(shè)定為150W。根據(jù)各層經(jīng)紗和緯紗的交織規(guī)律，并畫(huà)出玻纖平紋機(jī)織物、芳綸斜紋機(jī)織物、高強(qiáng)聚乙烯纖維緞紋機(jī)織物結(jié)構(gòu)示意圖，根據(jù)其結(jié)構(gòu)示意圖畫(huà)出玻纖平紋機(jī)織物、芳綸斜紋機(jī)織物、高強(qiáng)聚乙烯纖維緞紋機(jī)織物組織圖，最后根據(jù)其組織圖畫(huà)出玻纖平紋機(jī)織物、芳綸斜紋機(jī)織物、高強(qiáng)聚乙烯纖維緞紋機(jī)織物上機(jī)圖，采用玻纖、芳綸、高強(qiáng)聚乙烯纖維自身并捻復(fù)合線為經(jīng)、緯紗，復(fù)合線細(xì)度90tex；根據(jù)玻纖平紋機(jī)織物、芳綸斜紋機(jī)織物、高強(qiáng)聚乙烯纖維緞紋機(jī)織物上機(jī)圖，分別在SL800半自動(dòng)織物試樣機(jī)上織造制得玻纖平紋機(jī)織物、芳綸斜紋機(jī)織物、高強(qiáng)聚乙烯纖維緞紋機(jī)織物。選取玻纖平紋機(jī)織物2個(gè)結(jié)構(gòu)單元（預(yù)制件），芳綸斜紋機(jī)織物2個(gè)結(jié)構(gòu)單元（預(yù)制件），高強(qiáng)聚乙烯纖維緞紋機(jī)織物2結(jié)構(gòu)單元（預(yù)制件），進(jìn)行順序?qū)盈B鋪層在模具中。采用真空灌注設(shè)備對(duì)模具中層疊的預(yù)制件內(nèi)真空灌注環(huán)氧樹(shù)脂與聚酰胺樹(shù)脂混合基體，其中所述的環(huán)氧樹(shù)脂基體與聚酰胺樹(shù)脂體積比為1：1。所述真空灌注設(shè)備的真空度達(dá)-0.08Mpa以下，整個(gè)真空灌注過(guò)程需要50min；通風(fēng)定型，制得一種等離子體處理高性能纖維的車用輕量化復(fù)合材料。

本實(shí)施例一種等離子體處理高性能纖維的車用輕量化復(fù)合材料制備方法，以玻纖、芳綸、高強(qiáng)聚乙烯纖維為原料，利用了纖維之間的協(xié)同合作發(fā)揮優(yōu)良性能，對(duì)高性能纖維采用冷等離子體處理，使得纖維表面變得凹凸不平，纖維與樹(shù)脂間界面結(jié)合效果大大增加，解決了纖維類增強(qiáng)復(fù)合材料易分層的問(wèn)題，改變?cè)箱亴禹樞颉⒔M織結(jié)構(gòu)，可以得到不同厚度、不同界面結(jié)合方式的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，不同高性能纖維原料織造制得的機(jī)織物層疊，可以彌補(bǔ)單一纖維性能存在的缺陷，起到相互協(xié)同的作用。此外在真空灌注成型工藝的過(guò)程中，使其纖維樹(shù)脂比更高、樹(shù)脂的利用率高而使樹(shù)脂不被浪費(fèi)，最后制得一種成本低、質(zhì)輕、性價(jià)比高、綜合性能優(yōu)良的車用輕量化復(fù)合材料，而且整個(gè)工藝過(guò)程無(wú)污染，制作工藝簡(jiǎn)單，適合產(chǎn)業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。