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材料，以聚酰胺樹脂與環(huán)氧樹脂為基體的車用輕量化復合材料的制備方法。

背景技術(shù)：

高性能的復合材料已經(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，先進的纖維增強復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，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，因其具有高強度、耐磨耐腐蝕等優(yōu)異性能，符合汽車安全性的標準要求，某些性能甚至優(yōu)于本身的金屬材料。纖維增強復合材料越來越受到關(guān)注，人們對車用輕量化復合材料研究也越來越深入，對復合材料進行各種優(yōu)化設(shè)計。當前車用的纖維增強復合材料中存在易分層的問題，使得復合材料的力學性能大打折扣。

技術(shù)實現(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合材料制備方法，用來解決高性能纖維增強復合材料容易分層的問題。本發(fā)明能制得具有界面結(jié)合效果良好、高性能的纖維增強車用輕量化復合材料。具有成本低、質(zhì)輕、性價比高、綜合性能優(yōu)良的特點，而且整個工藝過程無污染、清潔，適合產(chǎn)業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。

為了達到上述目的，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合材料制備方法，以玻纖、芳綸、高強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、高強聚乙烯纖維，對玻纖、芳綸、高強聚乙烯纖維采用并捻處理,設(shè)計機織物類型并設(shè)計相適應(yīng)的組織圖、上機圖；在SL800半自動織物試樣機上織造玻纖、芳綸、高強聚乙烯纖維機織物為預制件，將單個或多個預制件層疊鋪層在模具中，采用真空灌注成型工藝對模具中層疊的預制件內(nèi)灌注環(huán)氧樹脂與聚酰胺樹脂混合基體，制得具有界面結(jié)合效果良好、高性能的纖維增強車用輕量化復合材料。

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

所述的玻纖、芳綸、高強聚乙烯纖維采用并捻處理的步驟為：通過對玻纖、芳綸、高強聚乙烯纖維自身并合加捻復合方式制備細度為40~90tex玻纖、芳綸、高強聚乙烯纖維復合線。

所述單個或多個預制件是指將玻纖機織物或芳綸機織物或高強聚乙烯纖維機織物一層為一個結(jié)構(gòu)單元即為1個預制件，所述的預制件的個數(shù)為1~5個。

所述的在SL800半自動織物試樣機上織造玻纖、芳綸、高強聚乙烯纖維機織物類型為平紋、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間為5~20min，處理壓強30~60Pa，功率為100~160W。

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

所述的環(huán)氧樹脂基體與聚酰胺樹脂體積比為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，纖維與樹脂間界面結(jié)合效果大大增加，解決了纖維類增強復合材料易分層的問題，改變原料鋪層順序、組織結(jié)構(gòu)，可以得到不同厚度、不同界面結(jié)合方式的纖維增強復合材料，不同高性能纖維原料織造制得的機織物層疊，可以彌補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程中，使其纖維樹脂比更高、樹脂的利用率高而使樹脂不被浪費，最后制得一種成本低、質(zhì)輕、性價比高、綜合性能優(yōu)良的車用輕量化復合材料，而且整個工藝過程無污染，制作工藝簡單，適合產(chǎn)業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。

具體實施方式

實施例1

本實施例的一種等離子體處理高性能纖維的車用輕量化復合材料制備方法，分別采用等離子體處理玻纖、芳綸纖維，處理時間設(shè)定為5min，處理壓強設(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，并畫出玻纖、芳綸纖維平紋機織物結(jié)構(gòu)示意圖，根據(jù)其結(jié)構(gòu)示意圖畫出玻纖、芳綸纖維平紋機織物組織圖，最后根據(jù)其組織圖畫出玻纖、芳綸纖維平紋機織物上機圖，采用玻纖、芳綸纖維自身并捻復合線為經(jīng)、緯紗，復合線細度40tex；根據(jù)玻纖、芳綸纖維平紋機織物上機圖，分別在SL800半自動織物試樣機上織造制得玻纖平紋機織物、芳綸纖維平紋機織物。選取玻纖平紋機織物3個結(jié)構(gòu)單元（預制件），芳綸纖維平紋機織物3結(jié)構(gòu)單元（預制件），進行交叉層疊鋪層在模具中。采用真空灌注設(shè)備對模具中層疊的預制件內(nèi)真空灌注環(huán)氧樹脂與聚酰胺樹脂混合基體，其中所述的環(huán)氧樹脂基體與聚酰胺樹脂體積比為1：1。所述真空灌注設(shè)備的真空度達-0.08Mpa以下，整個真空灌注過程需要20min；通風定型，制得一種等離子體處理高性能纖維的車用輕量化復合材料。

本實施例一種等離子體處理高性能纖維的車用輕量化復合材料制備方法，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，纖維與樹脂間界面結(jié)合效果大大增加，解決了纖維類增強復合材料易分層的問題，改變原料鋪層順序、組織結(jié)構(gòu)，可以得到不同厚度、不同界面結(jié)合方式的纖維增強復合材料，不同高性能纖維原料織造制得的機織物層疊，可以彌補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程中，使其纖維樹脂比更高、樹脂的利用率高而使樹脂不被浪費，最后制得一種成本低、質(zhì)輕、性價比高、綜合性能優(yōu)良的車用輕量化復合材料，而且整個工藝過程無污染，制作工藝簡單，適合產(chǎn)業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。

實施例2

本實施例的一種等離子體處理高性能纖維的車用輕量化復合材料制備方法，分別采用等離子體處理玻纖、高強聚乙烯纖維，處理時間設(shè)定為10min，處理壓強設(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，并畫出玻纖、高強聚乙烯斜紋機織物結(jié)構(gòu)示意圖，根據(jù)其結(jié)構(gòu)示意圖畫出玻纖、高強聚乙烯斜紋機織物組織圖，最后根據(jù)其組織圖畫出玻纖、高強聚乙烯斜紋機織物上機圖，采用玻纖、高強聚乙烯纖維自身并捻復合線為經(jīng)、緯紗，復合線細度50tex；根據(jù)玻纖、高強聚乙烯斜紋機織物上機圖，分別在SL800半自動織物試樣機上織造制得玻纖斜紋機織物、高強聚乙烯斜紋機織物。選取玻纖斜紋機織物2個結(jié)構(gòu)單元（預制件），高強聚乙烯斜紋機織物4結(jié)構(gòu)單元（預制件），進行交叉層疊鋪層在模具中。采用真空灌注設(shè)備對模具中層疊的預制件內(nèi)真空灌注環(huán)氧樹脂與聚酰胺樹脂混合基體，其中所述的環(huán)氧樹脂基體與聚酰胺樹脂體積比為1：1。所述真空灌注設(shè)備的真空度達-0.08Mpa以下，整個真空灌注過程需要30min；通風定型，制得一種等離子體處理高性能纖維的車用輕量化復合材料。

本實施例一種等離子體處理高性能纖維的車用輕量化復合材料制備方法，以玻纖、高強聚乙烯纖維為原料，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，纖維與樹脂間界面結(jié)合效果大大增加，解決了纖維類增強復合材料易分層的問題，改變原料鋪層順序、組織結(jié)構(gòu)，可以得到不同厚度、不同界面結(jié)合方式的纖維增強復合材料，不同高性能纖維原料織造制得的機織物層疊，可以彌補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程中，使其纖維樹脂比更高、樹脂的利用率高而使樹脂不被浪費，最后制得一種成本低、質(zhì)輕、性價比高、綜合性能優(yōu)良的車用輕量化復合材料，而且整個工藝過程無污染，制作工藝簡單，適合產(chǎn)業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。

實施例3

本實施例的一種等離子體處理高性能纖維的車用輕量化復合材料制備方法，分別采用等離子體處理芳綸、高強聚乙烯纖維，處理時間設(shè)定為15min，處理壓強設(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，并畫出芳綸、高強聚乙烯纖維緞紋機織物結(jié)構(gòu)示意圖，根據(jù)其結(jié)構(gòu)示意圖畫出芳綸、高強聚乙烯纖維緞紋機織物組織圖，最后根據(jù)其組織圖畫出芳綸、高強聚乙烯纖維緞紋機織物上機圖，采用芳綸、高強聚乙烯纖維自身并捻復合線為經(jīng)、緯紗，復合線細度70tex；根據(jù)芳綸、高強聚乙烯纖維緞紋機織物上機圖，分別在SL800半自動織物試樣機上織造制得芳綸緞紋機織物、高強聚乙烯纖維緞紋機織物。選取芳綸緞紋機織物4個結(jié)構(gòu)單元（預制件），高強聚乙烯緞紋機織物2結(jié)構(gòu)單元（預制件），進行交叉層疊鋪層在模具中。采用真空灌注設(shè)備對模具中層疊的預制件內(nèi)真空灌注環(huán)氧樹脂與聚酰胺樹脂混合基體，其中所述的環(huán)氧樹脂基體與聚酰胺樹脂體積比為1：1。所述真空灌注設(shè)備的真空度達-0.08Mpa以下，整個真空灌注過程需要40min；通風定型，制得一種等離子體處理高性能纖維的車用輕量化復合材料。

本實施例一種等離子體處理高性能纖維的車用輕量化復合材料制備方法，以芳綸、高強聚乙烯纖維為原料，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，纖維與樹脂間界面結(jié)合效果大大增加，解決了纖維類增強復合材料易分層的問題，改變原料鋪層順序、組織結(jié)構(gòu)，可以得到不同厚度、不同界面結(jié)合方式的纖維增強復合材料，不同高性能纖維原料織造制得的機織物層疊，可以彌補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程中，使其纖維樹脂比更高、樹脂的利用率高而使樹脂不被浪費，最后制得一種成本低、質(zhì)輕、性價比高、綜合性能優(yōu)良的車用輕量化復合材料，而且整個工藝過程無污染，制作工藝簡單，適合產(chǎn)業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。

實施例4

本實施例的一種等離子體處理高性能纖維的車用輕量化復合材料制備方法，分別采用等離子體處理玻纖、芳綸、高強聚乙烯纖維，處理時間設(shè)定為20min，處理壓強設(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，并畫出玻纖平紋機織物、芳綸斜紋機織物、高強聚乙烯纖維緞紋機織物結(jié)構(gòu)示意圖，根據(jù)其結(jié)構(gòu)示意圖畫出玻纖平紋機織物、芳綸斜紋機織物、高強聚乙烯纖維緞紋機織物組織圖，最后根據(jù)其組織圖畫出玻纖平紋機織物、芳綸斜紋機織物、高強聚乙烯纖維緞紋機織物上機圖，采用玻纖、芳綸、高強聚乙烯纖維自身并捻復合線為經(jīng)、緯紗，復合線細度90tex；根據(jù)玻纖平紋機織物、芳綸斜紋機織物、高強聚乙烯纖維緞紋機織物上機圖，分別在SL800半自動織物試樣機上織造制得玻纖平紋機織物、芳綸斜紋機織物、高強聚乙烯纖維緞紋機織物。選取玻纖平紋機織物2個結(jié)構(gòu)單元（預制件），芳綸斜紋機織物2個結(jié)構(gòu)單元（預制件），高強聚乙烯纖維緞紋機織物2結(jié)構(gòu)單元（預制件），進行順序?qū)盈B鋪層在模具中。采用真空灌注設(shè)備對模具中層疊的預制件內(nèi)真空灌注環(huán)氧樹脂與聚酰胺樹脂混合基體，其中所述的環(huán)氧樹脂基體與聚酰胺樹脂體積比為1：1。所述真空灌注設(shè)備的真空度達-0.08Mpa以下，整個真空灌注過程需要50min；通風定型，制得一種等離子體處理高性能纖維的車用輕量化復合材料。

本實施例一種等離子體處理高性能纖維的車用輕量化復合材料制備方法，以玻纖、芳綸、高強聚乙烯纖維為原料，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，纖維與樹脂間界面結(jié)合效果大大增加，解決了纖維類增強復合材料易分層的問題，改變原料鋪層順序、組織結(jié)構(gòu)，可以得到不同厚度、不同界面結(jié)合方式的纖維增強復合材料，不同高性能纖維原料織造制得的機織物層疊，可以彌補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程中，使其纖維樹脂比更高、樹脂的利用率高而使樹脂不被浪費，最后制得一種成本低、質(zhì)輕、性價比高、綜合性能優(yōu)良的車用輕量化復合材料，而且整個工藝過程無污染，制作工藝簡單，適合產(chǎn)業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。