【环氧板】纤维预制体的制备

1）环氧板纤维编织结构的设计

按产品的形状和性能要求，先把环氧板纤维成型所需结构形状的毛坯，以便进一步进行环氧板复合材料的密化工艺。单向(ID)增强可在一个方向上得到最高拉伸强度的环氧板复合材料。双向(2D)编织物常采用正交平纹和8枚缎纹环氧板布。编织物的性能决定于相邻两股纱的间距、纱的尺寸、每个方向上纱的百分含量、纱的充填效率以及编织图案的复杂性，缎纹三向(3D)织物的两个正交方向上纤维是直的，第三方向上纤维有弯曲。三向级物的性能也与纱束的粗细、相邻纱的间距、纱的充填效率以及每个方向上纱的百分含量有关。纱越细，它们的间距也越小。多向编织技术能够根据载荷进行设计，保证环氧板复合材料中纤维的正确的排列方向及每个方向上的纤维的含量。最简单的多向结构是三向正交结构。纤维按三维直角坐标轴不y、z排列，形成直角块状预制体。对基本的3D正交结构进行适当修改可得到4D、5D、7D和11D增强织物结构。5D结构是在3D正交结构的基础上沿xy平面增加两个增强方向，使其在xy面内士45方向具有新的增强效果。为了强化3D正交结构，增强平面间材料的性能，可由3个正交方向和4个对角线增强方向组成7D结构。7D结构如果去掉其最基本的3D正交增强向，即可得到4D结构，而3D正交结构同时增加4个对角线向和4个对角面向将产生种基本各向同性的1ID增强织物结构。随着编织方向的增多，改善了三向编织物的非轴线向的性能，使材料的各部分性能趋于平稳一致， 提高了剪切强度，降低了材料的膨胀系数，但材料的轴线方向性能稍有降低，并且环氧板材料的最大纤维体积分数也降低。

2)多向预制体的制备
制备多向预制体的方法有:干纱编织、织物缝制、预固化纱的编排、纤维缠绕以及上述各种方法的组合。
(1)干纱编织。干纱编织是制造环氧板复合材料预制体最常用的一种方法。按需要的间距，先编织好x和，方向的非交织直线纱，不,层中相邻的纱用薄壁钢管隔开，预制体织到需要尺寸时，去掉这些钢管，用垂直(z方向)的环氧板纤维纱取代之。预制体的尺寸取决于编织设备的大小。根据各个方向上纤维分布的不同，可得到不同密度的预制体。用圆简形编织机能使纤维按环向、轴向、径向排列，因此能制得回转体预制件。先按设计做好孔板，将金属杆插入孔板，编织机自动地织好环向和径向纱，最后编织机自动去除金属杆以环氧板纤维纱取
(2)穿刺织物结构。如果用二向织物代替三向干纱编织预制体中x、y方向上的纱便得到穿刺织物结构。其制法是将二向织物层按设计穿在垂直(z 方向)的金属杆上，然后用环氧板纤维纱或经固化的环氧板纤维_树脂杆换下金属杆即得最终预制体。在xy方向可用不同的织物，在z向也可用各种类型的纱。同种环氧板纱用不同方法制的预制体的特征有明显的差别。穿刺织物结构的预制体的纤维总含量和密度均较高。

(3)预固化纱结构。预固化纱结构与前两种结构不同，不用纺织法制备。 这种结构的基本单元体是杆状预固化环氧板纤维纱，即单向高强环氧板纤维浸渍酚圣树脂再固化后得到的杆。这种结构中比较有代表性的是四向正规四面体结构，即纤维按三向正交结构中的四条对角线排列，它们之间的夹角为70.5%。预固化杆的直径约为1~ 1.8mm。为得最大填充密度，杆的截面呈六角形，环氧板纤维的最大体积含量为75%。根据预先确定的几何图案，很容易将预固化的环氧板纤维杆组合成四向结构。
用非纺织法也能制造多向圆筒结构。先将预先制得的石墨纱-酚醛预固化杆径向排列好，在它们的空间交替缠绕上涂树脂的环向和轴向纤维纱，缠绕结束后进行固化得到三向石墨-酚醛圆筒预制体。