本發(fā)明涉及連續(xù)纖維骨架材料制備，具體涉及一種制備航空輪胎骨架材料的多纖維混紡方法。

背景技術(shù)：

1、航空輪胎作為飛機(jī)唯一的接地部件，不僅支撐著飛機(jī)的滑行、起飛和降落過(guò)程中的全部重量與沖擊力，還直接影響著飛機(jī)的操縱穩(wěn)定性、安全性以及著陸滑跑距離，因此是飛機(jī)運(yùn)行中至關(guān)重要且不可或缺的關(guān)鍵零部件。其設(shè)計(jì)、制造與維護(hù)均需達(dá)到極高的方法標(biāo)準(zhǔn)和安全要求，以確保飛機(jī)在各種復(fù)雜氣象和地面條件下都能安全、高效地運(yùn)行。因此，航空輪胎需要滿足以下三點(diǎn)要求：

2、一是，航空輪胎在起飛和降落階段將承受巨大的沖擊力，因此，需要航空輪胎內(nèi)部的骨架材料可以承受巨大且多方向的拉伸、壓縮、旋轉(zhuǎn)及剪切等交變載荷，而不發(fā)生局部斷裂以及與基體橡膠的脫粘，以確保航空輪胎的性能與穩(wěn)定性；

3、二是，為了減輕飛機(jī)整體重量，提升有效載重，飛機(jī)各個(gè)部件需要在滿足使用要求的前提下，重量盡量低；因此，航空輪胎骨架材料的重量也要盡可能的低；

4、三是，航空輪胎在飛機(jī)起飛、降落階段承受巨大的沖擊的同時(shí)，輪胎與地面摩擦還會(huì)瞬時(shí)產(chǎn)生巨大熱量，因此，作為適用于航空輪胎的骨架材料，不僅需要具有高強(qiáng)度、高韌性、輕質(zhì)的特性，還需要具備較高的熱導(dǎo)率，能快速平衡輪胎與環(huán)境間的溫度差異。

5、因此，目前的航空輪胎多采用高性能且輕質(zhì)的連續(xù)纖維骨架材料來(lái)取代鋼絲簾子線。而為了提升航空輪胎的性能與穩(wěn)定性，避免脫粘與局部失效情況的出現(xiàn)，需對(duì)纖維進(jìn)行特殊浸膠與捻制處理，從而提升纖維與橡膠間的界面粘合力以及纖維骨架材料的斷裂強(qiáng)度、耐疲勞強(qiáng)度和耐沖擊韌性，從而提升航空輪胎的性能。

6、目前，航空輪胎骨架材料多采用單纖維材料如尼龍或芳綸，它們各自在強(qiáng)度、韌性或耐溫性方面有著出色的表現(xiàn)。然而，隨著航空工業(yè)的發(fā)展，對(duì)輪胎性能的要求日益提高，單一纖維材料已難以滿足所有條件。因此，行業(yè)逐漸轉(zhuǎn)向采用兩種纖維的混紡方法，以期通過(guò)材料間的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，達(dá)到更理想的綜合性能。

7、盡管如此，即使采用了混紡方法，仍然難以同時(shí)完美地滿足航空輪胎對(duì)骨架材料提出的所有高標(biāo)準(zhǔn)要求：高韌性以抵抗頻繁形變和沖擊、高強(qiáng)度以承載巨大的起飛和降落負(fù)荷、以及高熱導(dǎo)率以快速分散和排出因高速摩擦產(chǎn)生的熱量。這些性能之間的平衡與優(yōu)化，是當(dāng)前航空輪胎骨架材料研發(fā)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種制備航空輪胎骨架材料的多纖維混紡方法，通過(guò)將碳纖維、芳綸纖維和尼龍66纖維混捻，制備連續(xù)纖維骨架材料，發(fā)揮三種纖維各自的優(yōu)勢(shì)，以解決現(xiàn)有航空輪胎骨架材料無(wú)法同時(shí)滿足高韌性、高強(qiáng)度和高熱導(dǎo)率的問(wèn)題。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方法方案是：首先，分別將碳纖維、芳綸纖維和尼龍66纖維浸膠制備成初始骨架材料，然后再將三種制備好的初始骨架材料經(jīng)捻線機(jī)混捻成一股，再將混捻的纖維材料二浸rfl浸膠液，經(jīng)烘干、活化、定型工藝處理，即可制備成適用航空輪胎的連續(xù)纖維骨架材料。

3、進(jìn)一步，由于碳纖維、芳綸纖維和尼龍66纖維的硬度、斷裂伸長(zhǎng)率和原絲形狀不同，因此，采用不同的浸膠及制備工藝將三種纖維制備成初始骨架材料。

4、進(jìn)一步，碳纖維的一浴浸膠體系由等離子水、環(huán)氧樹(shù)脂、2-甲基戊二胺，丁毗膠乳、間苯二酚-甲醛樹(shù)脂組成。

5、進(jìn)一步，將連續(xù)碳纖維經(jīng)過(guò)所述一浴浸膠液浸漬后，在190℃下烘干90s，干燥后升溫至200℃進(jìn)行活化反應(yīng)90s，然后在200℃下熱定型120s；然后將定型的碳纖維絲束經(jīng)捻線機(jī)加捻處理，捻制成碳纖維初始骨架材料。

6、進(jìn)一步，碳纖維初始骨架材料的捻度為30-300捻/米，方向?yàn)閦向或s向。

7、進(jìn)一步，首先，分別將芳綸纖維和尼龍66纖維經(jīng)過(guò)捻線機(jī)，對(duì)兩種纖維分別加捻處理，然后將捻制好的芳綸纖維和尼龍66纖維浸漬rfl浸膠液，然后在200℃下烘干90s，干燥后升溫至230℃進(jìn)行活化反應(yīng)90s，然后在200℃下熱定型120s，制備出芳綸纖維和尼龍66纖維初始骨架材料。

8、進(jìn)一步，所述rfl浸膠體系制備方法為：將2.8kg固含量為75％的間苯二酚-甲醛樹(shù)脂與16.5kg軟化水和2.2kg濃度為25％的氨水混合得a溶液；將42kg固含量為40％的丁毗膠乳與14kg軟化水混合得b溶液；將a溶液與b溶液混合攪拌，放置24小時(shí)后，再加入22.5kg粘合劑rp，混合攪拌后得到rfl浸膠體系。

9、進(jìn)一步，首先，將制備好的三種纖維初始骨架材料經(jīng)捻線機(jī)加捻處理，將三種初始骨架材料混捻在一起；然后將混捻制備好的纖維經(jīng)過(guò)rfl浸膠體系浸漬，在200℃下烘干90s，干燥后升溫至230℃進(jìn)行活化反應(yīng)90s，然后進(jìn)入牽伸機(jī)在200℃進(jìn)行熱定型牽伸，即得本發(fā)明的最終產(chǎn)品。

10、進(jìn)一步，所述三種初始骨架材料混捻的捻度為20-50捻/米，方向與三種初始骨架材料方向一致。

11、進(jìn)一步地；所述牽伸張力為800g/根，車(chē)速為6米/分鐘。

12、本發(fā)明的有益效果：

13、本發(fā)明將碳纖維、芳綸纖維和尼龍66纖維經(jīng)過(guò)混捻制備成連續(xù)纖維骨架材料，可發(fā)揮碳纖維高強(qiáng)度及高熱導(dǎo)率的特性、芳綸纖維高強(qiáng)度與輕質(zhì)的特性和尼龍66纖維高韌性及高強(qiáng)度的特性。

14、利用三種纖維間模量、硬度、斷裂伸長(zhǎng)率間的梯度關(guān)系，通過(guò)對(duì)不同纖維采用不同的捻度、一浴浸膠體系和初始骨架材料制備工藝，可保證混捻制備的骨架材料在承受外載時(shí)，內(nèi)部的纖維絲材可盡量同時(shí)斷裂，發(fā)揮所有纖維的最大承載力。

15、同時(shí)，通過(guò)對(duì)不同纖維采用不同捻度的捻制處理，可最大發(fā)揮三種纖維的耐疲勞特性，使制備的連續(xù)纖維骨架材料具有高強(qiáng)度、高韌性、高熱導(dǎo)率和耐疲勞的特性，滿足航空輪胎的使用要求。

技術(shù)特征：

1.一種制備航空輪胎骨架材料的多纖維混紡方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備航空輪胎骨架材料的多纖維混紡方法，其特征在于，所述碳纖維一浴浸膠液的制備方法為：將50g去離子水、15g雙酚a環(huán)氧樹(shù)脂和5g?2-甲基戊二胺混合攪拌30min后，在25℃恒溫反應(yīng)6小時(shí)，然后添加20g丁毗膠乳和5g間苯二酚-甲醛樹(shù)脂，混合攪拌30min后，在25℃恒溫反應(yīng)3小時(shí)，即可得碳纖維一浴浸膠液。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種制備航空輪胎骨架材料的多纖維混紡方法，其特征在于：連續(xù)碳纖維放入碳纖維一浴浸膠液中浸漬120s，然后在190℃下烘干90s，干燥后升溫至200℃進(jìn)行活化反應(yīng)90s，然后在200℃下熱定型120s。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種制備航空輪胎骨架材料的多纖維混紡方法，其特征在于：將熱定型后的碳纖維絲束牽引至捻線機(jī)，對(duì)連續(xù)碳纖維進(jìn)行初捻，捻度為30-300捻/米，加捻方向?yàn)閟向或z向。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種制備航空輪胎骨架材料的多纖維混紡方法，其特征在于：所述的連續(xù)碳纖維初捻的捻度為60捻/米，加捻方向?yàn)閟向。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備航空輪胎骨架材料的多纖維混紡方法，其特征在于：芳綸纖維初捻的捻度為200-400捻/米，尼龍纖維初捻的捻度為300-500捻/米，加捻方向均為s向或z向，且與連續(xù)碳纖維初捻方向一致。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種制備航空輪胎骨架材料的多纖維混紡方法，其特征在于：芳綸纖維初捻的捻度為200捻/米，尼龍纖維初捻的捻度為400捻/米，加捻方向均為s向。

8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的一種制備航空輪胎骨架材料的多纖維混紡方法，其特征在于：將捻制好的芳綸纖維和尼龍纖維分別放入rfl浸膠液浸漬，然后在200℃下烘干90s，干燥后升溫至230℃進(jìn)行活化反應(yīng)90s，然后在200℃下熱定型120s。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備航空輪胎骨架材料的多纖維混紡方法，其特征在于：將碳纖維初始骨架材料、芳綸纖維初始骨架材料和尼龍纖維初始骨架材料經(jīng)過(guò)捻線機(jī)混捻成一股纖維繩，三種初始骨架材料混捻的捻度為20-50捻/米，加捻方向與三種初始骨架材料的初捻方向一致。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種制備航空輪胎骨架材料的多纖維混紡方法，其特征在于：然后將混捻制備好的纖維繩經(jīng)rfl浸膠液進(jìn)行二次浸漬，浸漬3min，然后在200℃下烘干90s，干燥后升溫至230℃進(jìn)行活化反應(yīng)90s，然后進(jìn)入牽伸機(jī)在200℃進(jìn)行熱定型牽伸，牽伸張力為800g/根，車(chē)速為6米/分鐘。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及連續(xù)纖維骨架材料制備方法領(lǐng)域，公開(kāi)了一種制備航空輪胎骨架材料的多纖維混紡方法。該骨架材料由高強(qiáng)、高熱導(dǎo)率的碳纖維，高強(qiáng)、輕質(zhì)的芳綸纖維和高強(qiáng)、高韌的尼龍纖維混捻制成。根據(jù)三種纖維的特性，首先，采用不同的一浴浸膠體系及制備工藝，將三種纖維制備成初始骨架材料，且三種骨架材料的捻制方向一致；然后將三種初始骨架材料經(jīng)捻線機(jī)混捻成一股，混捻纖維的方向與三種初始骨架材料的捻制方向一致；然后將混捻制備好的纖維浸潤(rùn)RFL浸膠液，經(jīng)烘干、活化、定型等工藝處理，即可制備成纖維骨架材料。本發(fā)明制備的混捻纖維骨架材料具有輕質(zhì)、高韌性、高強(qiáng)度和高熱導(dǎo)率特性，可滿足航空輪胎對(duì)骨架材料的性能需求，具有重要戰(zhàn)略價(jià)值。

技術(shù)研發(fā)人員：李紅賓,李志華,姜壯,彭玉寶
受保護(hù)的技術(shù)使用者：青島科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2