玄武巖玻纖-丙綸復(fù)合線(xiàn)、機(jī)織物和復(fù)合材料制備及其力學(xué)性能研究.pdf

1、隨著科技的不斷發(fā)展，纖維增強(qiáng)復(fù)合材料作為新型材料工業(yè)已呈現(xiàn)一種持續(xù)快速的發(fā)展趨勢(shì)，特別是熱塑性混纖復(fù)合材料和三維紡織結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，成為樹(shù)脂基復(fù)合材料研究的熱點(diǎn)。熱塑性纖維混雜增強(qiáng)復(fù)合材料的研究重點(diǎn)主要集中在兩個(gè)方面，一方面，基體纖維浸漬增強(qiáng)纖維的能力和特性對(duì)復(fù)合材料成型和性能的影響；另一方面，纖維混雜形式及紡織預(yù)制件結(jié)構(gòu)等因素對(duì)復(fù)合材料成型和性能的影響。
　　就此，本文以玄武巖纖維、玻璃纖維為增強(qiáng)纖維，以丙綸為基體纖維，采用包纏復(fù)

2、合、網(wǎng)絡(luò)復(fù)合等方式制得丙綸復(fù)合線(xiàn)，研究纖維混雜比例、混雜方式對(duì)復(fù)合線(xiàn)力學(xué)性能的影響；以制備的包纏復(fù)合線(xiàn)為原料織造平紋織物、三維立體織物等預(yù)制件，采用直接熱壓成型工藝制備丙綸基玄武巖/玻纖增強(qiáng)復(fù)合材料，并對(duì)復(fù)合材料的成型進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)與分析，確定相對(duì)最優(yōu)的熱壓成型工藝；對(duì)制得的復(fù)合材料進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試，分析不同纖維混雜比例、預(yù)制件結(jié)構(gòu)等因素對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的影響。主要得到以下結(jié)論：
　　(1)采用包纏和網(wǎng)絡(luò)兩種方式所制不同體積比的丙

3、綸復(fù)合線(xiàn)，其拉伸性能主要由增強(qiáng)纖維的體積含量所決定，隨著復(fù)合線(xiàn)中增強(qiáng)纖維體積比的增加，丙綸含量的減少，復(fù)合線(xiàn)的斷裂強(qiáng)力、斷裂強(qiáng)度逐漸增加，斷裂伸長(zhǎng)率逐漸減小，且玄武巖/丙綸復(fù)合線(xiàn)的拉伸性能受玄武巖纖維體積含量的影響更顯著；
　　(2)采用包纏方式制備的丙綸包纏復(fù)合線(xiàn)，相同增強(qiáng)纖維體積含量的條件下，玄武巖/丙綸包纏復(fù)合線(xiàn)的抗拉強(qiáng)度比玻纖/丙綸包纏復(fù)合線(xiàn)相對(duì)較高，拉伸性能相對(duì)較好；采用噴氣網(wǎng)絡(luò)方式所制丙綸網(wǎng)絡(luò)復(fù)合線(xiàn)的實(shí)際成紗細(xì)度比理論

4、細(xì)度有所減少，且增強(qiáng)纖維的體積比越大，復(fù)合線(xiàn)細(xì)度損失越大，增強(qiáng)纖維所占體積比越?。?br>　　(3)采用正交實(shí)驗(yàn)法設(shè)計(jì)熱壓成型工藝，通過(guò)觀察所得復(fù)合材料的成型表面及截面形態(tài)，根據(jù)熔融丙綸的浸潤(rùn)質(zhì)量和包覆增強(qiáng)纖維的緊密程度，確定成型工藝參數(shù)：溫度220℃、壓力5MPa、時(shí)間45~60min。在此工藝條件下所得復(fù)合材料基本成型，相對(duì)較好，但制品表面存在孔洞，且制品邊緣有丙綸溢出，成型效果仍欠佳；
　　(4)對(duì)復(fù)合材料成型工藝進(jìn)行優(yōu)化設(shè)

5、計(jì)，在合理且統(tǒng)一的熱壓工藝參數(shù)條件下，采用多層預(yù)制件進(jìn)行復(fù)合，同時(shí)添加與其厚度相適應(yīng)的不銹鋼墊片時(shí)，可以得到成型質(zhì)量相對(duì)最優(yōu)的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，同時(shí)滿(mǎn)足了復(fù)合材料在厚度上的要求；
　　(5)保持經(jīng)紗組分不變，改變平紋預(yù)制件的緯紗組分比例，隨著復(fù)合材料中玻璃纖維體積含量的增加，復(fù)合材料的緯向抗拉強(qiáng)度呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)，緯向斷裂伸長(zhǎng)率逐漸減小，緯向彈性模量逐漸增大。當(dāng)玻璃纖維體積含量在51％~59%之間時(shí)，復(fù)合材料的緯向抗拉強(qiáng)度和