三维机织玄武岩纤维热塑性复合材料的制备及其力学性能

发布时间：2021-07-28 14:32

　　为探究三维机织玄武岩纤维热塑性复合材料的结构对力学性能的影响,通过合理设计,以玄武岩长丝纱为经纱、聚酰胺长丝纱包缠玄武岩长丝纱为纬纱,在普通小样织机上织造正交结构、分层结构和贯穿角联锁结构的三维机织物;再采用热压成型工艺分别制备三种三维机织玄武岩纤维热塑性复合材料;然后对三维机织玄武岩纤维热塑性复合材料的拉伸、压缩、耐冲击性能进行测试和分析。结果表明:正交结构的三维机织玄武岩纤维热塑性复合材料的拉伸性能最好;贯穿角联锁结构的三维机织玄武岩纤维热塑性复合材料的压缩性能最好;三维机织玄武岩纤维热塑性复合材料纬向承受的冲击强度高于经向,且分层结构的三维机织玄武岩纤维热塑性复合材料的耐冲击性能最好。 

【文章来源】：产业用纺织品. 2020,38(08)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

三维机织玄武岩纤维热塑性复合材料经纬向拉伸载荷-位移曲线

图4 三维机织玄武岩纤维热塑性复合材料经纬向拉伸载荷-位移曲线由图4可知:(1)三种结构的三维机织玄武岩纤维热塑性复合材料的经纬向拉伸载荷-位移曲线整体相似,只是最大峰值各不相同。其中,正交结构的经向最大拉伸载荷为1 406.96 N,纬向为2 289.95 N;分层结构的经向最大拉伸载荷为952.81 N,纬向为1 162.08 N;贯穿角联锁结构的经向最大拉伸载荷为1 195.33 N,纬向为1 472.56 N。因此,三种结构的三维机织玄武岩纤维热塑性复合材料在经纬向上最大拉伸载荷大小的关系为正交结构的最大拉伸载荷>贯穿角联锁结构的最大拉伸载荷>分层结构的最大拉伸载荷,原因可能与正交结构中纱线伸直程度大、纱线强力利用系数高有关。(2)起始阶段,载荷位移曲线皆呈线性上升趋势,说明通过热压成型后,聚酰胺长丝纱包缠玄武岩长丝纱和玄武岩长丝纱二者形成了一个整体,三维机织玄武岩纤维热塑性复合材料具有很好的弹性。当三维机织玄武岩纤维热塑性复合材料达到最大载荷承受值时,其中的基体和纱线开始发生破坏,曲线也随之呈下降的趋势;同时因为经纱的线密度要小于纬纱,经纱的屈曲比纬纱多,所以纬向的拉伸载荷高于经向,且经向的位移大于纬向。

由图5可知:三维机织玄武岩纤维热塑性复合材料具有良好的压缩性能,贯穿角联锁结构的最大压缩载荷为8 123.33 N,分层结构的最大压缩载荷为7 550.82 N,正交结构的最大压缩载荷为7 032.15 N,即贯穿角联锁结构的最大压缩载荷>分层结构的最大压缩载荷>正交结构的最大压缩载荷。这是因为贯穿角联锁结构中经纬纱密度最大,纱线与热塑性基体结合最为紧密,在压缩破坏过程中不易发生滑移,因此,其最大载荷点位移最小,压缩性能最好。4.3 耐冲击性能

【参考文献】：
期刊论文
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[6]风电叶片用多轴向经编织物发展现状[J]. 钟文鑫,马丕波.  玻璃纤维. 2015(06)
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[8]热塑性复合材料的A级表面技术[J]. 肖坤立,周晓东.  纤维复合材料. 2008(01)

硕士论文
[1]三维机织玄武岩纤维复合材料的制备及力学性能研究[D]. 刘桂彬.大连工业大学 2015



本文编号：3308091