纬编双轴向织物增强先进消防头盔壳体材料的研究
发布时间：2021-08-03 21:03
针对目前国内外消防头盔在适应严酷环境和长时间佩戴舒适性等方面存在的问题,同时为了提高消防头盔工作效能、提升安全级别,本文开展了对先进消防头盔壳体材料的研究。制备了碳纤维和玻璃纤维混杂纬编双轴向多层衬纱（MBWK）织物,并以其作为增强骨架材料开发了消防头盔壳体材料。以半球曲面模拟头盔壳体曲面,首次提出基于收缩率的MBWK织物成型性能研究。基于Levenberg-Marquardt算法,建立了MBWK织物半球成型的模型,证明了平面织物曲面成型的可行性。为了提高消防头盔壳体材料的防护性能,在复合材料制备中首次添加PA/PU微米级短纤维,并对其进行力学性能和热稳定性能的研究。研究结果证明,基于Levenberg-Marquardt算法,建立的MBWK织物穿过球体截面表面纤维根数和收缩率的函数模型在一定球体直径范围内具有有效性和准确性;在拉伸实验中,添加含量为2.5%的PA/PU短纤维增强复合材料的弹性模量,相比纯树脂浇铸体增加了53.91%。表明PA/PU短纤维可提高材料的抗弹性变形能力;在冲击实验中,纤维体积含量为45%的添加PA/PU短纤维的MBWK织物增强复合材料的最大冲击载荷最大,比机...
【文章来源】：天津工业大学天津市
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
纬编双轴向织物专用横机
天津工业大学硕士学位论文82.2.2上机制备如图2-1所示，MBWK织物由天津工业大学复合材料研究院自主研发的横机制备。MBWK织物制备工艺流程如图2-2所示：第一步，确定所需织物长度，即确定所需经纱长度。然后将玻璃纤维按照所需长度进行合股、加捻和络筒；第二步，将络好的经纱筒放到整经架上，并将经纱按照顺序依次穿入衬经孔中；第三步，将纬纱分别穿入两边的纱嘴，捆绑纱穿入中间的纱嘴，调整好纱线的张力。第四步，检查织针是否良好，设置速度和牵拉值，开始上机编织，纱嘴同时带动纬纱和捆绑纱进行编织。织物编织完成后下机并对织物在编织过程中由于操作不当造成的损坏进行修补。制备完成的MBWK织物的实物图如图2-3所示，MBWK织物的参数如表2-2所示。图2-1纬编双轴向织物专用横机图2-2MBWK织物制备工艺流程图
第二章MBWK织物的研制9图2-3MBWK织物实物图表2-2MBWK织物参数参数MBWK织物平方米克重g/m21040430织物经密（根/10cm）44织物纬密（根/10cm）26捆绑结构1+1罗纹织物衬纱方式12KC/G/6KC2.3本章小结由于碳纤维具有突出的耐热性能、抗冲击性能和能量吸收，玻璃纤维具有优良的电绝缘性和隔热性能，符合消防头盔行业标准（GA44-2015）中对壳体材料的要求，本章选用碳纤维和玻璃纤维作为MBWK织物的衬纱。并针对消防头盔壳体材料的特性，对MBWK织物做了结构设计和上机制备，即正面衬12K碳纤维作纬纱、反面衬6K碳纤维作纬纱、中间衬玻璃纤维作经纱的纬编双轴向三层衬纱织物。
【参考文献】：
期刊论文
[1]环保型高色牢度锦纶超纤绒面革的染色工艺研究[J]. 胡忠杰. 中国皮革. 2019(05)
[2]木粉增强聚丙烯复合材料制备及性能研究[J]. 朱秀芳,张军,杨旭宇,张义,王天国. 玻璃钢/复合材料. 2019(03)
[3]超纤革仿天然皮革研究进展[J]. 朵永超,钱晓明,赵宝宝,刘凡. 中国皮革. 2019(03)
[4]超细纤维合成革复合材料的研究进展[J]. 刘凡,钱晓明. 化工新型材料. 2018(08)
[5]合成革行业循环化改造路径研究[J]. 俞东芳,陈丽君,林成淼. 再生资源与循环经济. 2017(05)
[6]消防员防护头盔及头面部防护装具技术现状与发展趋势[J]. 徐耀亮,殷海波. 消防界(电子版). 2017(02)
[7]消防头盔的应用及发展研究[J]. 毛飞. 科技创新导报. 2016(16)
[8]多层连接碳纤维纬编双轴向衬纱织物增强复合材料的层间剪切性能[J]. 裴晓园,尚博,李嘉禄,陈利,丁刚. 材料研究学报. 2015(08)
[9]碳纤维-玻璃纤维层内混杂单向增强环氧树脂复合材料拉伸性能[J]. 曾帅,贾智源,侯博,孙昊,李炜. 复合材料学报. 2016(02)
[10]头盔壳体用复合材料增强织物研究进展[J]. 韩朝锋,孙颖,徐艺榕,陈利,李嘉禄,潘宁,于长清. 纺织学报. 2014(08)
博士论文
[1]纬编双轴向多层衬纱织物的成型性研究[D]. 张艳明.天津工业大学 2005
硕士论文
[1]微纳米粒子协同层间增韧碳纤维复合材料的研究[D]. 曾庆杨.北京化工大学 2018
[2]玄武岩长丝/芳纶阻燃织物热防护性能探究[D]. 张楠.天津工业大学 2017
[3]基于多源信息融合的智能消防头盔关键技术研究[D]. 张成.东华大学 2016
[4]新型消防头盔的研制[D]. 马皎皎.上海交通大学 2007
本文编号：3320333
【文章来源】：天津工业大学天津市
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
纬编双轴向织物专用横机
天津工业大学硕士学位论文82.2.2上机制备如图2-1所示，MBWK织物由天津工业大学复合材料研究院自主研发的横机制备。MBWK织物制备工艺流程如图2-2所示：第一步，确定所需织物长度，即确定所需经纱长度。然后将玻璃纤维按照所需长度进行合股、加捻和络筒；第二步，将络好的经纱筒放到整经架上，并将经纱按照顺序依次穿入衬经孔中；第三步，将纬纱分别穿入两边的纱嘴，捆绑纱穿入中间的纱嘴，调整好纱线的张力。第四步，检查织针是否良好，设置速度和牵拉值，开始上机编织，纱嘴同时带动纬纱和捆绑纱进行编织。织物编织完成后下机并对织物在编织过程中由于操作不当造成的损坏进行修补。制备完成的MBWK织物的实物图如图2-3所示，MBWK织物的参数如表2-2所示。图2-1纬编双轴向织物专用横机图2-2MBWK织物制备工艺流程图
第二章MBWK织物的研制9图2-3MBWK织物实物图表2-2MBWK织物参数参数MBWK织物平方米克重g/m21040430织物经密（根/10cm）44织物纬密（根/10cm）26捆绑结构1+1罗纹织物衬纱方式12KC/G/6KC2.3本章小结由于碳纤维具有突出的耐热性能、抗冲击性能和能量吸收，玻璃纤维具有优良的电绝缘性和隔热性能，符合消防头盔行业标准（GA44-2015）中对壳体材料的要求，本章选用碳纤维和玻璃纤维作为MBWK织物的衬纱。并针对消防头盔壳体材料的特性，对MBWK织物做了结构设计和上机制备，即正面衬12K碳纤维作纬纱、反面衬6K碳纤维作纬纱、中间衬玻璃纤维作经纱的纬编双轴向三层衬纱织物。
【参考文献】：
期刊论文
[1]环保型高色牢度锦纶超纤绒面革的染色工艺研究[J]. 胡忠杰. 中国皮革. 2019(05)
[2]木粉增强聚丙烯复合材料制备及性能研究[J]. 朱秀芳,张军,杨旭宇,张义,王天国. 玻璃钢/复合材料. 2019(03)
[3]超纤革仿天然皮革研究进展[J]. 朵永超,钱晓明,赵宝宝,刘凡. 中国皮革. 2019(03)
[4]超细纤维合成革复合材料的研究进展[J]. 刘凡,钱晓明. 化工新型材料. 2018(08)
[5]合成革行业循环化改造路径研究[J]. 俞东芳,陈丽君,林成淼. 再生资源与循环经济. 2017(05)
[6]消防员防护头盔及头面部防护装具技术现状与发展趋势[J]. 徐耀亮,殷海波. 消防界(电子版). 2017(02)
[7]消防头盔的应用及发展研究[J]. 毛飞. 科技创新导报. 2016(16)
[8]多层连接碳纤维纬编双轴向衬纱织物增强复合材料的层间剪切性能[J]. 裴晓园,尚博,李嘉禄,陈利,丁刚. 材料研究学报. 2015(08)
[9]碳纤维-玻璃纤维层内混杂单向增强环氧树脂复合材料拉伸性能[J]. 曾帅,贾智源,侯博,孙昊,李炜. 复合材料学报. 2016(02)
[10]头盔壳体用复合材料增强织物研究进展[J]. 韩朝锋,孙颖,徐艺榕,陈利,李嘉禄,潘宁,于长清. 纺织学报. 2014(08)
博士论文
[1]纬编双轴向多层衬纱织物的成型性研究[D]. 张艳明.天津工业大学 2005
硕士论文
[1]微纳米粒子协同层间增韧碳纤维复合材料的研究[D]. 曾庆杨.北京化工大学 2018
[2]玄武岩长丝/芳纶阻燃织物热防护性能探究[D]. 张楠.天津工业大学 2017
[3]基于多源信息融合的智能消防头盔关键技术研究[D]. 张成.东华大学 2016
[4]新型消防头盔的研制[D]. 马皎皎.上海交通大学 2007
本文编号：3320333
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