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连续玄武岩纤维纬编衬垫织物增强复合材料及其力学性能研究

作　者: 明志宏
导　师: 胡红
学　校: 东华大学
专　业: 纺织工程
关键词: 连续玄武岩纤维纬编衬垫结构真空辅助树脂传递模塑技术针织增强结构复合材料拉伸性能弯曲性能
分类号: TB332
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

目前基于纬编针织增强复合材料的研究,主要集中在一些普通的纬编织物,如纬平针、罗纹、畦编等,性能上存在模量低、变形大、密度稀、成型后的复合材料力学性能差等缺陷,若结合一些高性能纤维及其可编织性,可以应用的针织物结构更少;一般纬编结构复合材料的拉伸模量尤其是横向拉伸模量都比较低。本文欲通过衬垫结构本身所包含的伸直纱线来提高材料的横向拉伸性能,而且将玄武岩纤维用于电脑横机上编织,也是对其应用的一种新的尝试。关于玄武岩纤维在电脑横机上的可编织性研究甚少,课题中先测试了纤维的拉伸强度、动态摩擦系数等指标,并与实验用的玻璃纤维指标进行对比,分析玄武岩纤维的可编织性。利用德国STOLL公司的M1花型设计系统设计出具有可行性的、不同垫纱比的衬垫组织及变化纬平针基本组织。在编织过程中兼顾纤维的可编织性和织物质量,经反复试验优化了不同结构的编织参数,如弯纱深度、牵拉力、给纱张力和编织速度等。因纬编织物的卷边性,织物下机后妥善保管。通过真空辅助树脂传递模塑技术(VARTM)加工制作复合材料。按照四层织物平行、对称的铺层方法,将织物有效部分的边缘四周缝合,以减小卷边对复合材料制作的干扰。通过凝胶试验确定树脂、固化剂及促进剂的比例,优化试验方案,如真空压力、注射口和排气口的布置等,制得了质量和外观良好的复合材料。按照拉伸、弯曲的测试标准将复合材料加工成规定试样,分别在试验机上测试纵、横向的拉伸和弯曲性能。通过数据处理,分别比较了各组复合材料的纵、横向拉伸和弯曲性能。结果表明:对于同种结构,玄武岩纤维基复合材料的力学性能优于玻璃纤维基复合材料,能够满足工程上的强度要求,并可以弥补普通玻璃纤维在耐碱性、耐高温等方面的缺陷;对于不同织物结构,随着垫纱比的增加,衬垫织物的纵、横向拉伸性能提高,尤其横向性能提高明显,这对于普通针织增强复合材料的发展是一种突破;玄武岩纤维针织增强体与树脂结合良好及其复合材料较高的断裂强度和模量,使得其在针织复合材料领域有良好的发展潜质。本文研究成果对于纬编针织结构复合材料的结构设计、以及克服针织复合材料面内刚度、强度低尤其横向力学性能差的不足有重要参考价值。采用玄武岩纤维纱线在电脑横机上编织纬编针织物为开发产业用针织品特别是针织物增强复合材料提供了一条途径,对扩大玄武岩纤维在复合材料领域的应用亦有重要意义。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-11
第一章绪论  11-23
  1.1 纺织增强结构复合材料的加工技术  11-12
  1.2 纬编针织结构及其增强复合材料  12-15
  1.3 连续玄武岩纤维的发展及其在复合材料领域的应用  15-21
  1.4 课题的研究意义、内容及方法  21-23
第二章 CBF 在电脑横机上的编织及工艺探讨  23-35
  2.1 电脑横机  23-24
  2.2 连续玄武岩纤维的可编织性能  24-26
  2.3 纬编针织物结构的设计  26-27
  2.4 各种针织结构的编织工艺配置  27-32
  2.5 本章小结  32-35
第三章 CBF 纬编针织结构复合材料的制作  35-49
  3.1 复合材料的成型工艺  35-39
  3.2 VARTM 工艺用树脂及相关试剂  39-40
  3.3 VARTM 工艺制备增强复合材料  40-46
  3.4 玄武岩纤维纬编结构复合材料  46-48
  3.5 本章小结  48-49
第四章复合材料的力学性能测试与分析  49-73
  4.1 拉伸性能  49-61
  4.2 弯曲性能  61-71
  4.3 本章小结  71-73
第五章结论与展望  73-77
  5.1 结论  73-75
  5.2 展望  75-77
参考文献  77-82
发表论文  82-83
致谢  83

连续玄武岩纤维纬编衬垫织物增强复合材料及其力学性能研究

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