三维机织热塑复合材料的弯曲性能测试与分析

对三维机织热塑复合材料的弯曲性能进行了测试和分析。研究结果表明,三维机织热塑复合材料预型件的结构(纱线的直径、三维机织物的结构)、预型件的预拉伸工艺(经纱和接结经的伸直程度)、复合成型工艺(成型压力)都对复合材料的弯曲性能有一定的影响。     

制备三维机织热塑复合材料新工艺的探讨

为了解决三维机织热塑复合材料中三维机织预型件的织造和热塑基体浸入预型件这两大难题，开发了制备三维机织热塑复合材料的新工艺，即微编纱的编织——用微编纱织造三维机织预型件——复合固化成型。该工艺的创新点是利用微编纱来织造三维机织预型件，然后复合成型。对微编纱的性能做了基本的介绍，主要探讨了三维机织预型件的织造及复合成型工艺，这为日后三维机织热塑复合材料的生产加工开辟了一条新的途径。     

用于热塑复合材料的混合纱织造性能

研究了由玻璃纤维和丙纶纤维组成的包芯编带纱、摩擦纺纱、空心锭子包缠纱以及玻璃纤维纱的织造性能。在设计的实验条件下,经过100次摩擦后,包芯编带纱表面只出现少许毛羽,纱线强力基本没有变化;摩擦纺纱的包覆纤维被完全剥离,纱线强力下降60%;空心锭子包缠纱在摩擦70次左右发生断裂;玻璃纤维纱产生大量的断丝,强力下降52%。三维织造实验表明,包芯编带纱具有优良的可织造性能,而上述其它的纱线难以进行织造加工,特别是难以织造高密织物和三维织物。     

包芯编带纱的制造工艺及结构参数

对 4种具有不同混纺比和不同玻璃纱特数的GF PP包芯编带纱的加工工艺、几何结构进行了分析和研究 ;建立了编织角、纤维混纺比、编织纱对芯纱的包覆紧密度等参数之间的关系。通过电子显微镜观察了包芯编带纱的几何结构并计算了在由GF PP包芯编带纱制成的单向复合材料中玻璃纤维的孔隙率和直径。     

正交-准正交复合三维机织复合材料力学性能

为弥补单一结构三维机织复合材料在性能方面的不足,研究正交-准正交复合三维机织复合材料的力学性能。以高强涤纶长丝为原料,分别织造四层正交和准正交三维机织结构作为预制件,依据均衡对称准则设计4种复合结构,选用双酚A环氧乙烯基脂为基体,制备正交、准正交及复合三维机织复合材料,并对制得的复合材料进行经向拉伸和弯曲性能测试。结果表明:准正交三维机织复合材料的经向拉伸和弯曲性能均优于正交三维机织复合材料;在复合三维机织复合材料中,复合顺序对复合材料性能的影响大于复合比例;正交结构位于材料表层时复合材料可以获得更优异的力学性能。     

微编纱的开发与研制

为了解决三维机织热塑复合材料中三维机织预型件的织造和热塑基体浸入预型件这两大难题，开发了织造预型件的微编纱。此纱是将一种纤维采用编织绳带的方法，按照一定的比例均匀包覆在另一种纤维外部而形成，外覆纤维用丙纶，内部纤维用玻璃纤维。通过摩擦实验，表明该微编纱能有效地保护增强纤维，能满足织物组织较复杂的三维机织预型件的织造条件。对微编纱的加工原理、工艺参数的选定进行了分析、探讨，为三维机织热塑复合材料的生产加工开辟了一条新的途径。     

预定型弯曲柱纱三维机织间隔复合材料的压缩性能

为探究柱纱弯曲程度对三维机织间隔复合材料(3DWSC)压缩稳定性的影响,采用手糊成型工艺将环氧树脂与三维机织间隔织物进行复合,并在其固化成型前对材料进行压缩预定型,制备了4种不同厚度即4种柱纱弯曲程度的三维机织间隔复合材料。探究了柱纱弯曲程度对3DWSC平压性能、平压破坏模式及疲劳性能的影响。结果表明,随着柱纱弯曲程度的增大,3DWSC的平压强度先降低后提升,柱纱的破坏模式由脆性断裂和失稳逐渐转变为屈服破坏,3DWSC的疲劳性能下降。     

三维机织热塑复合材料空隙率的测定及研究

对三维机织热塑复合材料的空隙率进行了测定。通过对试制材料空隙率的测试和分析，探讨了影响空隙率大小的因素及其与材料拉伸力学性能之间的关系。结果表明：三维机织热塑复合材料织物结构中接结经的取向角、材料中织物的预拉伸工艺及复合材料复合成型时的成型压力都对材料的空隙率有一定的影响，同时，空隙率也影响到了材料的力学性能。     

产业用摩擦纺包芯纱性能研究

在DREFⅢ-摩擦纺机上生产涤纶短纤维包覆玻璃长丝作产业用包芯纱线,用于二维机织平纹织物及增强复合材料。通过摩擦纺包芯纱及其织物和复合材料与未经过包覆的玻璃长丝及其织物和复合材料的加工、拉伸张力、弯曲张力等性能的数据对比,来揭示摩擦纺包芯纱的性能特点。     

三维正交机织复合材料拉伸性能研究

阐述了三维正交机织复合材料沿不同方向的拉伸力学性能。复合材料以三维正交机织玻璃纤维织物为增强体,以环氧树脂为基体,基于真空辅助树脂传递模塑(VARTM)工艺成型并制备试样。测试了试样的拉伸性能,结果表明:该三维正交机织复合材料90°(纬向)的拉伸性能优于0°(经向),但断口处存在严重的纤维抽拔和界面脱粘现象;增强体结构中经纱和纬纱含量对拉伸性能影响较大,面内某一纱线含量高,则该方向拉伸性能就强。同时,Z纱有效地改善了普通层合板复合材料拉伸分层失效的缺陷,但玻璃纤维与树脂基体界面结合性能较差。     

Study of changes in 3D-woven multilayer interlock fabric preforms while forming

Multilayer woven reinforcements are increasingly employed in the domain of composite materials. Delamination occurrence and resultant failure of a laminated composite piece subjected to high vibrations, is an issue of much concern in aeronautics. The situation becomes more complex in case of bended/curved pieces. In order to improve through the thickness mechanical properties, 3D-woven multilayer interlock fabric is used as composite reinforcement. Structural changes, i.e. thickness change, relative slippage of layers, change in tow aspect ratio and change of orientation of the tows columns, etc. occur in such fabrics during the forming process. These changes may lead to the gradient of the resin amount in composite, internal stresses and variations of mechanical properties in the piece. No significant research has been conducted on this aspect. Lack of knowledge or neglecting these changes may lead to prejudicial estimations of ultimate mechanical properties and fracture analysis. In the present article, the changes that occurred in 5-layer and 13-layer 3D-woven multilayer interlock fabrics have been studied, when moulded at five different angles and two different bending radii. A significant change in thickness, tow aspect ratio, tow orientation and relative layer slippage is observed.     

Sirofil-竹节复合纱的纺制及性能探讨

在改造过的棉纺设备上纺制棉涤Sirofil-竹节复合纱，采用Sirofil（赛络菲尔纺）与竹节纱纺纱技术相融合的纺纱技术，具有其独特的工艺特点。文章通过对纺制出的Sirofil-竹节复合纱与普通竹节纱的强伸性能、毛羽指数分析比较，认为Sirofil-竹节复合纱的性能优越。     

转杯纺复合纱中长丝组分比的研究

研究长丝超喂率、长丝组分比与转杯纺复合纱性能之间的关系.在两种长丝超喂率下,设计了5种成纱线密度,选用3.33 tex/15 f的涤纶长丝在经过改装的转杯纺纱机上纺制棉涤复合纱,测试分析了复合纱中长丝组分比与成纱线密度之间的关系以及长丝组分比对复合纱结构性能的影响.结果表明:随着复合纱线密度的增加,复合纱中的长丝组分比减小,复合纱的断裂强力和断裂伸长率逐渐增加,条干CV值逐渐减小;复合纱的主要性能与长丝超喂率关系密切;与纯棉转杯纱相比,复合纱的外观和性能有较大程度的改善.     

纤维素衍生物浆料性能的研究

为研究纤维素衍生物的浆料性能,对Finnfix10、Finnfix30的粘度特性、粘着力、浆膜强伸性、耐磨性、耐屈曲性、吸湿性及水溶性进行了测试,并与国产CMC、CMS、磷酸酯淀粉、醋酸酯淀粉、复合变性淀粉进行了对比.试验结果表明:纤维素衍生物对纯棉纱和涤棉混纺纱的粘附性都好;浆膜耐屈曲性好、水溶性好,断裂伸长率与原纱相近,适于作为经纱上浆主浆料使用.     

废弃黄麻/聚氨酯复合材料的制备及力学性能研究

采用共混塑炼热压法制备了以废弃黄麻为增强材料、以聚氨酯(TPU)为基体的复合材料。以拉伸强度、弯曲强度和冲击强度为检测指标,通过正交实验、极差分析及方差分析,优化出共混塑炼热压法成型工艺条件,即黄麻质量分数为50%、热压温度180℃、热压时间10min。在最优工艺条件下,制得的废弃黄麻/TPU复合材料拉伸强度33.58MPa、弯曲强度45.72MPa、冲击强度7.83kJ/cm2,以期为废旧黄麻、TPU的回收利用新方法提供参考。     

废弃纤维吸声复合材料的制备及其吸声性能

针对废弃纺织纤维利用率不高的问题,采用共混-热压工艺,以废弃纤维为增强材料,以热塑性聚氨酯为基体材料,制备废弃纤维/聚氨酯复合材料。将废弃纤维/聚氨酯复合材料加工成穿孔板,并与废弃涤纶织物贴合,构成吸声复合材料。重点研究吸声复合材料中穿孔直径、穿孔板厚度、穿孔率及废弃涤纶织物层数四种结构参数对材料吸声性能的影响。结果表明,穿孔直径主要影响吸声材料的吸声系数峰值;穿孔板厚度、穿孔率和废弃涤纶织物的层数主要影响吸声材料的吸声频带范围。     

大豆蛋白、棉和涤纶纤维的氨纶包芯纱性能对比分析

对大豆蛋白、棉和涤纶纤维的氨纶包芯纱的条干、强伸度和蠕变性能进行了测试分析，以进一步了解各种不同纤维的氨纶包芯纱的性能特点。结果发现：豆／氨包芯纱的成纱条干明显优于棉／氨包芯纱，但较涤／氨包芯纱差；豆／氨包芯纱的断裂强力和断裂伸长率低于涤／氨包芯纱，但高于棉／氨包芯纱；豆／氨包芯纱的塑性变形大，弹性恢复率最差。由此认为涤氨包芯纱成纱的质量为最佳。     

圆盘式旋流纺涤棉包芯纱的研究

圆盘式旋流纺纱是一种新型纺纱方法.文章介绍了在圆盘式旋流纺纱机上纺制的涤棉包芯纱,观察了成纱的结构,分析了其成纱原理,并将其和环锭纺涤棉包芯纱强伸性能进行比较和分析.研究证明,圆盘式旋流纺涤棉包芯纱中棉纤维能够均匀、完全地包覆在芯丝的周围.