玻纤/芳纶针织物夹芯复合材料的制备与弯曲性能研究

以满针罗纹、双反面及纬平针芳纶针织物为芯层,以单向玻璃纤维织物为外层制备层合结构的增强体,以环氧树脂和固化剂混合胶液为基体,基于真空辅助树脂传递模塑成型工艺(VARTM)成功制备出玻纤/芳纶针织物夹芯复合材料试样.研究了3种玻纤/芳纶针织物夹芯复合材料试样的弯曲性能.结果 表明:针织物的结构对复合材料的弯曲性能有重要影响,提高针织物受力方向上纱线的数量和强度均可增强复合材料的弯曲性能.     

碳纤维/环氧树脂基中空夹芯复合材料压缩性能的有限元法研究

在已有研究的基础上,利用有限元软件ANSYS Workbench,建立了三维中空夹芯复合材料结构模型,进行三维中空夹芯复合材料的压缩性能研究。利用该模型,探讨了材料在2 mm压缩位移载荷作用下纤维、树脂和复合材料的应力、应变分布。结果表明:三维中空夹芯复合材料在压缩载荷作用下,芯材交叉处应力最大,最容易发生压缩破坏;上下面板应力最小,最不容易发生压缩破坏;复合材料在承受压缩载荷作用时,纤维起主要承载作用,树脂起次要作用;材料的破坏模式主要为树脂破裂。     

三维正交机织物织造及复合材料成型工艺研究

详细阐述三维正交机织物的结构特征、织造原理及织造工艺,以三维正交机织物为增强体、环氧树脂为基体,采用真空辅助树脂传递模塑(VARTM)工艺成型,制成复合材料,并分析其内部结构。结果表明:由普通织机改造的多综眼多剑杆织机可以织造三维正交机织物,成型后复合材料内的纱线形状和位置未发生明显变化,树脂较好地渗透到织物内部,复合材料具有较高的纤维体积分数。研究结果为进一步研究三维正交机织复合材料的力学性能及应用奠定了基础。     

三维夹芯复合材料冲击损伤后弯曲性能研究

采用手糊成型工艺将环氧树脂与三维机织夹芯织物及玻纤平纹织物复合,制成三维夹芯复合材料,并采用不同的冲击高度对其进行低速冲击试验。利用Instron 5969H型万能材料试验机对经过低速冲击试验的三维夹芯复合材料的弯曲性能进行测试,分析冲击高度对三维夹芯复合材料弯曲性能的影响。结果表明:同种三维夹芯复合材料的弯曲性能与冲击高度呈负相关;相同冲击高度下,同种三维夹芯复合材料的经向剩余弯曲强度明显低于其纬向剩余弯曲强度。     

不同芯材高度三维夹芯复合材料抗低速冲击响应的数值模拟

为研究三维夹芯复合材料低速冲击力学响应及损伤机制,借助ANSYS有限元软件,建立不同芯材高度的三维夹芯复合材料细观结构模型进行低速冲击响应模拟,并将模拟值与实验值进行对比分析。结果表明:从宏观角度分析,三维夹芯复合材料抗低速冲击性能随着芯材高度的增加而增加,在上面板均已损坏的情况下,芯材高度为5 mm的材料芯材破坏情况更严重,模拟结果与实验结果具有较好的一致性;从细观角度分析,材料中的经纱、纬纱、接结经纱是承载的主体,树脂基体起次要作用;在5 J能量冲击作用下,材料的破坏模式主要是树脂形变、碎裂,纤维与树脂脱黏。     

纤维增强树脂基复合材料在风机叶片的应用研究

纤维增强复合材料逐渐成为风能新能源领域的研究焦点。介绍了风机叶片用材料的性能要求、传统材料和纤维增强复合材料在风机叶片中的应用,对比分析了玻纤、碳纤维和玄武岩纤维作为增强材料的优缺点,阐述了树脂基体材料、夹芯材料、涂料在复合材料中的应用,复合材料的成型工艺,展望了风机叶片材料的研发前景。     

中空夹芯复合材料的成型工艺及其在轨道交通领域的应用

文章介绍了中空夹芯复合材料的特点,综述了中空夹芯复合材料的几种常见成型工艺,包括手糊成型、纤维缠绕成型、真空辅助成型、机械成型等,阐述了中空夹芯复合材料在轨道交通领域的应用并对其应用前景进行了展望。     

三维正交整体夹芯机织物的结构设计及织造

以正交结构为基本的三维结构单元,通过改变空心各边的长度和厚度,设计了多种经向截面为六边形的三维整体夹芯机织物结构,并在改造的普通织机上织造成功。在此基础上对试样的结构特点进行对比分析,同时探讨了三维正交夹芯机织物孔形尺寸的影响因素,比较了各种三维整体夹芯机织物试样的结构特点及织造方法。该研究为三维整体夹芯机织物的结构设计提供了参考,设计的多种三维夹芯机织物为蜂窝结构复合材料提供了性能良好的增强体。     

玻纤/环氧树脂复合材料VARTM成型工艺仿真及实验

针对真空辅助树脂传递模塑(vacuum assisted resin transfer molding,VARTM)工艺成型玻纤/环氧树脂复合材料存在气泡、聚胶等问题,采用PAM-RTM软件对该复合材料的VARTM成型工艺进行模拟仿真。通过改变流道的设计方案,控制树脂黏度,观测充模过程中树脂的压力分布及充模时间,优化实验工艺,进而对模拟结果进行实验验证。结果表明:最佳注射方案是平行于Y轴一侧线性注入,另一侧线性排出。多线性注射虽然可以提高效率但是同时会出现交汇、聚胶等现象。充模时间随树脂黏度的增加而增加,随着充模过程的进行,黏度过高的树脂会发生部分固化,影响纤维的浸润。因此,树脂黏度控制在0.5 Pa·s左右较为合适。根据模拟优化结果,采用VARTM工艺分别制备2种典型的玻纤/环氧树脂复合材料。发现最佳注射方案,制备的复合材料表面光滑,无明显气泡、聚胶等缺陷,注射方案较好。     

结构参数对三维中空夹芯复合材料平压性能的影响

三维中空夹芯复合材料是一种新型夹芯结构材料,具有轻质、高强、高模、抗冲击、隔音、保温等特性,可广泛用于航空航天、汽车、储油罐、船舶、建筑、能源等领域。本文选取芯材高度分别为2、4、6和8mm,以及芯材间距分别为4、6和8 mm的两组三维中空夹芯复合材料为样品,测试其平压性能,重点研究芯材高度、芯材间距等结构参数对三维中空夹芯复合材料平压性能的影响,并分析材料的压缩特性及损伤机理。结果表明,三维中空夹芯复合材料受到平压载荷时的破坏模式为明显的脆性破坏,同时,材料破坏形式主要表现为树脂开裂、纤维断裂、界面脱粘等特征。三维中空夹芯复合材料的平压性能随着芯材高度、芯材间距的增加而下降。研究结果将为该材料的结构优化设计和性能分析奠定理论基础。     

组合式3D机织物复合材料的拉伸性能

采用正交和角联锁结构进行组合设计,并使用玻璃纤维试织了2种不同结构的组合式3D立体机织物,经与树脂复合制成增强复合材料,对其拉伸性能进行了测试。结果表明,组合式3D机织物增强复合材料具有接近正交3D机织物增强复合材料的弹性模量和抗拉强度。     

锯齿形三维机织间隔复合材料的弯曲性能

为解决层合间隔复合材料易开裂和整体性差的问题,采用绿色环保的玄武岩低捻长丝作为经、纬纱,合理设计经向截面图和组织图,并在普通织机上织造3种不同间隔高度的锯齿形三维机织间隔织物。以所织得的锯齿形三维机织间隔织物作为增强材料,环氧乙烯基树脂作为基体,利用真空辅助成型工艺,制备锯齿形三维机织间隔复合材料,同时对三维机织间隔复合材料进行三点弯曲性能测试,得到弯曲载荷-位移曲线、能量吸收图和破坏模式。结果表明:复合材料的纬向是主要承力方向;组织循环个数越多的材料表现出更好的弯曲性能;在一定间隔高度范围内,间隔高度越高的锯齿形三维机织间隔织物承受的弯曲载荷和吸收的能量也越高;锯齿形三维机织间隔复合材料的破坏模式是材料上表层受压,下表层受拉,而连接层受压;在作用力下材料只是出现明显的变形,但并未出现材料整体的破坏。     

蜂窝状三维织物及其加强复合材料的研制

以涤纶网络丝为经纱,涤棉混纺纱为纬纱,平纹组织为基础组织和接结组织,纱罗组织为边组织,在剑杆织机上织造多层蜂窝状三维织物,用手糊法对其进行复合,测试其性能。结果表明,用树脂对蜂窝状三维织物进行复合可得到性能明显加强的复合材料。     

Development of composite materials reinforced with flat-knitted spacer fabrics

Flat-knitting technology has recently known spectacular developments with the advent of 3D spacer fabrics used as reinforcements of sandwich composites thanks to their improved mechanical properties. At present, studies dealing with the development and the characterization of these composites are quite rare .This work deals with the development of 3D-knitted composite using cotton yarn and unsaturated polyester resin. The aim of this work is to evaluate the utility of a natural reinforcement material in a technical use and assess the impact of fabric cross-link shape on composite mechanical performances. U- and V-shaped 3D spacer fabrics were produced and used to develop composite structures. These structures were characterized by flexion and flat compression tests. Results showed that composites reinforced with U spacer fabric have the best compression resistance whereas the best flexural properties were obtained with V-shaped fabric connection. The developed structures present competitive solution for light weight composites such as solar panels, blades of wind turbines, and sound absorbers.     

三维正交机织复合材料的冲后压缩性能

为揭示纱线张力对三维机织复合材料抗冲击及冲后压缩性能的影响规律,基于多剑杆织造工艺,配置不同接结纱张力(25、50、100 cN)织造三维正交机织物,通过真空辅助树脂传递模塑成型工艺制备复合材料,并在室温下进行低速冲击及冲后压缩性能测试。结果表明：当接结纱张力为100 cN时,试样在冲击载荷下发生表层树脂大面积破裂和剥离并使纬纱失去支撑,同时,试样表层纬纱发生较大卷曲,促使压缩载荷发生屈曲失效;接结纱张力为100 cN试样的压缩性能相比接结纱张力为25 cN试样下降约50%;接结纱张力较高时易导致纬纱卷曲增大和树脂富集,并由此降低试样的弯曲刚度和冲后压缩性能。     

氯胺类抗菌剂的合成及亚麻抗菌织物的制备

2D树脂不稳定,易释放甲醛,转变为裸露的N—H键结构。用次氯酸钠对整理到亚麻织物上的2D树脂进行氯化,使N—H键转变为N—Cl键,从而使2D树脂具有N—Cl键结构,赋予亚麻织物以抗菌抑菌性能。测试了氯化后织物的有效氯可再生性、白度、强力、折皱回复角和抗菌性能。结果表明:整理后织物中的有效氯可再生,白度、强力和折皱回复角稍有下降,但不影响其服用性能,整理后的织物具有良好的抗菌性能。     

分层接结三维机织预制体增强酚醛树脂基材料的摩擦性能

为克服短切纤维和二维碳布增强预制体结构强度低的缺点,分别设计并制备了浅交弯联和深交联2种分层接结三维机织碳纤维预制体增强酚醛树脂基复合材料,并以相同复合工艺制备了短切碳纤维增强酚醛树脂基复合材料。测试碳纤维/酚醛树脂复合材料的摩擦性能,并通过观察３ 种复合材料的磨损表面和磨屑的微观形貌,探讨了其摩擦机制。结果表明：短切纤维复合材料的摩擦因数和磨损率最高,深交联的摩擦因数和磨损率最低,浅交弯联的居中。分层接结三维机织结构预制体具有优良的力学性能和整体性,会使复合材料在摩擦过程中减少磨屑与磨损,保持稳定的摩擦因数,从而使复合材料具有良好的摩擦性能。     

曲面三维横编间隔织物复合材料的压缩性能

为研究曲面三维横编间隔织物增强复合材料的压缩性能,为后续低速冲击及剩余强度的研究提供实验数据,制作了满足要求的试样。将三维横编间隔织物织成平面与曲面2种,再分别制成2组不同曲率的复合材料。将不同曲率增强复合材料置于电子万能材料试验机上测试其压缩性能,分组比较其载荷与位移的曲线关系。结果表明：在其他条件相同时,不论是平面间隔织物复合材料还是曲面间隔织物复合材料,横向压缩载荷峰值都明显高于纵向;同组复合材料随着织物样片曲率的增大,压缩载荷峰值也呈逐渐增大趋势。     

间隔织物面层组织对其增强板材性能的影响

设计织造平纹、方平、2/2斜纹和1/3斜纹4种不同面层组织的间隔织物,并在间隔织物的空间结构中填充聚氨酯泡沫,再用环氧树脂对其表面进行复合,加工制成机织间隔织物复合材料板材.对加工出来的4种间隔织物的复合板材进行压缩和弯曲试验,探讨4种不同的面层组织对间隔织物复合材料板材性能的影响.     

针刺复合羊毛面料的设计及其性能

为开发新型复合针刺羊毛面料,选用涤纶基布和羊毛为原料,利用现代无纺针刺机针刺复合面料,探究羊毛与涤纶基布以不同排列方式针刺后的效果对比,制作不同主题风格的创新面料;设计制作了不同羊毛含量、羊毛与面料不同排列组合的试样;通过测试试样的拉伸断裂强力、撕破强力、顶破强力来分析针刺面料的性能,以及影响这些性能变化的原因,探究其应用价值。结果表明:经过针刺复合后面料的力学性能比涤纶基布降低,但随着羊毛含量的增加,其力学性能提高,伸长率降低;针刺复合后面料纵向力学性能优于横向;羊毛平铺在双层涤纶布上针刺后复合面料的力学性能优于夹在双层涤纶布中间,且其针刺后的手感、图案表现效果最佳。