苧麻-聚乳酸包覆紗三維多孔復合材料的制備及性能研究.pdf

1、苧麻纖維具有輕質、高強高模、可生物降解等優(yōu)點，是制備纖維增強復合材料用的最多的纖維之一。熱塑性樹脂在浸漬前聚合反應已經完成，其成型加工完全是物理過程，無環(huán)境污染。三維正交機織物整體性較好，抗沖擊和層間剪切性能優(yōu)良，是一種理想的增強結構。
　　本論文選用苧麻短纖紗作為增強纖維，熱塑性聚乳酸長絲作為基體。首先制備了苧麻/聚乳酸包覆紗，并織造的三維正交機織結構材料，采用熱壓法制備了苧麻/聚乳酸包覆紗三維正交機織物增強多孔復合材料;最后對

2、復合材料的力學性能進行了實驗分析。
　　本論文制備的包覆紗是利用空心錠捻線機將聚乳酸長絲包覆在苧麻短纖紗表面制備而成，該方法可以使樹脂在預成型體中分布更加均勻，獲得良好的浸潤性能。具體研究內容有以下三個部分:
　　首先，對苧麻/聚乳酸包覆紗的工藝參數進行優(yōu)化，并進一步改進包覆裝置，得到聚乳酸長絲在苧麻短纖紗外分部均勻的包覆紗。
　　(1)輸出羅拉在6種不同檔位參數下的包覆紗形態(tài)表明，當RL5為2.14Hz時，包覆紗表面

3、光滑，聚乳酸長絲均勻的分布在苧麻短纖紗表面，且包覆嚴密。
　　(2)單、雙向包覆紗表面形態(tài)顯示，單向包覆形式可以有效防止外層聚乳酸長絲因摩擦力小而滑動，避免織造過程中經紗與鋼筘的摩擦，提高該類復合材料的經向性能。
　　(3)為了使聚乳酸長絲在預成型體中分布更加均勻，并實現良好的浸潤。本文對花式捻線機進行改進，即在空心錠頂端加一個聚攏器，使聚乳酸長絲以不小于60。的角度包覆住苧麻紗。
　　(4)與單根聚乳酸長絲包覆苧麻而

4、成的紗線相比，直徑較大的聚乳酸長絲能完全覆蓋苧麻紗、減少毛羽，且含量較高。有利于織造和預成型體的浸潤。因此采用合股的方法將聚乳酸長絲加粗。
　　其次，用包覆紗(234.6rex，苧麻與聚乳酸質量比為5.3∶4.7)分別織造了二維平紋機織物和三維正交機織物，采用熱壓法制備復合材料試樣。力學測試結果表明，兩種不同預成型體結構的復合材料在厚度接近的情況下，三維正交機織物增強復合材料的拉伸和彎曲強度及模量都優(yōu)于二維機織物鋪層復合材料，破壞

5、模式也有較大差異;在沖擊性能方面，三維試樣的延性大于二維試樣。以上結果表明，苧麻/聚乳酸包覆紗三維正交機織物是一種良好的復合材料增強結構。
　　最后，采用不同聚乳酸含量的包覆紗織造了經密不同的三維正交機織物，熱壓制成三種不同纖維體積含量和孔隙率的輕質復合材料。試樣的纖維體積含量分別為54.5％、47.5％、45.6％。隨著包覆紗直徑增大，復合材料試樣的孔隙率變大，對應的孔隙率分別為17.2％、20.9％、22.4％。表面形態(tài)觀察可