碳纖維混雜3D機織復合材料及其性能研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，人們對材料的綜合性能要求越來越高，單一纖維增強的復合材料已經(jīng)不能滿足，只能將纖維混雜來達到這一要求。此外，目前碳纖維的價格昂貴，而且我國碳纖維的大規(guī)模開發(fā)應用還很大程度上依賴著進口產(chǎn)品，因此對碳纖維混雜復合材料的研究具有重要意義。
　　 本文根據(jù)碳纖維和滌綸纖維的細度，對兩種纖維的混雜方式進行了合理的設計，通過分析正交結(jié)構(gòu)、準正交結(jié)構(gòu)、角連鎖結(jié)構(gòu)和開放式結(jié)構(gòu)等四種典型3D機織結(jié)構(gòu)，并采用這四種結(jié)構(gòu)單位為基礎設

2、計成六邊形空芯結(jié)構(gòu)和三層角鏈鎖兩種結(jié)構(gòu)。在普通的劍桿織機上成功試織了20塊混雜3D機織物。利用真空輔助成型工藝制成碳纖維混雜3D機織復合材料板材。并對碳纖維混雜3D機織復合材料板材進行拉伸性能和抗沖擊性能進行測試和分析。通過本文的研究，結(jié)論如下：
　　 (1)通過對紗線包覆原理的分析，探索采用纖維一步包纏技術(shù)在混雜纖維表面包纏滌綸長絲以解決混雜紗線在織造過程中易起毛斷裂的問題。通過掃描照片對混雜纖維包纏情況的分析表明滌綸長絲有效

3、地保護了混雜纖維。
　　 (2)給出空芯結(jié)構(gòu)和普通3D結(jié)構(gòu)中不同組分纖維混雜時混雜復合材科纖維體積分數(shù)的計算方法。對制成的板材進行了相關(guān)計算，得到了各個板材的纖維體積分數(shù)。其中空芯結(jié)構(gòu)的體積分數(shù)范圍在30.19％～42.11％之間，角連鎖結(jié)構(gòu)的體積分數(shù)范圍在42.86％～57.79％之間。
　　 (3)對碳纖維混雜3D機織復合材料板材的拉伸性能研究表明：碳纖維混雜3D機織復合材料斷裂伸長率隨著混雜纖維中滌綸含量上升而逐漸

4、提高，并且要遠遠好于純碳纖維增強復合材料的斷裂伸長率，表現(xiàn)出了明顯的混雜效應；試樣的經(jīng)向抗拉強度與混雜纖維中滌綸含量呈二次方關(guān)系，當滌綸含量為55.125％時抗拉強度最低，此時材料發(fā)生二次斷裂；試樣拉伸彈性模量與滌綸百分含量呈三次線性關(guān)系，在滌綸含量于24.24％～74.49％時產(chǎn)生了明顯的混雜效應。
　　 (4)本文對碳纖維混雜3D機織復合材料進行兩種沖擊測試--準靜態(tài)沖擊測試和落錘沖擊測試，并對測試結(jié)果進行了分析比較，研究發(fā)