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亚麻非织造织物增强复合材料的研究

刘丽妍  
【摘要】: 本课题主要研究以亚麻纤维针刺非织造物为增强体的复合材料板材的制备、测试并分析其力学性能。文中首先介绍和分析了亚麻纤维的特性并对长细度等指标进行了测试。作为增强体最基本的单元,亚麻纤维的性能对最终产品——复合材料板材的力学性能有着很大的影响,纤维的承载能力决定着板材承载能力的大小。其次,本课题采用针刺工艺制备不同铺网方式(平行铺网和交叉铺网)、不同针刺密度(针刺1次~7次)的亚麻针刺非织造物10余种,作为复合材料的增强体。在与树脂复合前,对针刺非织造物进行了各种基本参数的测定,包括非织造物的厚度、定量、拉伸性能等。最后,对于制得的针刺非织造物,采用真空辅助树脂传递模塑法(Vacuum Assisted Resin Transfer Molding,VARTM)与不饱和聚酯树脂复合成板材,并与采用模压法制备的相同亚麻纤维针刺非织造物增强的环氧树脂复合材料板材进行了对比试验与分析。复合过程进行得好坏,关键取决于树脂对纤维的渗透以及两者之间的结合情况。一般来说纤维与树脂通过化学反应形成稳固基团时最为理想。这就要考虑树脂与纤维的界面相容性、树脂的流动性以及固化条件和时间等诸多因素。通过多次试验,找到了最佳实验方法,制备出了较为理想的板材。 通过对上述复合材料板材进行拉伸、弯曲性能测试,比较了各种针刺工艺在不同铺网方向的力学性能。从中可以发现,亚麻纤维针刺非织造物的力学行为在复合材料板材力学性能中起着主要作用。平行铺网的纤维毡在受到与铺网方向相同的拉伸载荷时,大多数纤维能够有效地分担载荷。因此平行铺网亚麻针刺非织造物复合材料的纵向拉伸性能最优。但是,相对于交叉铺网工艺的亚麻针刺非织造物复合材料来说,平行铺网复合材料板材横、纵向拉伸性能相差较为悬殊。同时,通过扫描电镜(SEM)观察了拉伸与弯曲断口的形态。对复合材料板材断口的微观形态以及树脂和纤维的界面结合情况进行了考察和分析。这对于板材的断裂机理研究起到轴助作用,通过对断口形貌不同放大倍数的观察可知漂白麻/环氧树脂复合材料的界面结合较为牢固,这与其力学性能较优相吻合。 少:呀l,l、11乙j、‘写:. 2(,川级{:断!i一I乍业i仑交 亚麻仆织造织物.哟强复泛;材料的拟}究 为了比较在其它条件相同!付,不同纤维处理以lJ经过碱处理的漂自纤维与未处 理的原纤维、不同树脂即环氧树脂与不饱和聚酷树脂对于最终复合材料力学性能 的影响,制作了原麻/不饱和聚酷树Jl旨复合材料板材、漂自麻/不饱和聚酷树脂复 合材料板材、漂白麻口不氧树)1旨复合材料.板材。通过力学性能的测试以及SEM图 像分析得知漂白麻增强不饱和聚酷以及漂自麻增强环氧树脂复合材料的力学性 能较优。这说明树脂和纤维之间的界面结合是影响板材力学性能的另一个重要因 素,因此对亚麻纤维进行适当的界面处理是很有必要的。 本课题充分利用亚麻资源优势、节约成本、缩短生产周期,不产生化学废弃 物,利于环境的保护。亚麻纤维增强复合材料具有广阔的发展前景,可广泛用于 汽车、建筑、室内装饰等领域。开发亚麻纤维作为增强材料在环境保护和资源利 用方面都有重要的意义。


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