三维编织芳纶纤维增强尼龙复合材料性能研究

三维编织芳纶纤维增强尼龙复合材料性能研究

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李

建

天津学大料材学院天津摘要了研究了纤维 积体时比维三编织芳纶纤维增强尼龙简了,称复合材料力性能的影响,

。学

同时究

,

研线辐射处照理对的影响

。研发现随究着芳纶纤维体积比的增大,,

了,

的学性力能提高芳纶纤维

经

射线辐照处理后表面氧含量所有提高并出现新的官能团

,

。纤维经表处理后面

弯的曲强度弯曲弹

、性模量及剪切 强均度比未处理的高但冲击强较度

低

。关键词三维编织芳纤维纶尼

龙,尼龙一种是重要的热塑性工程塑料具优有

异昌工贸有限公司森试昌剂厂活化剂甲苯二异 酸氰醋

的,性但能温度对分较水为敏感随度温度湿的增尺寸其大力学性能降将低击冲性将能提 高川,,

,

、

,

、分纯析上海,

化学试剂站中心化厂设备与工仪器电热干燥箱

。稳性受到定影响

。,为了克服些缺这点在,、早世

年代纪人们就采用玻璃纤维 碳纤维及芳纶纤维进行增强以改善其性能〔、一,

长型仪沙器表仪厂

’,一

。芳纶纤由维于具 高有、旋真空片泵力拉试机验耳意远械机设备分厂析平天描电扫子显微镜

一型海临市精工真空设备 型重庆川厂仪四厂,

强比度 比模高量及好良耐冲的击性和耐 热等优性

点而被 泛广应 用美国用仅于空航航天工业复合’一材料从的时同三年产量就超过了万,

简支梁摆杆冲式试击验机,

型江,浙。

,

维织编复合材料由于其型异件一编次织 型纤成维,

上海天型平仪器厂 型荷兰型美国

,

贯,穿材料的三个方向形成三维整体状网结 构所,以

克服了传统复合材料沿纤维横向的刚 和度强度性能

较差层间剪切度强低分易层且冲击韧性和损伤容限平水都很低等弱点芳织纤纶维增强尼龙。、

、

公司射线光电子能谱公仪司。

是基正于这些优 点三维编复合材 料将拥 广有纤分子链维刚直结、

、、,

纤维表面处 及理合材复料 备制工艺

阔的发展前景

。、

但由于纤维表面处理工 艺为用使规的常酮丙

晶清性高表面活性不高分 子氢间键较横弱向强度低纤维易纤微化等 因原导致其复合材 的料层剪间强切度低影较了响复合材料综性能的合挥发必须,,、

洗处理烘干以减少表面附物着提高表面质量将,

、

、

经丙过酮清洗的 纶芳纤维置于

,境中环以印,、为。

放射 辐照处理源处理完后再用丙酮洗烘清干度“〔

,对其行进改性 处,理。

其中

,下

射可以线作 用于纤维,,

由于尼龙单体或预聚具体有较低且可 的调粘因此者采用液笔态原缩聚位制法备。

表及面部内且并可在常温下进行处理件条简便可连续生产。

者笔研究了以,

的力学性并,能复材料并合于具体制的工艺备将为三维编织纤 维铺,利

用射线辐照处理。纤同维对时处理效果人模后具充分热在预三口瓶熔中融己内酞胺体单℃真空脱水

进,行研究了加人,,

,一定在度温、

实部验原分材料下继续真空处理巧

加人活化剂 充分搅拌后迅 冷脱模却。

速注人具模一定温度保温下一,,

芳纤纶强维度密度科砰岁伸拉,

,

力性学能试测拉伸弹性 模,量

上海,合成

纤维研所单究体己酞内胺

弯强曲度弯曲弹 性模量参照试样尺寸为,

、

,在拉力

工业试纯石家化纤庄有限

,津天科市技计划重 大攻项目关、

天津市自然科

责任公催化司剂氢氧化钠

学金基助资项目

分析 纯津天森市

,收稿日

一期一

三维编织芳纶纤维增强尼龙复合材料性能研究

程塑应料,用年

第,

卷第,

期

验机上进冲击行强度参照击试验机上进行测 试样试尺寸为

,,

一在冲所数有据。

决于纤体维积分数随 着芳纶纤维体积比在某一向方上的增大,

在该方向的上弯曲强与模度量,

,

无为缺

口

小,试样跨距

〔,

。提

,高。

复合材料 在剪作切用下的 受力状态较为复,均

为一

次验试的平 值均剪切强度采用制自剪切似相杂受到剪切应力后纤维首先承受横向剪切应力模具进行测试试验法与方微观分

析随后发弯生折形变且有可继续能承受拉伸作,用,。

由于芳纶 维纤断裂伸 率高属长韧结性构所以芳

纶为研究表面 处对理芳纶纤维表面状态及复合其材 料界面性能的影响在扫电描子显微镜对种复合材两料断口进行观察。,,

纤维复 合料材的剪切强度较高

,。随着纤维积比体的,

下

增大更多的纤维 够有能效地抵剪切抗应力剪切强同时为

,度随纤 体维比积的增大而提高。

芳纶纤维复材合料,

研究辐 照处理对纤维表面化 学状的影态响采用射 光线电子能 谱射线仪功率为,,最出的突特点就是具有优异的冲击性能随着纤维对纤处维理前后表面元素,体积比的增图大,

的冲击性能提高。。

量含及官能团变化的进行分析测试 条件为,

。为冲击断口口的形貌纤维表真度空为

。一“一

一面未处

理过通断,

对的,

分析发现,

析面分积为结果讨论与的断口不为规则的 塑性变形 断口处纤维拔出很长

,纤维絮状几呈无乎完整断面如图的力学性能如表,

由图

,

可纤维体积比对复合 材料力学性能的 影响不同纤体维积比的。

以清晰地看到芳纶纤维的 延断性裂过程纤维末端

呈针状说明料材在冲击坏过破程中 维纤基从体中

所,示拔后出仍 可以继续受应承力至最终断直表裂,。

。

由纤于,

合材复料的力学性能纤 维体积数分

维的延性破坏使得材 料在弯曲破坏时弯曲挠度

,很口项大试在变形样极其严重情 下况仍完全未裂只断产是生不可 恢的复形变

。,

弯曲强度,

弯曲弹性模量冲击强度八切强度·剪巧

一由表

、可知

,

的弯曲强度弯曲性弹

模、量击强度冲及剪切强度均随纤体维积比的提高提高。而只维织复编材合料在某一方向上勺以例白 混定律合〔为矛、

方为

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,,

式,中—合材在方向上的弯曲弹料性 模复—纤 维拉伸强—纤维度拉伸性弹模量凡—弯强曲度基体—基体弯曲弹性模量民—方向纤的体积维数分—沿体体积分数叭基—可在知纤维及基体力学能一性的由定式、叉,

。合复材料在方上向的弯强曲度里丑

一放大图

倍

一放大

形倍貌,

厂

击冲断口的,

纤维表面处理 复对合材性料能影响辐照处 对理纤维表 面状态影的为研响辐究照理对处纤表面维态状的影响分别,、

对处前理后的芳纶纤维进行了表由表,

和分。

。析,

。

是芳纤纶维处理前 后表面 素含元的变量。化

,可知处 理的后芳纶纤维 表面含氧有量

,月

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