玻璃纤维3D机织物增强复合材料板材的研制与其拉伸性能研究.pdf

维普资讯 浙江工程学院学报 ，第 l9卷 ，第3期 ，2002年 9月 JournalofZhejiangInstituteofScienceandTechnology Vo1．19，No ．3，Sep．2002 文章编号 ：1009·4741 (2002)03·0145·04 玻璃纤维 3D机织物增强复合材料板材 的研制与其拉伸性能研究 汪 蔚 ’，祝成炎。 (1．嘉兴学院服装与艺术系，浙江嘉兴 314000；2．浙江工程学院，浙江杭州 310033) 摘要 ：以玻璃纤维为原料 ，试织成功 了几种结构的 3D机织物 ，并用6101环氧树脂作基体 ，650聚酰氨 树脂作 固化剂 ，采用手糊成型工艺制得 了各种结构的复合材料板材 ，对各种结构的复合材料板材拉伸性能 进 行 了测试并对测试结果进 行 了分析 。 关键词 ：纤维增强复合材料 ；三维机织物 ；正交结构 ；角联锁结构 ；拉伸性能 中图分类号 ： l56．6 文献标 识码 ：A 0 前 言 纤维增强复合材料的应用 13趋广泛。在各类型的纤维增 强复合材料 中，3D机织物增强是一种非常有 效的增强形式 ，其整体化的纤维增强构件赋予材料极佳的层问剪切强度 、较好的抗冲击损伤性 、较高的比 强度与 比模量和适宜的韧性。 目前 ，3D机织物增强复合材料 的制造加工技术与性能研究 已越来越引起纺 织界和复合材料界人士的重视。 1 3D机织物板材预制件 的织物规格设计 ‘ 1．1 玻璃纤维 的选用及性能测试 选用杭州玻璃集团公司生产 的规格为 2400tex的无碱玻璃纤维 ，经试验测得其密度为 2．54g／cm ，一次 拉伸断裂强度为 32．88cN／tex，一次拉伸断裂伸长率为 1．38％，杨 氏模量为 2198．95cN／tex，其拉伸 曲线近 似一直线 ，无明显屈服点 。 1．2 织物规格设计 3D机织物板材预制件的结构形式有正交结构 (其经向截面图如图 l(a))、角联锁结构两种 ，而角联 锁结构依纱线走向的不同又可分为多种 ，图 l(b)、图 l(C) (均为经向截面图)为有代表性 的两种。为 便于以后叙述 ，将图 l(C)结构称角联锁结构 l，图 l(b)结构称角联锁结构 2。 按文献 [1、2]报道的织制方法 ，在小样机上可织 出上述三种结构的3D机织物 ，织物规格如下 ： 正交结构 ：织物层数 4层 ，单层经纱密度 5根／cm，纬纱密度 2根／cm，经 向截面图如图 l(a)； 角联锁结构 l：织物层数 4层 ，单层经纱密度 5根／cm，纬纱密度 l根／cm，经 向截面图如图 l(c)； 收稿 日期 ：2002．04．11 基金项 目：浙江省科技厅 国际合作项 目 (Ol1106228) 作者简介 ：汪蔚 ，(1972一 )，男 ，安徽黄 山人 ，硕士 ，主要从事纺织技术和复合材料研 究。 维普资讯 l46 浙 江 工 程 学 院 学 报 2002年 第 l9卷 角联锁结构 2：织物层数 5层 ，单层经纱密度4／l~／cm，纬纱密度 1l~／／cm，经 向截面图如图 1(b)。 上述三种规格的3D机织物基本组织均为平纹 ，所用经纱 、纬纱及垂纱均为2400tex的玻璃纤维。织物 厚度为 6mm。 (b) 图 l 3D机织物板材预制件结构图 2 复合材料板材的成型工艺 2．1 树脂基体选择 选用的树脂基体为江苏吴江学联树脂厂生产 的雪鹅牌 6101环氧树脂 ，并选用浙江永在化工有 限公司 生产的永在牌 650聚酰胺作固化剂 ，此树脂类 固化剂能在常温常压下与环氧树脂中的环氧基 、羟基进行反 应 ，发生交联而固化 。同时由于该树脂本身具有一定的特性 ，故使用它作为环氧树脂的固化剂 ，不仅可起 到固化作用 ，对环氧树脂还有改性作用 (如增韧)。 2．2 树脂胶液