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混纤纱热塑复合材料的制做和性能研究

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学位论文的主要创新点

第一章综述

1.1热塑复合材料概述

1.2连续纤维增强热塑复合材料的加工方法

1.2.1预浸料的加工方法

1.2.2成型技术

1.3混纤纱加工方法

1.3.1混合纱

1.3.2包芯纱

1.3.3短切纱

1.3.4混并纱

1.4混纤纱热塑复合材料的研究进展

1.5本课题的意义、内容

1.5.1本课题的内容

1.5.2本课题的意义

第二章混纤纱的制备

2.1混纤纱原料的选择

2.1.1玻璃纤维

2.1.2丙纶纤维

2.2混纤纱制做方法的选择

2.3丙纶粗纱的制备

2.3.1开清棉

2.3.2梳棉

2.3.3并条

2.3.4粗纱

2.4包芯纱的制做原理

2.4.1纺纱原理

2.4.2影响包芯纱的工艺参数

2.5丙纶/玻璃纤维包芯纱的制做

2.5.1实验原料和实验设备

2.5.2工艺参数的设置

2.6纱线强力模型的建立

2.7纱线强力测试与数据分析

2.7.1纱线强力测试

2.7.2数据分析

2.8包芯纱的结构参数和力学性能

本章小结

第三章机织物和复合材料的制做

3.1三维机织物的织造原理和结构

3.2包芯纱的合股

3.3三维机织物预制件的制做

3.3.1三维结构的选取

3.3.2织物组织图的绘制

3.3.3三维分层角联锁织物的织造

3.4二维平纹织物的制做

3.5热塑复合材料的制做

3.5.1实验设备

3.5.2三维机织预制件的复合固化实验

3.5.3平纹织物的复合固化实验

本章小结

第四章复合材料性能测试

4.1实验

4.1.1冲击实验设备及方法

4.1.2拉伸实验设备及方法

4.2结果与讨论

4.2.1冲击实验结果讨论

4.2.2拉伸实验结果讨论

本章小结

第五章结束语

5.1本课题的结论

5.2混纤纱热塑复合材料研究存在的问题

5.3应用前景展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文情况

致谢

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摘要

热塑复合材料具有许多优于热固性材料的优点:较好的韧性、使用寿命长、可循环利用及生产周期短等。连续纤维增强热塑复合材料的优点更显著,但是,目前连续纤维增强热塑复合材料较成熟的加工工艺主要有拉挤成型、缠绕成型、二维织物或单向带的叠层模压成型等。 而三维机织物作为纺织结构复合材料的预制件,具有良好的整体性,其复合材料抗层间剪切强度、抗冲击性等综合力学性能皆优于传统的层合复合材料,是理想的结构复合材料。以增强纤维和热塑纤维形成的混纤纱为媒介,能够很方便的加工成三维机织物热塑复合材料。 本论文研究了在环锭细纱机上纺制玻璃纤维/丙纶包芯混纤纱的方法和工艺;建立了长丝强力随捻度变化的模型;研究了三维分层角联锁机织物复合材料和二维平纹织物层合复合材料的制作方法和工艺以及它们的拉伸、冲击性能。 研究表明:在环锭细纱机上生产包芯纱是可行的,选择适当的捻系数后,生产出的包芯纱包缠效果好,且包芯纱较原玻璃丝强力降低不是很显著;加捻后长丝强力与加捻前强力比值为cos2α,与实验值具有很好的吻合;三维分层角联锁机织物复合材料与二维平纹织物层合复合材料相比具有较好的冲击性能,单位厚度的最大载荷和吸收的总能量都有明显提高,而拉伸强度和拉伸模量较二维平纹复合材料低;玻璃纤维含量、玻璃长丝丝束细度等都对三维分层角联锁机织物热塑复合材料的力学性能有着重要的影响,一定范围内,玻璃纤维体积分数越高,三维分层角联锁机织物复合材料的力学性能越好,丝束细度越细,树脂越容易浸透,三维分层角联锁机织物复合材料力学性能越好。

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