亚麻增强聚丙烯复合材料薄板的冲击性能.pdf
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1、第2 8 卷第3 期 2 0 0 7 年3 月 纺织学报 J o I l 兀l a lo f7 r e x m eR e s e a r c h V 0 1 2 8N o 3 M a r 2 0 0 7 文章编号:0 2 5 3 9 7 2 1 ( 2 0 0 7 ) 0 3 0 0 3 8 0 4 亚麻增强聚丙烯复合材料薄板的冲击性能 刘丽妍,黄故,王瑞 ( 天津工业大学纺织学院,天津3 0 0 1 6 0 ) 摘要以亚麻纤维为增强体,与聚丙烯( P P ) 树脂长丝进行丝柬级混合,形成P P 包覆亚麻的纱线结构,利用机织 工艺织成二维机织布,作为复合材料的预制件。采用层合热压的方法制备亚麻
2、,P P 复合材料薄板。通过对板材冲 击性能的测试以及破坏形貌的分析,研究了亚麻P P 薄板的冲击破坏机制以及影响板材冲击性能的因素。结果表 明:斜纹组织板材的冲击性能优于相同制备工艺的平纹组织板材;树脂、纤维、铺层数、冲击速度等因素对板材的冲 击性能均有影响。 关键词亚麻纤维;聚丙烯;复合材料薄板;冲击性能 中图分类号:1 8 3 3 2文献标识码:A I l l l p a c tr e s i s t a n c eo fn a xr e i l l 】F o r c e dp o l y p r o 哩脚e n el a l l l i n a t e s L I UL i y a n
3、 ,H U A N GG u ,W A N GR u i ( s c b o Z 旷溉,狮P 嘶础n 站觇船毋,咖3 0 0 1 6 0 ,醌姚) A b s t r a c tn a ) 【f i b e rw a su s e da st h er e i n f o r c i n gm a t e r i a lt oc o m m i n 出e 稍t hp 0 1 y p r o p y l e n e ( P P ) f i l a I n e n t s , p m d u c i n gac o r e - s p u ny 踟埘t ht l l en a ) 【a sc o
4、r ea n dP P6 l a m e n ta so u t e rs h e a t h T h ec o m I I l i n d e dy 锄sw e r e w o V e ni n t o2 - Df a b d cw h j c hw a su s e da st h e p 玎e f a b 而e a t e d瑚b 痢a 1 B yh o t p I e s s i n gt e c h n o l o g y t h e p r e f a b r i c a t e dm a t e 矗a lw a ss h 印e di n t ol a m i n a t e s
5、T h ef h c t u r em e c h a n i s m sa n dt h ef a c t o r sa f k c t i n gt h ei m p a c t r e s i s t a n c eo ft h e1 a m i n a t e sw e r es t u d i e dt h r o u g ha n a l y z i n gt 1 1 et e s tr e s u l t sa n df r a c t u r ep h o t o g r a p h s I ts h o w e d t h a tt h ei m p a c tr e s i
6、 s t a n c eo ft h e1 a I I l i n a t e sw i t ht w i l lw e a V ei sp r i o rt ot h a t w i t hp l a i nw e a v em a d eb yt h es a m e t e c h n o l o g i c a lp a m m e t e r s A tt h es a m et i l e ,t h er e s i n , r e i n f o r c i n gf l b e r , t h en u m b e r “l a y e r sa n di m p a c t
7、v e l o c i t ya 1 1e x e r te f 玷c t so nt h ei m p a c tr e s i s t a n c e K e yw o r d sn a ) ( f i b e r ;p o l y p m p y l e n e ;1 a I I l i n a t e s ;i m p a c tp r o p e n y 在提倡生态环保的大背景下,人们致力于谋求 人与环境的和谐共存。复合材料的环保问题自然 引起了人们的重视。麻、竹、秸秆、椰壳等作为增强 材料,以其质轻、价廉、可再生和可生物降解等特点, 充分体现了环境友好性和人类亲和性心。1 ,从而倍
8、 受国内外研究人员的青睐。 本文选取密度较小、纤维连续长度较长、力学性 能较优的亚麻纤维作为复合材料的增强体,利用其 可纺性与聚丙烯( P P ) 长丝进行丝束级共混,通过机 织的方法加工复合材料预制件,制备亚麻,P P 复合 材料薄板,并对板材的冲击性能进行测试与分析,以 探讨其冲击破坏机制及影响板材冲击性能的因素。 1 试验部分 1 1 原料 亚麻纱线,6 6 7t e x ,半漂,黑龙江佳木斯佳鹏亚 麻有限责任公司;P P 长丝,1 2 5t e x ,北京涤纶实 验厂。 1 2 设备与仪器 花式捻线机,O N l 0 0 0 3 0 ,日本O z E K IN O B O R u 有限
9、公司;I N s T R O N 材料试验机,D y n a t u p9 2 5 0 H v , 美国I N s T R O N 公司;电脑织样机,z s w 0 3 ,天津工业 大学自行研制;热压机,Y T D 7 l 一4 5 A ,天津市锻压机 收稿日期:2 0 0 5 1 1 一O l修回日期:2 0 0 6 一0 2 0 2 作者简介:刘丽妍( 1 9 7 8 一) ,女,讲师,博士。主要研究领域为纺织复合材料的研究与开发。E m a i l :l i u l i y a I l 2 0 0 l s i n a c o m 。 万方数据 PDF Watermark Remover
10、DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 第3 期潮磊妍等:迸麻增强聚丙烯复合橱糕薄板的;孛壹性熊 3 9 床厂。 1 3 亚麻,P P 层合板材的制备 1 3 1 包覆纱线的翩备 采用包覆法( 啪p p i n g ) 将亚麻纱线和P P 长丝混 合。即在花式捻线机上让业麻纱线通过空心锭子, 保持不魏捻的状态,羚长丝缘匀她以一定捻度缠绕 在皿麻纱线表麟。包覆工艺原理及过程详见参考文 献 6 7 】。裁餐亚麻纤维体积分数分别为霹5 、 5 0 和6 0 的3 种混合纱线。 l 。3 2 纛维杌织布的织遣 用皿麻
11、纤维体积分数分别为4 5 、5 0 和6 0 的3 种监麻P P 包覆纱线,织得经密为1 3 5 根, l Oe m ,纬密为l 根,l Oc m ,纬缭为4 ,峨宽为 2 8c m 的平纹织物。 嚣时采蔫照麻绎维体积分数隽5 0 酶亚麻,糟 包覆纱线,在经密为1 6 7 根l Oc m ,纬密分别为7 0 、 8 5 、l o o 根,l oc m ,其它工艺不变的条件下织造平纹 布;在经密和其它工艺不变,纬密为1 0 0 根l Oc m 的 条件下织造2 ,2 和3 ,l 组织的斜纹布。 l 。3 3 鼷金板的制餐 将织得的机织布裁成尺寸为2 8e mx2 3c m 的样 片,铸层数分别为
12、5 朦、l O 层,镰层时各层经纬方趣 一致,在热压机上进行热压。热压工艺:室温下放层 合视织布子平板模中,零压时舞灏至l ,加疰至 5M P a ,升温至1 6 0 ,再加压至1 0M P a ,保温1 5m i n , 然詹升溢至1 9 5 后船压至1 5M 糯,保漩2 0 赫n ,保 压降至室温。脱模后进行板材修整并按标准裁制试 样,得到厚度分别为0 8 6 、1 7 5m m 的5 层、1 0 层 扳材。 一 1 4 冲击性能测试 试验采用A S 秘转3 7 6 3 标准,在蛰y n a 嘲) 9 2 5 珏V 型材料冲击试验机上,对不同的皿麻P P 板材进行 平头冲击测试。试样尺寸为
13、9 0m m 9 0m m ,夹持在 中阅开圆孔的两钢板之间。冲头形状为长方形,冲 头与板平面垂直哺。,冲击物的质量固定为 5 8 1 27 妇。为使试验具有可比性,控制基本洚击速 度为2 5m s 。每种工艺板材均测试5 次取平均值。 2 结果与讨论 2 。l 不嗣密度与组织的板材冲击性能 由于冲头形状为长方形,为比较复合材料层合 板的经、纬囱差异,使冲头鹩长边分裹平行予织物经 向和纬向进行冲击试验。纤维体积分数为5 0 的 不同缝织与密爱的5 瑟层合板材;孛击性麓测试结聚 见表1 。 表l纤缭体积余数受鞠麓缀糖摔拳试验黧莱 T a b 1 胂c tr e s l l l 招0 f I 锄l
14、 i n 魏t e sw i t I 重鲫a 舣 翕b e rv o l H m ef a c t 毒o n 注:经向+ 即为冲头的长边平行于织物经纱纛向;纬向为冲* 的长边乎褥于织物纬纱走向;试榉平纹l 、平纹2 、乎纹3 的经密姻 弼,纬密分射为7 0 、8 5 、l o o 根,l O 。 从裘l 可敬看恕,程圈工艺板材的经、纬淘;孛击 性能差异不是很明显。对于3 种平纹织物,最大冲 击载荷及髓量相差不大。隧着纬密的增加,一方嚣 由于纤维数量的增加,会提高板材的承载能力;另一 方面会使经纬纱线交织频率加大,屈懿程度提高从 磷减弱纤维的承载熊力,二者共同作用的结果造成 板材性能变化不大。2
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