【摘 要】
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高强纤维的优异性能使其在工业、防护等方面具有相当突出的表现,近几年,随着它在各领域中的应用逐渐广泛,高强纤维的自身性能受到很大关注。基于我国对高强纤维的生产及研究现状,开展对高强纤维的单纤维压缩弯曲性能的研究具有一定实用价值和现实意义。本课题是对几种高强纤维的单纤维压缩弯曲性能进行测试,得到表征纤维压缩弯曲性能的测试数据,并根据测试结果绘制出高强纤维压缩弯曲曲线。同时对高强纤维进行了一系列基本结构
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高强纤维的优异性能使其在工业、防护等方面具有相当突出的表现,近几年,随着它在各领域中的应用逐渐广泛,高强纤维的自身性能受到很大关注。基于我国对高强纤维的生产及研究现状,开展对高强纤维的单纤维压缩弯曲性能的研究具有一定实用价值和现实意义。本课题是对几种高强纤维的单纤维压缩弯曲性能进行测试,得到表征纤维压缩弯曲性能的测试数据,并根据测试结果绘制出高强纤维压缩弯曲曲线。同时对高强纤维进行了一系列基本结构与性能测试。并研究了不同温度的老化情况对于高强纤维单纤维压缩弯曲性能的影响,绘制并总结其曲线的变化情况。对高强纤维基本性能和结构进行测试与分析,结果表明:扫描电镜下观察高强纤维表面形貌,发现测试的四种纤维中,按表面粗糙程度的从大到小排序是:高强聚乙烯纤维>芳纶Ⅲ纤维>PBO-AS纤维>Kevlar纤维;纤维表面浸润性测试也证实了这个结果。用X射线衍射仪对高强纤维试样进行测试,数据导入到MID Jade软件进行结晶度计算,利用轴取向指数定义公式计算其取向度,得到结论:结晶度与取向度大小排序均为高强聚乙烯纤维>Technora纤维>芳纶Ⅲ纤维>PBO-AS纤维。对高强纤维进行单纤维压缩弯曲性能研究,结果表明:测试的高强纤维中,Technora纤维的最大力和抗弯刚度最大,分别为0.6324m N和6.2360×10-5c N·cm2,可以看出,Technora纤维最难弯曲,纤维最刚硬。对比高强纤维压缩弯曲曲线可以发现:高强聚乙烯纤维的曲线变化趋势最为剧烈,压缩弯曲过程中,纤维所受载荷值达到最大后急剧下降,之后曲线逐渐平稳;其他纤维的压缩弯曲曲线变化比较平缓。对比经过不同温度老化后的三种高强纤维压缩弯曲性能测试结果,分析老化温度对其压缩弯曲曲线的影响,发现:Technora纤维载荷到达临界点的位置总体上比PBO-AS纤维靠前,并且Technora纤维在不同温度条件老化后最大力的上升或下降的幅度并不大,变化较为和缓;与之相比,芳纶Ⅲ纤维的最大力变动幅度较大,压缩弯曲曲线在坐标图中的分布较Technora纤维更分散。分析经过不同温度老化后高强纤维的压缩弯曲指标可以看出:PBO-AS纤维随老化温度的升高最大力、等效弯曲模量和抗弯刚度都保持上升的趋势,30℃到60℃之间PBO-AS纤维的最大力增长最快,在老化温度为60℃时,PBO-AS纤维最大力比芳纶Ⅲ纤维要高,这说明PBO-AS纤维在经过高温老化后的抗弯性能优于芳纶Ⅲ纤维,而芳纶Ⅲ纤维是在0℃到30℃的老化温度之间最大力迅速增长。Technora和芳纶Ⅲ两种纤维随着老化温度的升高,各指标的变化趋势均为先增大再减小。Technora纤维的最大力在60℃之后开始递减,而芳纶Ⅲ纤维则是从90℃之后开始减小,Technora纤维的等效弯曲模量是老化温度高于30℃之后开始递减,芳纶Ⅲ纤维则是高于60℃之后等效弯曲模量迅速减小。图39幅,表18个,参考文献78篇。
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