苎麻纤维针织结构复合材料的研究

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本文以苎麻纱线作为增强体,聚丙烯长丝、聚乳酸纱线分别作为基体,利用并纤纱法制备了罗纹半空气层组织、罗纹空气层组织、1+1罗纹组织、满针罗纹组织针织结构预制件,用模压成型法分别将预制件制备成苎麻/PP、苎麻/PLA针织结构复合材料。讨论了苎麻/PP预制件组织结构、纤维含量、弯纱深度、成型工艺参数对复合材料的拉伸性能、冲击性能的影响;研究了苎麻/PLA纤维含量、弯纱深度、成型工艺参数及不同处理方法对复合板材拉伸性能、冲击性能的影响,通过SEM观察了苎麻/PLA复合材料的截面断裂形态。
  对预制件性能的分析得出:组织结构为罗纹半空气层组织,苎麻纤维含量比为50%,弯纱深度为9时苎麻/聚丙烯针织结构预制件小样拉伸强度最大;苎麻纤维含量比为33%,弯纱深度为8时苎麻/聚乳酸罗纹半空气层组织结构预制件小样拉伸强度最大。
  对苎麻/PP复合材料的性能分析得出:苎麻/PP针织结构复合材料的制备最佳工艺为:模压压力10Mpa,保压时间10min,模压温度185℃。当预制件弯纱深度为9,苎麻纤维含量为50%时,罗纹半空气层组织的复合材料横向拉伸强度(16.4MPa)和拉伸模量(1432.2MPa)、纵向拉伸强度(33.3MPa)和拉伸模量(2156.4MPa)、横向冲击韧性(21.3KJ/m2)和纵向冲击韧性(28.3KJ/m2)最大;而当苎麻纤维含量增加时复合材料的断裂伸长率呈下降趋势,弯纱深度越大时复合材料的断裂伸长率呈上升趋势。
  对苎麻/PLA复合材料的性能分析得出:苎麻/PLA罗纹半空气层组织结构复合材料的制备最佳工艺为:模压压力10Mpa,保压时间8min,模压温度190℃。当预制件弯纱深度为8,苎麻纤维含量为33%时,复合材料的横向拉伸强度(22.4MPa)和拉伸模量(2128.7MPa),纵向拉伸强度(36.6MPa)和拉伸模量(2858.3MPa),横向冲击韧性(24.5KJ/m2)和纵向冲击韧性(33.4KJ/m2)最大;复合材料的横向断裂伸长率为7.5%、纵向断裂伸长率为5.1%。
  通过SEM观察苎麻/PLA复合材料断裂面看出:不同的纤维表面处理都使纤维表面变得更粗糙,提高了复合材料的力学性能。经8%的NaOH溶液处理45min复合材料横向拉伸强度提高到27.7MPa、纵向拉伸强度提高到40.1MPa,横向冲击韧性提高到28.3KJ/m2、纵向冲击韧性提高到37.6KJ/m2;经3%的A-151乙醇溶液处理20min,复合材料横向拉伸强度提高到28.2MPa、纵向拉伸强度提高到41.6MPa,横向冲击韧性提高到30.8KJ/m2、纵向冲击韧性提高到39.2KJ/m2。
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