織物增強(qiáng)抗壓緩沖混雜復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)與性能研究.pdf

1、織物增強(qiáng)混雜復(fù)合材料是將由多種材料組成的不同織物結(jié)構(gòu)材料進(jìn)行層間復(fù)合而制備的復(fù)合材料。本文基于非織造工藝中的針刺和熱粘合技術(shù)，設(shè)計(jì)了織物增強(qiáng)層間/層內(nèi)混雜復(fù)合材料，并對(duì)面密度、HRBP纖維比例、針刺深度、針刺頻率、增強(qiáng)織物材質(zhì)和疊層順序六種結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)抗壓縮(CFD)、壓陷(IFD)和動(dòng)態(tài)緩沖性能的影響規(guī)律進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究和理論預(yù)測(cè)，得到一種適用于建筑、交通以及精密物品包裝防護(hù)等領(lǐng)域的新型結(jié)構(gòu)的緩沖復(fù)合材料。
　　本文將雙組份低熔點(diǎn)HR

2、BP短纖維、回收高性能芳綸短纖維(Kevlar)和高性能纖維平紋織物制成用于緩沖材料表面的層間/層內(nèi)混雜疊層結(jié)構(gòu)材料，形成縱向纖維束和熱粘結(jié)點(diǎn)來提高水平和厚度方向的強(qiáng)力。通過響應(yīng)面分析對(duì)拉伸、緩沖、頂破和穿刺性能的研究，得出綜合機(jī)械性能的最佳參數(shù)。
　　本文探討了六種結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)織物增強(qiáng)混雜復(fù)合材料的抗壓性能的影響規(guī)律，分析各因素對(duì)平面靜態(tài)壓縮硬度、壓陷支撐因子、壓縮和壓陷回復(fù)性的結(jié)果。所有織物增強(qiáng)混雜疊層復(fù)合材料的支撐因子值達(dá)到4

3、.5以上，高于普通緩沖材料的3.0，抗壓和回復(fù)性能均優(yōu)于普通非織造結(jié)構(gòu)材料。通過相關(guān)性和回歸分析得到各因素對(duì)壓縮硬度、支撐因子、壓縮和壓陷滯后損失率的影響關(guān)系式。
　　通過非穿透性落錘緩沖性能測(cè)試，得到混雜復(fù)合材料對(duì)初始沖擊載荷緩沖之后的殘余載荷及緩沖時(shí)長(zhǎng)。本研究設(shè)計(jì)的混雜復(fù)合材料對(duì)9kN初始載荷的緩沖率可達(dá)到50％以上。纖維支架的強(qiáng)制性彎折和熱粘結(jié)點(diǎn)的破裂是吸收壓縮能量的主要機(jī)理，蓬松結(jié)構(gòu)比密實(shí)結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)緩沖性能更佳。混雜復(fù)合材

4、料在雙面增強(qiáng)結(jié)構(gòu)下的緩沖性能優(yōu)于單面增強(qiáng)結(jié)構(gòu)?；祀s復(fù)合材料的緩沖力在初始沖擊載荷為8kN載荷條件下出現(xiàn)最大值，載荷降低到一定條件時(shí)可被緩沖99％以上。
　　通過模壓成型法將高密度軟質(zhì)聚合物發(fā)泡材料替換緩沖層，研究發(fā)泡的膨脹系數(shù)和厚度對(duì)抗壓和緩沖性能的影響，發(fā)現(xiàn)織物增強(qiáng)整體成型發(fā)泡混雜復(fù)合材料在縱向抗壓緩沖性能高于純纖維疊層混雜復(fù)合材料，對(duì)動(dòng)態(tài)沖擊載荷的緩沖率高于95％?？椢镌鰪?qiáng)整體成型發(fā)泡混雜復(fù)合材料的壓陷滯后損失范圍為30-38