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随着国际、国内对于材料性能和生态环保性能的要求越来越高,亚麻和大麻纤维走进了人们的视野,它们不仅是一种可再生的天然纤维,其良好的机械性能也得到了科学证实。对工业市场具有确定的技术附加值是使天然纤维区别于其它纤维之处,更重要的是天然纤维行业体现了对地球及其可再生资源的尊重。尽管重量轻,但亚麻和大麻却显示出强劲的耐撕拉机械性能。此外,这些天然纤维还具有良好的刚性,隔热性和出色的耐用性。课题选取麻纤维为主要原料,进行亚麻、大麻纤维增强热塑性树脂基复合材料的开发和研究,制备出性价比高、力学性能优的复合材料板材,为工程应用提供理论依据。
课题着重研究了亚麻、大麻纤维增强聚丙烯树脂复合材料的制备及性能测试。考虑到热塑性树脂粘性大,成型困难以及加工成本等问题,本课题将亚麻、大麻纤维与PP纤维均匀混合,并将其分别制成加捻纱及PP长丝包覆纱,实现了基体与增强纤维的丝束级混合。将制备好的纱线作为纬纱,PP长丝作为经纱,织造二维平纹布,作为复合材料预制件。
经过层合热压制得亚麻/PP、大麻/PP复合材料板材。通过调节压力与温度,确定了热压工艺,分别制备了不同铺层方式、不同纱线结构、不同纤维含量以及不同纱线铺设角度的复合材料板材,并对其进行了三点弯曲测试、冲击性能测试,并对测试结果进行分析和讨论。结果表明增强纤维在复合材料中的状态对材料性能起到重要作用。此外,论文还比较了大麻、亚麻纤维对复合材料的增强作用。
论文对纤维浸渍过程进行了模型分析;分析了材料孔隙产生的原因;通过对板材的SEM弯曲断口破坏形貌进行观察,分析了增强纤维与板材的破坏机理;分别对亚麻纤维和基体树脂进行改性,并测试其复合材料板材的冲击性能;运用有限元分析软件ANSYS对试件的冲击过程进行计算机编程,模拟冲击破坏过程。