Vectran 纤维复合材料抗破坏性能的研究

纱线密度／ Ｄ
面密 度 ／ ｇ ・ ｍ
１ ９ ８ ． ７ ６
１ ４ ０
编 织 密 度
经 向
１ ４ ０
（ ￣
／ ｌ Ｏ ｃ ｍ）： ２ ０ １ ３ － ０ ５ － ２ ４ 基金项 目：国家科技支撑计划 （ ２ ０ １ １ Ｂ Ａ Ｅ １ ０ Ｂ ０ ０ ） 作者简介 ：杜以军 （ １ ９ ８ ７ ． ） ，男 ，在读硕士研 究生 ，主要从 事产业 用纺织 品的研究 及开发。
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２ ０ １ ４年 第 ２期
玻 璃 钢 ／复 合 材 料
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３ ． ２ 撕 裂性 能 的研 究
从撕裂曲线来看 ， 二者有很 大差别。Ｖ ｅ ｃ ｔ ｒ ａ ｎ 织
物 的撕 裂 曲线 是 典 型 的单 缝 法 撕 裂 曲线 ， 在 撕 裂 的 初始 阶段 曲线 就 开 始 有 轻微 波 动 ， 这 时纱 线 开 始 聚 集， 受 力 三角 区 的第 一 根 受 力 纱线 在 承载 到 一 定 程 度之 后 向下滑 移 ， 机 器 夹头积 载 的拉力 瞬 间释放 ， 随 即第 一根 和第 二 根 纱 线 同时受 力 ， 机器 夹 头 拉 力 又
剂， 型 号为 ３ ７ ３ ０ 。各 材料 规格 见表 １ 。
表 １ 试 验 原 料 规 格
Ｔａ ｂ ｌ ｅ １ Ｓｐ ｅ ｃ ｉ ｆ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏｎ ｏ ｆ ｔ ｅ ｓ ｔ ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ
丝能够起到一定 程度 的增强保 伸作用 ． ５ ； 李伟针
得多 】 ． ２ ］ ， 这些优 异的性能使其 广泛用作普 通工业 材料 、 体育用品材料 、 电器材料 、 缆索 、 渔 网、 航空航
天 工业 材料 以及 防护用 品材 料 等 。
目前在 国内 ， 李 敏 洁对 Ｖ ｅ ｃ ｔ ｒ ａ ｎ长丝 的各 项 力学
２ 材料 与试 验 方法
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Ｖｅ ｃ ｔ ｒ ａ ｎ纤 维 复合 材 料 抗破 坏 性 能 的研 究
杜 以 军 ，蒋金 华 ，陈 南 梁
（ １ ．东华大学纺织学 院，上海 ２ ０ １ ６ ２ ０； ２ ．产业用纺织品教育部工程研究 中心 ，上海 ２ ０ １ ６ ２ ０ ； ３ ．东华 大学研究 院，上海 ２ ０ １ ６ ２ ０）
摘要 ：为 了解 Ｖ ｅ ｃ ｔ ｒ ａ ｎ纤维复合材料抗破 坏性能 ， 本 文测试 了 Ｖ ｅ ｃ ｔ ｒ ａ ｎ织物及其有机硅涂层 织物的拉伸 、 撕裂 、 冲击和磨损 性能， 并分析 了涂层 对其力学性能 的影响 。试验得 出， Ｖ ｅ ｃ ｔ ｒ ａ ｎ织物轻质 高强 ， 其拉伸破 坏形 式为纱线 的断裂和滑移 ； 经涂层 工 艺加 工后 ， 织物 中纱线被 固定 ， 拉伸破 坏主要 表现为纤维的 直接 断裂 ； 涂层使 Ｖ ｅ ｃ ｔ ｒ ａ ｎ织物 的撕 裂强力大大降低 ， 主要是 由于涂 层使 织物的撕裂三 角区大大减小 ， 受力纱线根数 减小 ； 涂 层 织物 的抗 冲击性 能远远 低 于未涂层 织物 ； Ｖ ｅ ｃ ｔ ｒ ａ ｎ纤 维的耐磨性 能
２ ． １ 材 料
性 能作 了深 入 系统 的研 究 ， 表明 Ｖ ｅ ｃ ｔ ｒ ａ ｎ长 丝 的捻度 与 断裂 强力 呈 二 次 多项 式关 系 ， 与 断 裂伸 长呈 线 性 关系 ， 通过 对长 丝上 浆 表 明浆 料 的附着 对 Ｖ ｅ ｃ ｔ ｒ ａ ｎ长
试验原料为 Ｖ ｅ ｃ ｔ ｒ ａ ｎ织物及其有机硅涂层复合 织物 。有机硅为美国道康宁公司的双组份液体涂层
机织平纹
４ ０ ０ １ ２ ４． ４ ４
Ｖ ｅ ｃ ｔ ｒ ａ ｎ涂层复合织物
机 织 平 纹
４ ０ ０
对Ｖ ｅ ｃ ｔ ｒ ａ ｎ 纤维的蠕变行为和 Ｖ ｅ ｃ ｔ ｒ ａ ｎ 绳索的应力松
弛行 为有 比较 明显 的影 响 ， 作 者 还拟 定 了 Ｖ ｅ ｃ ｔ ｒ ａ ｎ纤 维、 绳 索 的蠕 变 和应 力 松 弛模 型 并 通 过 实 验 确 定 了 模 型参数 Ｊ 。 这些 研究 报 道 均是 从 各 自的角 度 出 发 ， 而 没 有
织物 在 产 业 用 纺 织 品 方 面 的 应 用 做 出 实 质 性 的 探索 。
模量、 低吸湿率以及耐热 、 耐蠕变 、 耐摩擦性能， 特别 是在酸碱环境中， Ｖ ｅ ｃ ｔ ｒ ａ ｎ 纤维依然能够经受一定温
度、 一定 时 间 的浸泡 ， 其 强度保 持率 比 Ｋ ｅ ｖ ｌ ａ ｒ 纤维 高
对Ｖ ｅ ｃ ｔ ｒ ａ ｎ纤 维 与绳 索在 飞艇 上 的应用 ， 分 别研 究 了
Ｖ ｅ ｃ ｔ ｒ ａ ｎ 纤维和绳索在 高低 温交变特殊环境下 的蠕
变 和 应力 松 弛行 为 ， 结 果表 明 ， 载荷 大小 和 温度 环境
织 物种类
织 物组 织
Ｖ ｅ ｃ ｔ ｒ ａ ｎ 织 物
代 实现 了商 业化 生产 。Ｖ ｅ ｃ ｔ ｒ ａ ｎ纤 维具 有 高 强 度 、 高
伸、 撕裂 、 冲击 、 摩擦 、 切割 、 高低温等破坏和作用 ， 为
此， 本 文着 重 研究 了 Ｖ ｅ ｃ ｔ ｒ ａ ｎ织物 及其 有机 硅涂 层 复 合 织 物 的拉伸 、 撕裂 、 冲击 和摩 擦 性 能 ， 通 过 较 为全 面 的分 析 ， 总 结其 四个 方 面 的 特 性 ， 以期 对 Ｖ ｅ ｃ ｔ ｒ ａ ｎ
较好 ， 经 受砂 轮 磨 损 后 基 本 不 产 生磨 屑 。 关 键 词 ：Ｖ ｅ ｅ ｔ ｒ ａ ｎ织 物 ；拉 伸 ；撕 裂 ； 冲击 ；磨 损
中图分类号 ：Ｔ Ｂ ３ ３ ２ ； Ｔ Ｓ １ ５ ６
文献标识码 ：Ａ
文章编号 ：１ ０ ０ ３— ０ ９ ９ ９ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ２— ０ ０ ２ ７— ０ ６
１ 前
言
对 Ｖ ｅ ｃ ｔ ｒ ａ ｎ 纤 维 织 物及 其 涂 层 织 物 的性 能做 一 个 整 体 的说 明。从 其应 用来 看 ， Ｖ ｅ ｃ ｔ ｒ ａ ｎ纤 维经 常 受 到拉
Ｖ ｅ ｃ ｔ ｒ ａ ｎ 纤维是一种新 型的高分子热致 液晶聚 芳酯纤维 ， 其制造工艺 简单 、 环保并 于上世纪 ８ ０年