纺织结构复合材料中的纺织品
纺织结构复合材料分类
纺织结构复合材料分类纺织结构复合材料是一种由纤维素纤维和基体材料组成的复合材料。
纺织结构复合材料具有轻质、高强度、耐磨损、耐高温等优点，广泛应用于航空航天、汽车、建筑等领域。
根据纺织结构的不同特点和用途，可以将纺织结构复合材料分为以下几类。
一、三维编织复合材料三维编织复合材料是一种由三维编织纤维构成的复合材料。
它具有良好的强度和刚度，能够在多个方向上承受力。
三维编织复合材料可以用于制造飞机零部件、汽车零部件以及建筑结构等。
该类复合材料的制备过程相对复杂，需要经过编织、浸渍和固化等多个步骤。
在实际应用中，还需要考虑编织结构的设计和优化，以满足不同的工程要求。
二、二维织物复合材料二维织物复合材料是一种由二维织物和基体材料构成的复合材料。
它具有良好的柔韧性和可塑性，适用于制造需要弯曲和变形的零部件。
二维织物复合材料可以通过手工编织、机器编织或者预浸料等方法制备。
在制备过程中，需要考虑织物的纤维类型、纤维密度以及编织结构的优化，以提高复合材料的性能。
三、非编织纤维复合材料非编织纤维复合材料是一种由非编织纤维和基体材料构成的复合材料。
非编织纤维包括无纺布、纳米纤维以及纤维毡等。
这类复合材料具有较好的柔韧性和吸湿性，适用于制造衣物、过滤材料以及隔音材料等。
非编织纤维复合材料的制备过程相对简单，可以通过热压、湿压和自粘等方法制备。
四、三维编织纤维复合材料三维编织纤维复合材料是一种由三维编织纤维和基体材料构成的复合材料。
它具有良好的强度和刚度，能够在多个方向上承受力。
三维编织纤维复合材料适用于制造需要承受复杂载荷的零部件，如飞机机翼、汽车车身等。
该类复合材料的制备过程相对复杂，需要经过编织、浸渍和固化等多个步骤。
在实际应用中，还需要考虑编织结构的设计和优化，以满足不同的工程要求。
纺织结构复合材料根据纺织结构的不同特点和用途，可以分为三维编织复合材料、二维织物复合材料、非编织纤维复合材料以及三维编织纤维复合材料等几类。
纺织材料学复习资料
纺织材料学复习资料1.纺织材料的概念与范畴纺织材料：包括纺织加⼯⽤的各种纤维原料和以纺织纤维加⼯成的各种产品。
服⽤纺织品：⾐服、鞋、帽、纱⼱家⽤纺织品：被、床单、桌布、坐垫产业⽤纺织品：绳索、缆绳、帐篷、炮⾐复合材料：轮胎、飞机壳体、风⼒发电设备的桨叶、⼟⼯布、防弹⾐、⽕箭整流罩和喷⽕喉管、海⽔淡化滤材 2.纺织材料的分类（1）纺织纤维 textile fibers概念：截⾯呈圆形或各种异形的、横向尺⼨较细、长度⽐细度⼤许多倍的、具有⼀定强度和韧性的（可挠曲的）细长物体。
按材料类别分为：有机、⽆机纤维按材料来源分为：天然纤维和化学纤维天然纤维：⾃然界⽣长或形成的，适⽤于纺织⽤的纤维。
化学纤维：是指⽤天然的或合成的⾼聚物为原料，经过化学和机械⽅法加⼯制造出来的纤维。
化学纤维⼜可分为再⽣纤维、合成纤维、⽆机纤维。
再⽣纤维：以天然⾼分⼦化合物为原料，经化学处理和机械加⼯⽽再⽣制成的纤维。
合成纤维：由低分⼦物质经化学合成的⾼分⼦聚合物，再经纺丝加⼯⽽成的纤维。
⼆、聚集态结构1.对于纤维聚集态的形式，20世纪40年代出现了“两相结构”模型，即认为纤维中存在明显边界的晶区与⾮晶区，⼤分⼦可以穿越⼏个晶区与⾮晶区，晶区的尺⼨很⼩，为10nm 数量级，分⼦链在晶区规则排列，在⾮晶区完全⽆序堆砌。
这种模型成为缨状微胞模型。
从晶区到⾮晶区是否存在逐步转化的过渡区，尚有不同解释2.Hearle 教授提出的缨状原纤结构模型，对此作了很好的解释，并与纤维的原纤结构形成很好的对应。
3.Kellel 等⼈提出了著名的折叠链⽚晶假说，并认为，线性⾼分⼦链可达⼏百到⼏千纳⽶，具很⼤表⾯能，极易在⼀定条件下⾃发折叠，形成⽚状晶体。
4. 依照⽚晶理论及事实，⼈们认为⽚晶就如同缨状微胞结构中的微胞，伸出的分⼦就像缨状分⼦，再进⼊其他⽚晶的为“缚结分⼦”，是纤维产⽣强度的主机制。
1、结晶态结构（1）结晶态：纤维⼤分⼦有规律地整齐排列的状态。
纺织复合材料研究报告
纺织复合材料研究报告随着现代工业的发展，纺织品已经不再只是传统的衣物和家纺，而是涵盖了更广泛的领域，包括建筑、交通、医疗和航空等。
纤维材料的机械性能和热性能已成为工程设计中的重要考虑因素。
为了满足市场需求，纺织品制造商正在不断寻求新的材料和技术。
本报告旨在介绍纺织复合材料的研究进展和应用前景。
二、纺织复合材料的定义和分类纺织复合材料是指由两种或两种以上的不同纤维或纤维和其他材料组成的一种新的材料。
根据纤维的类型和结构，纺织复合材料可以分为以下几类：1.纤维增强复合材料：由纤维和基体组成，纤维起到增强作用，基体起到支撑和保护作用。
2.混合纤维复合材料：由两种或两种以上的不同纤维组成，具有更好的机械性能和热性能。
3.纤维/纤维复合材料：由两种或两种以上的纤维相互交错组成，具有更好的强度和韧性。
4.多层纤维复合材料：由多层纤维和基体交替组成，具有更好的强度和刚度。
三、纺织复合材料的研究进展1.纤维增强复合材料的研究纤维增强复合材料由于其轻质、高强、高模量和耐热性能等优点，已经广泛应用于航空、航天和汽车工业等领域。
目前正在开展的研究工作包括：（1）纤维增强复合材料的制备和成型技术（2）纤维增强复合材料的表面处理和改性（3）纤维增强复合材料的力学性能和耐热性能的研究2.混合纤维复合材料的研究混合纤维复合材料由于其具有更好的机械性能和热性能，正在逐步替代传统的单一纤维复合材料。
目前正在开展的研究工作包括：（1）混合纤维复合材料的制备和成型技术（2）混合纤维复合材料的表面处理和改性（3）混合纤维复合材料的力学性能和耐热性能的研究3.纤维/纤维复合材料的研究纤维/纤维复合材料以其更好的强度和韧性，正在逐渐替代传统的单一纤维复合材料。
目前正在开展的研究工作包括：（1）纤维/纤维复合材料的制备和成型技术（2）纤维/纤维复合材料的表面处理和改性（3）纤维/纤维复合材料的力学性能和耐热性能的研究四、纺织复合材料的应用前景纺织复合材料具有轻质、高强、高模量、耐热性等优点，已经广泛应用于航空、航天、汽车、建筑、医疗和体育器材等领域。
石墨烯及氧化石墨烯在纺织印染行业中的应用
2、作为织物后处理剂
石墨烯和氧化石墨烯还可以作为织物后处理剂，用于改善织物的性能。例如， 将氧化石墨烯作为后处理剂加入到棉织物中，可以显著提高织物的抗皱性和弹性， 同时还可以增加织物的厚度和重量。此外，石墨烯还可以用于制备透明、耐磨的 涂层，用于保护织物表面不受损伤。
结论
石墨烯和氧化石墨烯在纺织领域具有广泛的应用前景，可以为纺织品带来许 多新的功能和特性。尽管目前它们的制造成本还相对较高，但随着技术的不断进 步和规模化生产的实现，相信在不久的将来它们在纺织领域的应用将会越来越广 泛。
石墨烯在纺织印染行业中的应用
石墨烯具有优异的导热性、强度和透光性，在纺织印染行业中具有广泛的应 用。例如，在高温定型过程中，石墨烯可以作为耐高温材料，提高纺织品的定型 效果和稳定性。此外，石墨烯还具有出色的抗菌防臭性能，可以为纺织品添加额 外的保健功能。
具体应用方面，石墨烯在纺织品上的应用主要表现在以下几个方面：
结论与展望
综上所述，石墨烯和氧化石墨烯在纺织印染领域具有广泛的应用前景。这两 种材料凭借其独特的性质和优势，可以显著提高纺织品的性能和舒适度，同时为 智能纺织品领域提供新的发展机遇。尽管目前石墨烯和氧化石墨烯在纺织印染中 的应用还处于研究阶段，但随着技术的不断进步和应用的不断拓展，相信在不久 的将来，这两种材料将会成为纺织印染领域的常用材料，为纺织行业的发展注入 新的活力。
为了将石墨烯应用于纺织品，研究者们尝试了多种方法。其中，将石墨烯与 生物基聚合物复合是一种较为有效的方法。通过将石墨烯与纤维素、蛋白质等生 物基聚合物进行复合，可以制备出性能优异的石墨烯/生物基聚合物复合材料。 这种复合材料既保留了石墨烯的优点，又具有生物基聚合物的可持续性，因此在 纺织印染领域具有广阔的应用前景。
(完整版)产业用纺织品
1.纺织品分类（按最终用途分）：服装用、装饰用、产业用2.产业用纺织品定义：是指用于许多非纺织行业的产品、制造过程和配套服务的经过专门设计的工程类纺织结构材料。
3.产业用纺织品也叫做：技术纺织品、高性能纺织品、高技术纺织品、工程纺织品、产业织物、技术织物4.产业用纺织品与用于服装和装饰的普通纺织品不同，它通常由非纺织行业的专业人员用于各种性能要求高或耐用的场合5.产业用纺织品与非产业用纺织品的区别。
（9个方面）：（1）产业用纺织品的应用领域和使用对象不同：产业用纺织品属于生产资料领域，服装和装饰用纺织品属于消费领域；服装和装饰用纺织品的购买和使用对象是消费者，产业用纺织品的使用对象通常不是个体户（2）外观形态不同：产业用纺织品的外观形态有纤维形态、线绳结构、片状形态、三维形态；服装和装饰用纺织品的外观形态为片状形态（3）性能要求不同：产业用纺织品的性能要求比服装和装饰用纺织品的性能要求高（4）所用材料不同：产业用纺织品所用原料比服装和装饰用纺织品要广泛，会大量使用一些高性能和高功能的特殊原料，所用原料强度很高，抵抗各种外部环境的能力较强，性能优异；服装和装饰用纺织品对物理机械性能要求较低，对外观以及穿着舒适性要求较高。
（5）加工方法和使用设备不同：产业用纺织品所用材料比较刚硬，加工难度大；由于性能方面的要求，加工方法和使用设备也与服装和装饰用纺织品不同（6）最终产品的处理不同：产业用纺织品最终产品绝大部分都要经过涂层、层压或复合处理，使其更好的发挥产品特性，弥补中间产品的各种缺陷（7）测试方法不同：产业用纺织品的测试具有一定难度，实验室不能完全模拟实际使用情况，所以实验结果必须具有足够的精度和可靠性（8）使用寿命不同：产业用纺织品的使用寿命比服装和装饰用纺织品要长得多，流行趋势对于产业用纺织品的使用寿命没有影响（9）价格不同：产业用纺织品的价格比传统纺织品高6.产业用纺织品按最终用途分类。
（中、欧、美）中国：农业栽培用纺织品；渔业和水产养殖用纺织品；土工织物；传动、传送、通风等带管的骨架材料；蓬盖、帐篷用帆布；工业用呢、毡、垫等；产业用线、带、绳、缆，革、毡、瓦等的基布；过滤材料及筛网；隔层材料及绝缘材料；包装材料；各类劳保、防护用材料；文娱、体育用品的基布；医疗卫生及妇婴保健材料；国防、航空、航天及尖端工业用纺织品；其他类产业用纺织品欧洲：农业用纺织品；土木工程用纺织品；建筑用纺织品；环保用纺织品；交通运输用纺织品；工业用纺织品；防护用纺织品；医疗卫生用纺织品；功能性服装用纺织品；包装用纺织品；体育与休闲用纺织品；其他产业用纺织品美国：农用纺织品；建筑结构用纺织品；纺织结构复合材料；过滤用纺织品；土工织物；医疗纺织品；军事国防用纺织品；造纸机用织物；安全防护用纺织品；运动及娱乐用纺织品；交通运输用纺织品；其他产业用纺织品7. 产业用纺织品在21世纪中应起的作用一、在电子信息技术方面纺织复合材料具有许多优异的性能，如强度高、比刚度大、抗疲劳性好、耐腐蚀性好、尺寸稳定、密度低、独特的材料可设计性，应用于电子工业上，用作结构件及结构功能件，赋予产品以轻质、高强度、高刚度、高尺寸精度等特性，提高了产品的技术指标，更好地适应了现代高科技的发展要求。
工业用纺织品全篇
3 过滤布的主要性能指标与影响因素 滤布的种类很多，应用范围也很广，涉及到各行各业，
因而对滤布的要求也千差万别，不同的场合，不同的过滤条 件，要求滤布的性能也有一定的差异。
（1）捕集效率：即集尘率、过滤效率、净化效率，捕集效
率应能满足规定的百分率。
在纤维层过滤中通常成立以下对数穿透定律：
1
exp{
2、合理选择纤维规格：从纤维直径、纤维截面形状、纤维 长短、单丝与复丝、多种纤维组合等因素来考虑对过滤 的影响。
四、过滤材料的结构及常见品种
1、机织过滤材料：用相互垂直的两个系统的纱线相互交 织而成。组织有平纹、斜纹和缎纹，特殊情况下也用纬 二重、双层及管状组织织物。
2、筛网：一般为机织物，按使用原料可分为蚕丝筛网、 合纤单丝筛网、合纤棕丝筛网及金属丝筛网等，筛网织 物要求孔眼均匀、清晰、孔径大小正确，使用时不移位， 坚牢耐用。
4(1 )L Df
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式中：—综合捕集效率 —空隙率
—纤维层厚度
—纤维直径
—每根单纤维的捕集效率
捕集效率与滤布的结构参数有关，一般短纤维比长丝的捕
集效率高，非织造布比机织布的捕集效率高，一般纺织品过
滤材料均可达到99.5%以上的捕集效率。
（2）透气性：指在一定的压差下，滤材单位面积通过的 空气量，单位为m3/m2·s。透气性是过滤布很重要的一个 指标，原料不同，透气量也不同。透气性与过滤阻力有 直接关系，透气性好，则过滤阻力小，能耗低，在设计 上应根据不同用途要求，选择不同的原料、组织结构等。 另外，各国在测量透气量时所规定的定压差值不完全相 同 ， 如 日 本 美 国 采 用 127Pa （ 12.7mmH2O ） ， 瑞 典 采 用 100Pa(10mmH2O),德国采用200Pa(20mmH2O)，我国采用130 Pa(13mmH2O)。
纺织结构复合材料第一讲
纺织结构复合材料第一讲1. 什么是纺织结构复合材料？纺织结构复合材料具有纤维的优良性能和纺织品的柔韧性，是一种新型的复合材料。
它采用纺织品作为增强材料，常见的纤维有玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等。
与传统的复合材料相比，纺织结构复合材料不存在层间剥离的问题。
此外，它的使用寿命长，防护性能好，能够适应高强度、高性能、多功能的性能要求，具有很高的应用价值。
2. 纺织结构复合材料的制备方法目前常用的纺织结构复合材料制备方法有以下几种：2.1 手工层叠法手工层叠法是一种简单而常用的制备方法，它利用胶水将纤维与基体胶粘在一起。
该方法制备的复合材料具有较好的柔韧性，并具有一定的强度、刚度、韧性和耐冲击性。
2.2 自动层叠法自动层叠法是一种自动化程度较高的制备方法，它通过自动化设备将纤维与基体粘结在一起。
该方法可以提高生产效率，使复合材料具有较好的一致性和稳定性。
2.3 预浸法预浸法是将纤维与预先浸润过原液的基体材料放置在模具中形成的复合材料。
该方法可以使复合材料具有更好的强度和刚度，但由于需要进行预浸润，成本较高。
2.4 压缩成型法压缩成型法是一种利用高温高压对纤维和基体进行加强和粘结的方法。
该方法可以制备出具有高强度和高刚度的复合材料，但设备成本相对较高。
3. 纺织结构复合材料的应用纺织结构复合材料广泛应用于航空航天、汽车、建筑、医疗、运动器材等领域。
以航空航天为例，纺织结构复合材料在制造航空器、导弹、卫星等方面有着广泛的应用，可以显著提高载荷能力、加速度、强度和稳定性等指标。
4.随着科技和生产技术的不断发展，纺织结构复合材料将会在更多领域得到广泛应用，成为未来的重要材料之一。
2024年纺织复合材料市场发展现状
2024年纺织复合材料市场发展现状引言纺织复合材料是指由纺织品与其他材料相结合形成的新型材料。
由于纺织品具有轻质、高强度、柔软和透气等特点，与其他材料结合后能够具备更好的性能和功能。
纺织复合材料在汽车、航空航天、建筑和军事等领域有广泛的应用，因此其市场需求也在不断增长。
市场规模纺织复合材料市场的规模呈现稳定的增长趋势。
根据市场研究数据，2019年全球纺织复合材料市场规模约为200亿美元，预计到2025年将达到300亿美元。
此增长主要归因于各个行业对材料性能的要求不断增加，以及对环保和可持续发展的关注。
主要应用领域纺织复合材料在多个领域有广泛应用。
以下是几个主要领域的介绍：1.汽车工业：纺织复合材料在汽车制造中的应用越来越广泛，如车身结构、车内装饰和座椅等。
由于其轻质、高强度的特点，可以提高汽车的燃油效率和安全性能。
2.航空航天工业：航空航天领域对材料的要求非常严苛，纺织复合材料由于其优异的强度和轻质特性，被广泛应用于飞机机身和内饰等部件。
3.建筑领域：纺织复合材料在建筑领域中的应用越来越重要。
它可以用于外墙装饰、屋顶和地板等部位，不仅具备良好的耐候性和防水性能，还能够提升建筑的抗震性能。
4.体育用品：纺织复合材料在体育用品制造中有重要作用，如高尔夫球杆、网球拍和足球鞋等。
通过使用纺织复合材料可以减轻器材的重量，提高运动员的表现。
市场驱动因素纺织复合材料市场的增长受到多个因素的驱动：1.技术进步：纺织复合材料的研发技术不断进步，新材料的开发和生产工艺的改进使得产品的性能不断提高，满足市场需求。
2.环保要求：纺织复合材料具备可再生和可降解的特性，能够减少对环境的影响，得到越来越多环保意识的消费者和企业的关注。
3.节能需求：纺织复合材料的轻质特性使得使用该材料制造的产品更节能，适应了能源紧缺的现实需求。
市场挑战和发展趋势纺织复合材料市场发展面临着一些挑战，同时也有一些发展趋势：1.成本挑战：纺织复合材料的生产成本相对较高，需要进一步降低成本，提高生产效率。
产业用纺织品
服装用、装饰用、产业用产业用纺织品是指用于许多非纺织行业的产品、制造过程和配套服务中的经过专门设计的工程类纺织结构材料产业用纺织品也叫做技术纺织品、高性能纺织品、高技术纺织品、工程纺织品、产业织物、技术织物应用领域和使用对象不同、外观形态不同、性能要求不同、所用材料不同、加工方法和使用的设备不同、最终产品的处理不同、测试方法不同、使用寿命不同、价格不同产业用纺织品在21世纪中应起的作用。
一、在电子信息技术方面二、在提高人类生活质量方面1.改善xx2.提高xx3.提高人类健康水平三、在解决资源短缺和能源危机方面1.在开发新能源和节约能源方面2.在开发xx和空间资源方面3.在延长基础设施的使用寿命方面四、在环境保护方面1.在污染控制方面的应用2.在废物利用方面的应用3.在开发“绿色材料”方面的应用天然纤维及分类取自于自然界，我们将它称为天然纤维（Natural fibers）。
天然纤维按其属性不同可分为植物纤维（Plant fibers）、动物纤维（Animal fibers）和矿物纤维（Mineral fibers）3类，天然纤维类别众多，主要有棉（Cotton fibers）、麻（Ramie，Flax，Jute，Hemp）、丝（Silk fibers）、毛（Wool fibers）4类。
化学纤维及分类化学纤维（Man-made fibers）是指通过人工的方法经过化学处理与机械加工而制得的纤维。
化学纤维按照所用原料及处理方法的不同，可分为再生纤维（Regenerated fibers）、合成纤维（Synthetic fibers）、半合成纤维（Semi-synthetic fibers）、无机纤维（Inorganic fibers）等。
再生纤维素纤维（Regenerated cellulose fibers）再生蛋白质纤维（Regenerated protein fibers）涤纶（Polyester，PET）锦纶纤维（Polyamide，PA）腈纶（Polyacrylonitrile，PAN）维纶（Polyvinyl alcohol，PVA）丙纶（Polypropylene，PP）氯纶（Polyvinyl chloride，PVC）氨纶（Polyurethane，PU）功能性纤维阻燃纤维、制造方法（共聚法、共混法、接枝改性法、后处理改性法）、应用领域（室内装饰、交通运输、防护及工业等领域）抗静电纤维、制造方法（共聚、共混、复合纺丝等）、应用领域（无尘衣、无菌衣、防爆衣、配套纤维材料）导电纤维、制造方法（树脂整理法将导电成分涂覆在纤维表面，或金属镀层方法在纤维表面形成一层导电膜）、应用领域（混纺成抗静电织物、制造特殊要求的带、管、滤布、刷子）高吸水纤维、制造方法（聚乙烯醇缩醛处理、羧基改性的乙烯醇共聚物经干法或湿法纺丝后制成的纤维、、应用领域在卫生领域应用广泛、土壤保水剂）生物体吸收性纤维、制造方法、应用领域（手术缝合线）芳香纤维、制造方法（共混、包芯、吸入）、应用领域（为了香气、好卖钱）抗菌纤维、制造方法（维纶腈纶锦纶丙纶等常规纤维经接枝共聚、共混或后加工等改性处理）应用领域（医护方面绷带、手术衣等、在食品行业可用于工作服、围裙、用于制作服装装饰及产业用品、提高卫生及舒适）远红外纤维、制造方法（共混包芯基质如聚酯聚酰胺聚丙烯等添加材料陶瓷粉）、应用领域（制造服装有蓄热性）高性能纤维（HPF）碳纤维的分类（按原料分纤维素纤维系、聚丙烯腈系PAN基、沥青系按特性分普通碳纤维和高弹性高强度碳纤维按处理温度不同滞焰纤维、碳纤维和石墨性碳纤维）碳纤维与石墨性碳纤维区别（碳纤维加热处理温度为500-1500℃石墨性碳纤维的加热处理温度为2000℃以上）碳纤维的性能与应用（质量轻、高强度、高弹性模量、耐化学药品、尺寸稳定性良好等优异特性，通常作为复合材料的增强组分，广泛应用于航天航空、交通运输、运动休闲器材等领域）对位和间位芳香族聚酰胺纤维(分子式)（对位芳纶14间位芳纶13芳纶纤维的性能与应用（非常高的强度、模量及耐热性，防弹航空航天汽车建筑其他）玻璃纤维的性能与应用(fiberglass, glass fiber)（强度高，伸长率低，应力应变基本是一条直线，没有塑性变形阶段，不燃烧，很好的耐热性，电气绝缘性好，制作轮胎帘子线、宇航服、防护布、高温过滤、电绝缘、电机工业）高强度高模量聚乙烯纤维的性能与应用（1.绳索类强度高、模量高、密度小、耐腐蚀性好，海洋航行用绳索2防弹材料.优良的抗冲击本领，纤维的可加工性好以及特别小的密度都是它在防弹或防切割衣服方面具有其他纤维无法比拟的优点。
石墨烯材料在纺织及其他领域中的应用
2、石墨烯材料在纺织品抗菌中 的应用
2、石墨烯材料在纺织品抗菌中的应用
石墨烯具有较好的抗菌性能，可有效杀灭大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等常见 细菌。将石墨烯与棉纤维结合，可制备出具有抗菌性能的棉织物，提高纺织品的 卫生安全性。此外，石墨烯抗菌织物还可以用于医疗、卫生等领域，提高医疗器 械和用品的消毒效果。
石墨烯材料在纺织及其他领 域中的应用
目录
01 一、石墨烯材料在纺 织领域中的应用
03 参考内容
02
二、石墨烯材料在其 他领域中的应用
内容摘要
石墨烯是一种由单层碳原子组成的二维材料，具有优异的物理和化学性质， 如高导电性、高热导率、高强度、高柔韧性等。近年来，随着石墨烯制备技术的 不断发展，其在纺织领域以及其他领域中的应用逐渐受到广泛。本次演示将介绍 石墨烯材料在纺织及其他领域中的应用情况。
石墨烯及氧化石墨烯的结构与性能
氧化石墨烯也是一种二维材料，但与石墨烯不同，它是由石墨氧化物组成。 它的结构中含有大量的官能团，如羟基、羧基等，因此具有很好的亲水性和化学 反应活性。同时，氧化石墨烯也具有很好的力学性能和电学性能。
石墨烯及氧化石墨烯在纺织领域 的应用
石墨烯及氧化石墨烯在纺织领域的应用
一、石墨烯材料在纺织领域中的 应用
1、石墨烯材料在纺织品功能整 理中的应用
1、石墨烯材料在纺织品功能整理中的应用
石墨烯材料具有较好的导电性和热导率，可将石墨烯制备成功能整理剂，用 于提高纺织品的导电性和热导率。将石墨烯功能整理剂应用于棉织物，可有效提 高其抗静电性能和吸湿性，同时也能提高织物的舒适性和透气性。此外，石墨烯 功能整理剂还可以用于制备抗菌整理剂，提高纺织品的抗菌性能。
为人类创造更加健康、舒适、可持续的环境。随着石墨烯制备技术的不断发 展和成本的不断降低，相信石墨烯材料在未来将会有更加广泛的应用和推广。
多层接结织物在复合材料中的研究
２０ ０ ８年第 ３期
山 东 纺 织 科 技
・５ １・
多层接结织物在复合材料中的研究
科技博览
李俊 华 ， 建斌 聂
（ 中原 工 学 院 。 南 郑 州 ４ ０ ０ 河 ５ ０ ７）
摘
要： 文章 介 绍在传 统 织机 上设 计 、 织造 多层接 结织 物 ， 开发 纺 织结 构 复合 材料 的增 强 材料 。在
用 机 织 的方 法 ， 造 出 多层 接 结 织 物 ， 层 问 合 织 在 理 地设 计 接 结 点 ， 后 用 模 具 撑 开 、 合 ， 形 而 复 即 成 三维 多 层 接 结 织 物 纺 织 结 构 复 合 材 料 。其 接
结 点位 置 如 图 １所 示 。
第一 层
上 织制 纺织 预 制件 —— 多层 接 结 织 物 ， 在 此 基 并 础 上进行 复合 研 究 ， 发 出 多层 接 结 织 物结 构 复 开
２０ ０ ８年 第 ３期
图 ４ 多层 接 结 织 物 纺 织 结 构 复 合材 料 ３ 分 析 与讨 论
母
３ １ 多层织 物层 数 与综 片数 ： 层接 结织 物 各层 ． 多
均采 用平纹 ， 这不仅 节约 了综 片 ， 而且强 力较好 ， 平
④
①穿综田② 穿筘母③组织 母④纹板围
此基础 上进 行复合 材料 基体 的 选择 及 复合 工 艺的研 究 ， 以开发 出多层接 结织 物 结构复合 材料 。
关 键词 ： 多层 接结 织物 ； 复合 材料 ； 上机 工艺 ； 复合 研究
中图分 类号 ： Ｊ６ ６ ＴＳ ０ ． ９ 文 献标识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ９３ ２ （ ０ ８ ０ —０ １０ １ ０ —０ ８ ２ ０ ）３０ ５ —３
高性能复合材料在纺织中的应用
高性能复合材料在纺织中的应用纺织行业作为人类生活中不可或缺的一部分，一直在不断地创新和发展。
近年来，高性能复合材料的出现为纺织领域带来了新的机遇和挑战。
高性能复合材料具有优异的性能，如高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀等，这些特性使得它们在纺织中的应用日益广泛，为纺织产品赋予了更多的功能和更高的品质。
一、高性能复合材料的种类及特点（一）碳纤维复合材料碳纤维具有极高的强度和模量，同时重量轻。
在纺织中，碳纤维复合材料常用于制造高性能的运动服装、防护装备等。
其良好的导电性还使其在防静电和电磁屏蔽方面具有应用潜力。
（二）芳纶复合材料芳纶具有出色的耐高温和阻燃性能，强度也较高。
在纺织领域，常用于制作防火服、高温作业服以及防弹衣等，能够为使用者提供有效的保护。
（三）玻璃纤维复合材料玻璃纤维价格相对较低，强度较好。
在纺织中，可用于增强一些普通织物的性能，如增强帐篷布、输送带等的强度和耐用性。
（四）陶瓷纤维复合材料陶瓷纤维具有极高的耐高温性能，在高温过滤、防火隔热等领域的纺织应用中表现出色。
二、高性能复合材料在纺织中的具体应用（一）功能性服装1、运动服装高性能复合材料能够提高运动服装的弹性、透气性和耐磨性。
例如，在运动内衣和紧身裤中加入弹性较好的复合材料，能够提供更好的支撑和舒适度，减少运动过程中的摩擦和疲劳。
2、防护服装在一些危险工作环境中，如消防、化工等，防护服装至关重要。
高性能复合材料制成的防护服能够有效地抵御高温、火焰、化学物质等的侵害，保障工作人员的生命安全。
（二）家用纺织品1、窗帘和遮阳布具有耐高温、耐紫外线的复合材料制成的窗帘和遮阳布，能够更好地阻挡阳光，延长使用寿命。
2、床上用品加入高性能复合材料的床垫、枕头等床上用品，可以提高其支撑性和透气性，改善睡眠质量。
（三）工业用纺织品1、过滤材料在工业过滤领域，高性能复合材料制成的过滤布能够有效地过滤微小颗粒和有害物质，提高过滤效率和使用寿命。
2、输送带用于输送带的制造，能够增加输送带的强度和耐磨性，减少维修和更换的频率，提高生产效率。
纺织结构复合材料第一讲
纺织结构复合材料第一讲一、引言纺织结构复合材料是一种由纤维和基体组成的材料，具有许多优异的性能和应用潜力。
纺织结构复合材料的制备和性能研究是材料科学和工程领域的一个重要研究方向。
本文将首先介绍纺织结构复合材料的基本概念和研究背景，然后探讨其制备方法和性能特点，最后对其应用领域进行简要介绍。
二、纺织结构复合材料的基本概念和研究背景纺织结构复合材料是由纤维和基体组成的复合材料。
纤维可以是天然纤维、合成纤维或金属纤维，基体可以是塑料、金属、陶瓷等。
纺织结构复合材料的制备过程包括纤维的编织、钉合或缠绕等工艺，以及基体的浸渍和固化等步骤。
纺织结构复合材料具有轻质、高强度、耐热、耐腐蚀等优点，广泛应用于航空航天、汽车、体育用品等领域。
纺织结构复合材料的研究背景可以追溯到20世纪50年代。
随着纤维材料和基体材料的不断发展和进步，纺织结构复合材料的制备和性能得到了很大提升。
近年来，纺织结构复合材料在材料科学和工程领域的研究越来越受到重视，许多学者和科研人员开始关注纺织结构复合材料的制备方法、性能评价和应用。
三、纺织结构复合材料的制备方法纺织结构复合材料的制备方法有多种，常见的方法包括编织法、钉合法、缠绕法等。
编织法是将纤维交叉编织成织物，然后通过浸渍和固化等工艺使基体与纤维相互结合。
钉合法是将纤维钉在基体上，然后进行浸渍和固化等工艺，使纤维与基体紧密结合。
缠绕法是将纤维缠绕在基体上，然后进行浸渍和固化等工艺，使纤维与基体形成一体化结构。
纺织结构复合材料的制备方法选择的关键因素包括纤维的类型、基体的类型、应用环境等。
不同的制备方法可以得到不同的纺织结构复合材料，具有不同的性能和应用潜力。
四、纺织结构复合材料的性能特点纺织结构复合材料具有许多优异的性能特点。
首先，它们具有较高的强度和刚度，比许多传统材料具有更好的机械性能。
其次，纺织结构复合材料具有较低的密度，重量轻，适用于需要减轻重量的应用领域。
此外，纺织结构复合材料具有良好的耐热性和耐腐蚀性，可以适应各种极端环境。
纺织复合材料预制件概述
纺织复合材料预制件概述一、纺织复合材料预制件航空和航天业的发展促进了纺织复合材料的研究，使纺织技术在先进材料领域的应用潜能逐渐被挖掘出来。
通过纺织加工方法如机织（Weaving）、编织（Braiding）、针织（Knitting）和非织造（Non-woven）等，将纤维束按照一定的交织规律加工成二维或三维形式的纺织结构，使之成为柔性的、具有一定外形和内部结构的纤维集合体，称之为纺织复合材料预制件。
根据不同的纺织加工方法，纺织复合材料预制件中的纤维取向和交织方式将具有完全不同的特征，并且这些特征会导致纺织复合材料的性能存在明显的差异。
为此，采用不同纺织复合材料预制件增强所得的纺织复合材料，通常在其名称前标以纺织方法，以示区别，如机织复合材料、针织复合材料、编织复合材料、非织造复合材料等。
二、纺织复合材料预制件的特征（一）几何特征根据纺织结构的几何特征，纺织复合材料预制件有二维纺织复合材料预制件和三维纺织复合材料预制件两种形式。
对于二维纺织复合材料预制件而言，纺织结构在面内的两个正交方向上（如矩形的长度和宽度方向）的尺寸远大于其在厚度方向上的尺寸。
根据不同的纺织加工方法，增强纤维在平面内的取向和交织方式存在着多种形式。
对于机织结构，取向分别为0和90°的经纬两组纱线相互交织，形成稳定的二维结构，构成机织物；对于编织结构，纱线之间按照与织物轴向偏移一定角度的取向相互编结交织而成，构成编织物；对于针织结构，纱线之间在经向或纬向以成圈的方式相互嵌套，构成针织物；而对于非织造结构，纤维通常以散纤维的状态分布在平面内的各个方向上，通过机械或黏结的方法固结成非织造织物。
对于三维纺织复合材料预制件而言，厚度方向（z向）上的尺寸和纤维交织形式不可忽略。
三维纺织结构的特点是在厚度方向上引入纱线而形成立体的纤维交织结构，从而获得优良的结构整体性。
类似于二维纺织结构，不同纺织加工方法使纤维在立体方向上的取向和交织方式也存在着多种形式。
产业用纺织品
根据所迷惑的侦视器材 可见光、近红外、热红外、紫外、激光和雷达伪装等。 ①光学伪装 采用图案迷彩，利用涂料、染料和其他材料改变目标、障碍 和背景颜色及斑点图案，缩小目标与背景之间的颜色差别， 达到降低目标的显著性和改变目标外形的目的。 ﹡保护迷彩 主要用于单调背景上的目标 迷彩保护色采用该背景的颜色。 ﹡变形迷彩 主要用于活动目标，使活动目标的外形轮廓在 预定地域背景上受到不同程度的歪曲。 由形状不规则的大斑点组成的多色迷彩，颜 色符合活动目标或地域背景的主要颜色。 ﹡仿造迷彩 仿制目标周围背景图案的多色迷彩，使目标 融合于背景中，成为自然背景的一部分。
根据背景不同，迷彩分为林地型、荒漠型、沙 漠型、雪地型、市区型、山地型和海洋型等。
②近红外光学伪装 迷彩图案和颜色 背 景 染料、颜料或涂料 背景中不同颜色植被 接近或一致
近红外反射率一致
主要选择近红外反射率较高的绿色伪装染料（红外 荧光染料）和近红外反射率较低的黑色伪装染料， 以符合背景中这两种颜色的近红外反射率。 ③紫外波段的光学伪装 ∵ 普通的白色涂料或织物≥ 积雪（紫外反射率 ） ∴ 采用和荧光增白剂机理相反的紫外荧光染料。 这种染料可以吸收波长较短的紫外线C和紫外线B， 反射出波长较长的紫外线A。
包括：普通作训服和迷彩作训服。 要求： 防护性好，轻便耐用，适应战术技术活动。
（4）工作服 ――为军人工作方便和防护需要使用的制式服装。 普通工作服 ——军人在劳动或从事一般作业时穿着 的工作服。 如 装甲兵工作服、医护工作人员工作服、飞行服等 特种工作服 ——军人执行特种勤务穿着的工作服。 （5）单兵用具――配备军人的用具。 ﹡携行具：配发给军人用于携带武器、弹药、给养、个人 物品的装具。 携行量大、功能多、操作方便、负荷方式科学。 背囊、肩腰吊带两种。
产业用纺织品及其的应用
合成纤维
如涤纶、锦纶、腈纶等， 具有优良的力学性能、耐 磨性和耐化学腐蚀性，广 泛应用于产业用纺织品。
无机纤维
如玻璃纤维、碳纤维等， 具有高强度、高模量和耐 高温等特性，用于高性能 复合材料等领域。
生产工艺流程
纺丝
将高分子化合物通过喷丝 孔挤出成纤维，并经过拉 伸、热定型和卷绕等工序 形成丝束。
织造
现状
目前，产业用纺织品已成为纺织工业的重要组成部分，广泛 应用于各个领域。随着环保意识的提高和技术的不断创新， 产业用纺织品的绿色化、智能化和高端化成为发展趋势。
市场需求与前景
市场需求
随着工业化和城市化的加速推进，以及人们生活水平的提高，产业用纺织品的市场需求不断增长。特 别是在环保、医疗、交通等领域，对高性能、高附加值的产业用纺织品的需求尤为迫切。
推动产业用纺织品绿色发 展
倡导绿色生产理念，推广环保 纤维材料和清洁生产技术，促 进产业用纺织品向低碳、环保 、可持续发展方向转型。
拓展产业用纺织品应用领 域
深入挖掘现有应用领域的需求 潜力，积极开拓新的应用领域 ，如智能穿戴、生物医疗、新 能源等，为产业用纺织品发展 注入新的动力。
加强国际合作与交流
采用机织、针织或非织造 等工艺将纤维加工成织物， 以满足不同应用领域的需 求。
后整理
对织物进行染色、印花、 涂层等后整理加工，以提 高其美观性、功能性和耐 用性。
关键技术参数控制
纤维性能
生产工艺
控制纤维的线密度、断裂强度、断裂 伸长率等性能指标，以确保织物的力 学性能和耐用性。
精确控制纺丝、织造和后整理等生产 过程中的温度、压力、速度等关键参 数，以确保产品质量和稳定性。
3
智能化技术应用
纺织工程中的新材料开发与应用
纺织工程中的新材料开发与应用纺织工程作为一门古老而又不断创新的学科，与人们的日常生活息息相关。
从传统的棉、麻、丝、毛到现代的各种合成纤维，材料的发展一直在推动着纺织行业的进步。
近年来，随着科技的飞速发展，一系列新型材料在纺织工程中崭露头角，为纺织业带来了新的机遇和挑战。
一、新型纤维材料1、高性能纤维高性能纤维具有高强度、高模量、耐高温等优异性能。
例如，碳纤维具有出色的强度和刚度，在航空航天、汽车制造等领域得到广泛应用。
芳纶纤维则具有良好的耐热性和阻燃性，常用于防护服装和工业用纺织品。
这些高性能纤维的出现，使得纺织材料在极端条件下的应用成为可能。
2、智能纤维智能纤维能够感知外界环境的变化，并做出相应的响应。
例如，形状记忆纤维可以在一定条件下改变形状，然后在特定刺激下恢复原状，可用于制造具有自适应功能的服装。
还有能够根据温度或湿度变化调节透气性的纤维，为穿着者提供更加舒适的体验。
3、环保纤维随着环保意识的增强，环保纤维的开发成为热点。
例如，再生纤维素纤维，如莫代尔和莱赛尔纤维，以其良好的性能和可持续性受到青睐。
此外，生物基纤维，如聚乳酸纤维，由可再生资源制成，可生物降解，对环境友好。
二、纳米材料在纺织中的应用1、纳米纤维通过静电纺丝等技术制备的纳米纤维具有高比表面积和孔隙率，在过滤、防护和组织工程等领域具有广阔的应用前景。
纳米纤维膜可以用于高效空气过滤和水净化，提高过滤效果。
2、纳米涂层在纺织品表面施加纳米涂层可以赋予其特殊的功能。
如防水、防油、抗菌等性能。
纳米二氧化钛涂层具有良好的光催化性能，可以分解有机污染物，用于自清洁纺织品的开发。
三、新型复合材料在纺织中的应用1、纤维增强复合材料将纤维与树脂等基体材料复合，可以制备出具有高强度和高韧性的复合材料。
在纺织领域，这种复合材料可以用于制造高性能的纺织机械零部件和功能性纺织品。
2、层压复合材料通过将不同性能的材料层压在一起，可以获得具有多种功能的复合材料。
纺织复合材料的应用优势与发展前景
纺织复合材料的应用优势与发展前景摘要：随着时代的进步，国家的发展越来越好，各行各业在当前的发展进程中都发生了重大转变。
纺织业作为社会结构的重要组成部分，承担着拉动全球经济发展、提高人民平均生活质量的重任。
因此，纺织企业也必须根据实际情况进行纺织转型。
与传统纺织品相比，纺织复合材料应用范围更广，功能更强，因此在现阶段得到广泛应用。
纺织复合材料技术在国家发展中发挥了重要作用。
近年来，各国政府有关部门对纺织行业的重视程度越来越高，加大了资金投入和政策扶持力度。
通过相关研发人员的不断努力，现阶段纺织复合材料相关技术越来越先进，应用效率越来越高。
关键词：纺织复合材料；应用；发展前景引言纺织结构复合材料，是一种以纺织结构作为增强体的复合材料，其存在的意义即为，在现实过程中我们往往需要根据实际情况选择一些可以承受，高速冲击拉伸，冲击压缩到作用的纺织材料。
因为纺织材料的结构和复合材料的优点，使其具有一定的冲击力，分层能力以及高损伤容限性能。
通过对复合材料冲击性能的预测和优化，选择性的加强纺织结构复合材料的设计。
1纺织复合材料的应用优势纺织复合材料具有显着的应用优势，主要体现在以下几个方面。
（1）纺织复合材料具有高强度、高模量的特点，特别是在材料的横向和厚度上，使纺织复合材料的结构优势更加明显，具有以下优点：抗损伤极限更高，比较耐冲击性、韧性、不易断裂、开裂、分层等。
因此，纺织复合材料被用于各个领域。
（2）纺织复合材料的设计性良好。
在实际生产中可通过对纤维束数的增加或减少来改变实际需要加载的方向和曲度，也可以根据实际需求来编织所需要的元件或一次性完成所需组合部件，例如开孔结构的设计制造。
由于纺织复合材料的设计性良好，因此常被应用于其他行业的仪器设备的零部件改进方面，使得仪器设备在使用及操作的过程中更加顺利，舒适度得到提升。
（3）纺织复合材料具有效率高、生产周期短、经济性好的特点。
由于纺织复合材料无须人工处理，能实现自动化生产，并且产出与实际所需产品的形状几乎完全接近的产品，因此减少了生产过程中的人力损耗，使得纺织复合材料的成本损耗控制在一个较低的范围。
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纺织结构复合材料中的纺织品刘洪玲 (东华大学纺织学院,上海,200051)摘 要:本文从结构的角度分别综述纺织结构复合材料中的几种纺织品:机织物、编织物、针织物和非织造布,分析各种织物的结构特点及性能,同时也指出了各种织物应用于复合材料时存在的不足。
关键词:纺织品,复合材料,结构,特性中图分类号:TS10616 文献标识码:A 文章编号:1004-7093(2001)10-0002-051 概述利用纺织品作为增强材料与基体相结合所形成的复合材料称为纺织结构复合材料。
应用于复合材料的纺织品,广义上包括纤维束、纱线、机织物、针织物、编织物及非织造布等。
由于纤维束和纱线并不是纺织所特有的,因此,一般只将机织物、针织物、编织物及非织造布等作为应用于复合材料的纺织品[1～3]。
以纺织品作为增强结构的纺织结构复合材料的应用由来已久。
早在一百多年前,就出现了用机织物与橡胶复合制造的轮胎,以后又陆续出现了充气筏、传送带、篷面材料、灯箱材料等柔性纺织结构复合材料。
20世纪50年代,刚性纺织结构复合材料诞生了,它具有比强度高、比模量大的优点,可作为金属和木材的替代物,能够显著减轻重量[4]。
但这类层压织物复合材料的层间剪切强度低,易分层,这主要是由于织物层间仅靠性能较低的基体粘结。
为了解决分层问题,人们采取了很多措施,主要包括基体改性、厚度方向缝纫和衬入纤维,但这些方法不仅成本较高,而且还不能从根本上解决分层问题[5]。
三维纺织结构复合材料能够从根本上解决分层问题,这类纺织品包括三收稿日期:2001-03-27作者简介:刘洪玲,女,1973年生,博士研究生。
从事纺织材料及纺织品的开发研究。
维机织物、三维编织物、多轴向缝编针织物等。
在这类结构中,纤维束在空间相互交错、交织形成一个整体结构,从而在厚度方向引入增强纤维,提高了复合材料的层间剪切强度和损伤容限,因此它不会分层。
这类结构的另一优点是可以加工各种不同形状的预型件,在浸渍前最终产品已经预成型,因而避免了由切割加工引起的性能下降[3,6]。
因此,近几年来三维纺织结构复合材料的发展极为迅速,各种新型织机及其相应的产品不断出现,其性能研究也逐步深入,从而大大推动了纺织结构复合材料的发展与应用[7,8]。
本文拟从结构的角度分析纺织结构复合材料中机织物、编织物、针织物和非织造布,分析各种织物的结构特点及性能(而不是从具体加工工艺的角度分析各种织物),同时也指出了各种织物存在的不足。
2 机织物机织物是应用于纺织结构复合材料中最常见的纺织品。
它既有平面二轴向结构,也有平面多轴向结构,还有空间三维结构。
2.1 平面机织物2.1.1 平面二轴向机织物根据织物组织结构,平面二轴向机织物可以分为以下几种:①平纹织物,它是机织物中最简单的组织,经纬纱交织次数最多。
当经纬纱号数、密度相同时,可织成经纬向各向同性的增强结构。
②斜纹织物,它较平纹织物有更好的变形能力。
③缎纹织物,经纬向有较长的浮长线,纱线交织次数少,屈曲次数少,便于基体浸渍。
④单向布,指在一个方向有大量粗股纱通过,而在另一方向只有较少的细股纱通过。
这种设计可根据经纬纱的号数、经纬向密度的差异满足不同方向的增强要求[2]。
在织造平面二维织物的基础上,将若干层织物用树脂固化成型,即可制造出重量轻、强度高的复合材料。
以上织物是由两个相互垂直的纱线系统交织而成,表现出各向异性。
在受到平面斜向拉伸时易发生剪切变形,为了解决这个问题,人们开发了平面多轴向织物。
2.1.2 平面多轴向机织物构,其基本结构为三组纱线两两交织呈60°。
该结构相对稳定,各向力学性能基本一致。
在其他条件相同的情况下,其撕裂强度是平面二轴向织物的四倍。
又由于三纱线系统是封闭交叉组织,具有良好的平面抗剪切能力[9]。
但该织物的织造较为复杂,生产效率低,现随着新型结构的发展而逐步被淘汰。
从上述分析可以看出,平面织物增强结构一般适宜制作管材和薄型板材等预型件,若要制作较厚的复合材料则需将多层织物叠合压制,但如此仍不能克服层间剪切强度低的缺点。
解决这个问题的一种方法是在多层织物叠合后利用缝纫机缝纫,形成一个整体。
这种方法加工简便,能够明显提高层间断裂韧性,因此在近几年受到人们广泛的注意[10]。
但针刺过程中引起了纤维损伤,从而降低了材料的面内拉伸、压缩和弯曲性能,可以说通过缝纫而使织物层间性能提高是以降低面内性能为代价的[11]。
2.2 三维机织物三维机织物是一种建立在平面机织物结构叠加的基础上,通过在厚度方向引入接结纱而一次成型的三维纤维集合体[12]。
三维机织复合材料首次应用出现于三十多年前,由Avco公司生产的三维机织碳/碳复合材料代替金属材料用作飞机制动闸,不仅具有比强度高、比模量大的特点,而且耐高温。
随后三维机织复合材料的研究进入相对低谷,直到20世纪80年代中期,由于传统的层压复合材料难以满足航天业生产复杂结构对成本和损伤容限的要求,三维机织复合材料的研究才再掀高潮[6]。
根据接结纱取向的不同,三维机织物可分为角联接结和正交接结;根据接结深度的不同,又可以分为分层接结和贯穿接结几种不同接结组织[12]。
与层压复合材料相比,三维机织复合材料具有以下优点[6]:①可以生产复杂形状的净型预型件,如T字型、H型、矩形、内三角形等。
②制作复杂结构的成本相对较低,工艺简便,一般只需对传统织机进行适当改造,即可加工三维机织物。
也可利用专业织机,可以实现高速织造。
③可以满足对厚度方向有特殊要求的应用。
④层间断裂韧性高,抗分层性能好,弹道冲击性能和冲击损伤容限高,因为接结纱阻止和延缓了分层裂纹的形成和扩展速度。
⑤拉伸失效应变高。
尽管三维机织复合材料具有诸多优点和潜在广阔的市场前景,但到目前为止它在民用领域的应用还不十分广泛,这是由多方面的原因造成的。
首先,目前大多数织机还不能加工三维各向同性的机织预型件,纱线在织物平面中只有0°和90°两个方向,导致材料剪切性能较低[6]。
其次,材料的面内性能比二维机织层压复合材料低,研究表明拉伸强度和压缩强度下降了15%～20%。
这主要是由于纱线在织物中呈屈曲状态,力学性能利用率低,加上在织造过程中纱线受到损伤。
所以如何合理设计结构及织造工艺,以减少纱线的屈曲程度和加工过程中的损伤成为研究内容之一。
另外,由于机织物结构复杂,加之织造和复合成型都会对材料性能产生影响,使得建模并准确预测材料的力学性能往往比较困难,结构参数对预型件及复合材料性能的影响也不十分清楚[6,7]。
三维机织复合材料的研究尚需进一步深入。
3 编织物编织技术的历史悠久,简单的草帽辫就是编织的一种。
近三十年来,由于复合材料发展的需要,才使这门古老的纺织技术得到了迅速发展。
编织的种类很多,按编织形状分有圆形编织和方型编织;按编织物厚度分有二维编织和三维编织[13]。
3.1 二维编织物二维编织是指编织物的厚度不大于编织纱直径三倍的编织方法,一般用于生产鞋带和衣服上的绳、带等,但也可用于加工异型薄壳预型件。
二维编织物中编织纱可分为两组,一组在轨道盘上沿一个方向运动,另一组则沿着相反方向运动,这样纱线相互交织,并与织物成型方向呈±θ角。
如果希望提高织物轴向性能,可以在轴向加入轴纱系统。
3.2 三维编织物三维编织物是指编织物厚度至少超过编织纱直径的三倍,并且在厚度方向有纱线或纤维束相互交织的编织方法。
它是最早应用于生产复合材料三维预型件的工艺,早在20世纪60年代,三维编织碳/碳复合材料就用作火箭发动机部件,可以减重30%～50%[6]。
三维编织方法有多种,如二步法、四步法、多步法、多层角锁编织等,但常用的主要是二步法和四步法。
3.2.1 四步法编织物四步法,又称纵横步进编织法,由于一个编织循环包括四个机器运动,故称此名。
四步法中,编织纱沿织物成型方向排列,在编织过程中每根编织纱按一定的规律同时运动,从而相互交织形成一个不分层的三维整体结构。
如果在编织过程中加入轴纱系统,则可以提高复合材料轴向的力学性能。
从四步法编织物的表面形状及内部的结构单元体可以看出,纱线在织物中呈空间取向的排列,结构整体性好。
3.2.2 二步法编织物二步法编织的历史较短,它由P opper于1987年首先提出。
在二步法编织中,纱线系统有轴向纱和编织纱两种。
轴向纱的排列决定了编织物的截面形状,它构成纱线的主体部分;编织纱位于主体纱的周围。
在编织过程中,编织纱按一定的规律在轴向纱之间运动,这样不仅它们之间相互交织,而且也将轴向纱捆绑成一个整体[4]。
由于二步法中轴向纱的比例较大,并且轴向纱在编织过程中保持伸直状态,因此二步法编织复合材料在该方向具有优良的力学性能。
另外,二步法编织中只有编织纱运动,而且编织纱所占比例较小,故运动的纱线较少,便于实现编织的自动化。
从二步法编织物的表面形状及内部的结构单元体可以看出编织纱的比例较少,轴向纱占主要部分。
3.2.3 多步法编织物多步法即指一个编织循环包括多步机器运动。
它可以编织混杂结构预型件,即在特定的位置编织特种纱线,它还可以在一定程度上解决编织物尺寸较小的问题。
如八步法在编织角较小时,其结构比四步法编织预型件更稳定,因为八步法的机器运动数是四步法的两倍,并且编织节长更长。
但从本质上讲,四步法和二步法都是多步法的特例,而通过改变纱线的排列,四步法也可以编织出二步法预型件[14]。
三维编织预型件独特的生产工艺和独特的空间结构决定了三维编织复合材料具有以下优点[6]:①可以加工形状复杂的净型预型件,只需改变纱线的排列即可编织出各种异型结构,并且加工复杂预型件的成本更低。
②抗分层性能好,冲击损伤容限高。
③可以实现自动化控制,从而提高生产效率及预型件质量。
④编织复合材料对缺口不敏感,这是由于在缺口处纱线是连续的。
尽管如此,三维编织复合材料的应用仍不是很广泛。
其主要的问题是预型件的尺寸问题,大多数工业编织机只能编织较窄的预型件,宽度最大也只有100mm[6]。
若要加工大尺寸的编织物,必须开发大型昂贵的编织机械。
另外,大多数的编织机的编织速度较低。
对编织复合材料性能的研究也不广泛,目前所研究的性能包括拉伸、压缩、弯曲、断裂韧性和疲劳性能,研究表明其模量和强度均低于层压复合材料,而层间剪切性能、层间断裂韧性、蠕变性能等尚无人研究。
4 针织物针织物的最大特点是存在相互串套的线圈,与机织物相比,针织物加工的工艺流程短、产量高、成本低。
由于线圈相互串套,因而针织物复合材料抗冲击性好,具有很高的弹性,适于复杂结构的成型。
针织物包括经编和纬编,它既可以是平面针织物,也可以是多层多轴向的针织物。
4.1 平面针织物平面针织物包括平面经编和平面纬编织物,它在各个方向上具有较大的伸缩性,适合于拉伸大的模压成型复合材料。