蜂窝状三维织物及其加强复合材料的研制

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经纱为 35 tex 涤纶网络丝 ,纬纱是 381 8 tex 涤棉混纺纱 。 经纱循环数 Rj = 96 ;纬纱循环数 Rw = 12 。本次织造为小样剑 杆织机 ,工艺流程如下 :
对工业大生产须采用经纱上浆 ,减少经纱断头 ,保证生产效 率 。整经时主要是掌握经纱的张力均匀 ,采用较大整经张力 ,调 整好伸缩筘 ,防止刮毛经纱 。穿经时严格按操作要求进行 ,防止 穿入经纱顺序错乱 ,每筘穿入数为 2 根 ,规范操作 。
与普通织物相比 ,三维织物具有厚度厚 、可撑开 、可填充 、刚 度大 、质量轻和经向 、纬向截面可设计成多种形式等优点 。鉴于 这些优点 ,用三维织物作为基材的蜂窝状三维纺织复合材料的 方法受到越来越多的重视 。这种方法利用三维织物作为复合材 料的基材 ,经树脂复合处理 ,刚度与强度均得到增强[6] 。三维蜂 窝板材织物可由多层三维复合织物用经纱接结而成 。通过改变 经纬纱的布置与排列 ,调节每个蜂窝基本单元的尺寸 ,与树脂复 合时配以相应形状的钢板及表面成形模具 ,可制成不同形状的 蜂窝组织 ,如正方形 、菱形 、正弦曲线形 、六边形等 ,可满足不同 用途需要 。这种新型复合材料抗耐压 ,结构稳定 ,隔热性好 ,易 设计 ,同时克服了层状结构复合材料层间强度低 、易损伤等缺 点 ,可广泛用于航空航天 、汽车 、造船 、建筑 、仓储 、管道输送等多 个领域 ,具有广阔的应用前景 。
蜂窝状织物用树脂进行复合后 ,可提高其强度和硬度 ,体现了重 量轻和强度大的优点 ,应用到产业上应会有广阔的市场前景 。
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纺织科技进展 2007 年第 5 期
来控制织物布边 ,防止织物卷边和脱线 。 11 11 4 组织图和上机图
整体式蜂窝状三维骨架可由多层织物接结构成 ,其织物结 构如图 3 。图 3 中垂直于图面呈圆环状的为纬纱 ,平行于图面呈 曲折状的为经纱 。改变纬纱的布置与排列 ,可以调节每个蜂窝 基本单元的尺寸 。上机图如图 4 所示 ,其穿综采用顺穿法 。
2 多层蜂窝织物的复合工艺
21 11 1 胶液准备 根据产品的使用要求配制树脂胶液 ,所用化学试剂是环氧
树脂 、聚酰胺树脂和一缩二乙二醇 ,均为进口分析纯 。胶液的工 艺性能 、粘度和凝胶时间是影响制作质量的重要因素 。
(1) 胶液粘度 胶液粘度的主要影响因素是温度和稀释剂 。 把环氧树脂和聚酰胺树脂按 1 ∶1 的比例分别倒入两个一次性 水杯中 ,然后再将两种试剂同时倒入不锈钢锅里 ,用玻璃棒搅拌 至胶液均匀 ;在搅拌过程中可酌量加入一些一缩二乙二醇溶液 来稀释胶液浓度 ,降低胶液粘度 。
如图 1 、2 所示 。
图 1 蜂窝织物示意图
图 2 6 层蜂窝织物撑开示意图 11 11 1 基础组织
为了获得均匀结构 ,各层采用相同组织 ;为减少综片数 ,使 织出的蜂窝组织结构紧密 ,整体性好 ,且在复合材料中有较小的 纤维体积比 ,一般采用平纹组织作基础组织 。 11 11 2 接结组织
多层蜂窝组织在织造时要想获得良好的蜂窝效果 ,关键是 要合理地设计接结组织 。接结组织的选择就是并层处织物组织 的选择 。考虑到织物的均匀性和平整性 ,在并层处每层经纱仍 保持原有的交织规律 ,由一根纬纱与两层经纱交织 。由此可知 , 并层处的织物组织为纬重平组织[7~8] 。为了减少经纬纱之间的 剧烈交织 ,便于复合时树脂的渗透 ,亦可选用平纹组织 。此处选 用平纹组织 。 11 11 3 边组织
(2) 凝胶时间 胶液凝胶时间的主要影响因素是温度 ,具体 数据参考表 1 聚酰胺树脂的固化时间表 。
表 1 固化温度与时间表
温 度/ ℃
20~25 40~45 70~100 120~155
时 间/ h 20~24 7 3 01 5
21 11 2 复合过程 蜂窝状三维纺织材料的复合过程主要分以下 6 个步骤 : ①
蜂窝状三维纺织复合材料是一种以三维立体蜂窝织物作为 增强相 ,树脂 、陶瓷等为基体复合而成的具有整体化纤维增强结 构 、性能极佳的新型复合材料 。目前普通蜂窝状材料大多是先 将平面材料粘合 ,再经过压制定型而成 。加工时将织物或平面 材料分层叠放 ,在相应的部位粘合 ,经过定型 ,制成蜂窝状材料 。 这种制作方法虽然制作工艺简单 ,但构件的整体性较差 ,当处于 高温高湿环境中或承受交变外力时 ,粘接处容易开裂 。如果采 用机织方法直接织成三维结构的织物 ,经树脂复合固化后就可 克服这种缺点[1~5 ] 。
蜂窝状三维织物复合材料是由聚合物与增强材料制成的复 合材料 。这种复合材料由于具有许多优异的特性 ,已在国内经 济各个领域中获得了广泛应用 。这种复合材料的许多物理 、化 学性能在很大程度上取决于聚合物基体的性质 ,经聚合物基体 复合过的三维织物才能体现其优异的性能[9~10] 。 21 1 三维蜂窝织物的复合
Key words :size mixt ure ; visco sit y ; sized film ; qualit y ; expense
(上接第 6 页)
图 6 插入玻璃棒示意图
表 2 性能对比
项 目 普通蜂窝织物 蜂窝状织物复合材料
拉伸强度 98 179
弯曲强度 75 199
单位 : MPa 弯曲模量
(下转第 37 页)
2007 年第 5 期 纺织科技进展
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Productive practice of esterif ied starch "PR2Su" replacing PVA
MA Xiao
( Xianyang Huarun Textile co . , L td. , Xianyang 712000 , China)
825源自文库3256
4 结语
通过设计和织造三维 6 层蜂窝织物并对其进行复合和性能 测试 ,表明在普通织机上 ,可通过特殊的组织设计进行有较大厚 度的复合材料的骨架织物织造 。但在普通织机上因经纱受到经 纱层数的限制 ,多层织物每层的经纬密较小 。在实际生产中 ,要 进一步提高织物的厚度和经纬密 ,可采用三维织机 。多层三维
收稿日期 :2007207218 ;修回日期 :2007207225 作者简介 :赵瑞方 (19812) ,女 ,河南安阳人 ,四川大学在读硕士研究生 ,研
究方向 :环保型纺织材料 。 3 通讯联系人 :华 坚 (19522) ,男 ,四川大学教授 ,主要研究方向 :生态纺
织材料和环保纺织材料 。
上织造多层蜂窝状三维织物 ,用手糊法对其进行复合 ,测试其性能 。结果表明 ,用树脂对蜂窝状三维织物进行复合可得到
性能明显加强的复合材料 。
关键词 :蜂窝状三维织物 ;复合材料 ; 织造 ;复合
中图分类号 : TS106 文献标识码 :A
文章编号 :1673 - 0356 (2007) 05 - 0005 - 02
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蜂窝状三维织物及其加强复合材料的研制
赵瑞方1 ,华 坚1 3 ,聂建斌2
(1. 四川大学 轻纺与食品学院 ,四川 成都 610065 ;2. 中原工学院 纺织学院 ,河南 郑州 450007)
摘 要 :以涤纶网络丝为经纱 ,涤棉混纺纱为纬纱 ,平纹组织为基础组织和接结组织 ,纱罗组织为边组织 ,在剑杆织机
图 5 复合过程示意图
图 3 6 层蜂窝织物结构图
图 4 6 层蜂窝织物上机图 11 11 5 接结间距的设计
多层蜂窝组织在织造时要想获得良好的蜂窝效果 ,关键是 要合理地设计接结组织 。本设计是 6 层织物 ,经纬密较大 :经密 384 根/ 10 cm ,纬密 748 根/ 10 cm ;但平均到每层时密度就比较 小 。这有利于织物在复合时有较好的浸渍效果 。根据对蜂窝形 状的要求 ,接结设计的间距为 2 cm 。 11 2 原料与工艺流程
所设计的蜂窝状三维织物虽然沿 3 个方向都排列着纱线 , 但在制造过程中采用了两组纱线 。该织物的缺点是纱线在织物 中的稳定性差 ,织物下机后受到弯曲时 ,经纬纱易产生相对移 动 ,织物比较松散 ,难以达到较高的纤维体积含量 。同时织物的 整体性差 ,如果织物表面纱线被磨断 ,织物会脱散 。所以在剑杆 织机上 ,采用的边组织是纱罗组织 ,通过两根纱线上下相互绞经
Abstract :Productive experiment of esterified starch " PR2Su" replacing PVA was int roduced. The result s proved t hat t he mixt ure serosit y could de2 crease t he visco sit y and improve t he penet rativit y of t he serosit y. The qualit y of sized yarn was imp roved and t he expense was reduced.
本次复合采用手糊法 ,复合加工过程可用图 5 表示 。
3 性能测试
为验证经复合的三维蜂窝状织物复合材料是否优于普通的
蜂窝织物 ,由浙江省建材科学研究所分别对两种材料进行了拉
伸弯曲试验 ,其结果见表 2 。由表 2 可看出 ,经复合后的蜂窝状
织物复合材料的两种强度及模量均高于普通蜂窝织物的 ,且抗
弯曲效果比抗拉伸效果更好 。
将石蜡放入烧杯内 ,用电炉加热至石蜡完全熔化后 ,用刷子将石 蜡溶液均匀地涂到玻璃棒上 ,并等到石蜡完全重新固化 ; ②用保 鲜膜将涂有石蜡的玻璃棒卷绕 ; ③ 将玻璃棒沿经纱方向插入蜂 窝织物的蜂窝孔中 ,将三维织物撑起并固定玻棒位置 ,使织物层 与层之间分离开形成立体形状的蜂窝 ,同时保证成型后的三维 织物外形美观 ,孔眼均匀 ,如图 6 所示 ; ④将环氧树脂和聚酰胺 树脂按一定比例混合后放入电炉上不锈钢锅内加热 ,采用低温 加热使混合胶液的温度缓慢上升 ,胶液的粘度会大大降低 ,但温 度不能过高 ,否则胶液会迅速凝固 ; ⑤将制好的胶液倒入一个一 次性水杯中 ,把织物水平放在钢锅上方 ,然后把胶液均匀地倒在 玻璃棒撑起的织物上 ,翻转和挤压织物 ,促使胶液浸透完全且均 匀 ; ⑥将织物在室温下放置 ,使树脂固化定型 ,4 h 左右将玻璃棒 拔出 。
1 蜂窝状织物的设计与织造
三维蜂窝织物可按需要设计成多种不同层次的织物 ,这里 以 6 层为例 。 11 1 机织蜂窝芯子的结构设计
机织蜂窝状织物的组织属于复杂组织中的多层接结组织 , 层间按一定规律接结 ,制品撑开后在侧面形成六边形的几何形 状 。六边形的 4 个斜边由 2 个基础组织形成 ,2 个平行于经纱方 向的直边通过接结组织把相邻的 2 层织物并为 1 层 。其示意图
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