Kevlar缝合复合材料的研究进展

Ｋｅｖｌａｒ缝合复合材料的研究进展’

艾涛王汝敏

（西北工业大学应用化学系，西安７１００７２）

摘要Ｋｅｖｌａｒ缝合复合材料具有良好的层间断裂韧性和高的抗冲击损伤容限，显示出广阔的应用前景。介绍了Ｋｅｖｌａｒ缝合复合材料的制备技术，综述了其测试方法、缝合工艺参数对复合材料性能的影响及其应用的研究进展。

关键词复合材料Ｋｅｖｌａｒ缝合性能综述

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０引言１制备技术

传统的纤维增强树脂复合材料层板加工费用高、层间强度低、层间断裂韧性差以及抗冲击损伤容限低。例如碳纤维增强环氧树脂复合材料（ＣＦＲＰ），在面内主方向的拉伸强度为５００～８００ＭＰａ，而层间拉伸强度却只有２０～３０ＭＰａ［１］。复合材料层合板低劣的层间强度和层间断裂韧性，限制了其在许多轻型结构中的应用。

穿过层板厚度的缝合是提高复合材料层间性能最有效的方法之一［２］。该技术是先用缝合线（常用Ｋｅｖｌａｒ纱线）将预成形件缝合成一个整体，再用树脂膜熔渗透（ＲＦＩ）或树脂转移模塑成形工艺（ＲＴＭ）技术复合成型。这种技术最早发展于２０世纪８０年代末，当时为了降低飞机的制造成本，美国航空航天局（ＮＡＳＡ）的先进复合材料技术研究计划（ＡＣＴ计划）［３］和美国空军的先进轻型飞机机身结构计划（ＡＬＡＦＳ计划）［４］均把缝合／ＲＴＭ和缝合／ＲＦｌ（树脂膜渗透成形工艺）技术作为一项关键技术进行重点研究。

目前，发达国家对Ｋｅｖｌａｒ纤维缝合复合材料的研究工作主要集中在先进缝合机械、固化成型方法、制品性能及测试方法等几个方面，现已在缝合复合材料力学性能理论分析和实验方法等方面取得了许多重大成果，累积了大量的性能数据［５”］，并已应用到了飞机制造中；我国对Ｋｅｖｌａｒ纤维缝合复合材料的研究起步较晚，研究工作现主要集中在缝合工艺参数与缝合复合材料性能的关系方面。

本文简要综述了Ｋｅｖｌａｒ纤维缝合复合材料的制备技术、工艺参数、性能以及应用的研究进展。

缝合复合材料的制备过程如图１Ⅲ所示。整个过程共分为３个阶段；①纤维预成形件铺叠；②缝合；③ＲＴＭ或ＲＦＩ成型。

图１缝合复合材料的制备工序

１．１缝合技术

缝合既可缝合预浸料，又可缝合织物预成形件。缝合预浸料可直接固化成型，但在缝合过程中将会造成相当大的纤维损伤；缝合织物预成形件则需通过ＲＦＩ或ＲＴＭ浸渍树脂后，才可固化成型。因缝合织物预成形件，缝针在穿过缝合时，不受高粘树脂的阻挡，可较容易地穿过织物，所以对纤维的损伤相对较轻‘…。

缝合技术的成功实现需要合适的缝合机、缝针和缝线。第一代工业缝合机只能缝合１ｉｎ厚的薄型飞机外壳板。１９９２年后，

＊“十五”总装预研项目（课题编号：４１３１２０１０１０１）

艾涛：男，１９７２年生，博士生，从事高性能纤维复合材料研究

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