多轴向经编织物为骨架的柔性复合材料的性能研究 71页

东华大学硕士学位论文多轴向经编织物为骨架的柔性复合材料的性能研究姓名：徐文建申请学位级别：硕士专业：针织工程指导教师：赵俐20061231 东华人学硕‘L研究生毕业论文不同涂层树脂、不同涂层厚度对复合材料拉伸力学性能的影响。试验分析表明复合材料的拉伸力学性能与试验方向、纱线支数、织物密度、涂层树脂的种类、涂层厚度密切相关。织物涂层后，涂层剂填充了纱线间和纤维间的空隙，因而增加了纱线间的固接点，增加了纱线问的摩擦，使纱线间滑移变小，同时改变了织物的拉伸性能。其次，论文研究了复合材料的撕裂力学性能，试验使用梯形撕裂的试验方法，选取了两种不同纱线参数的针织基布、两种不同的涂层树脂和两种不同的涂层厚度。通过正交试验比较分析了三个因素对复合材料撕裂力学性能的影响程度。通过单因素试验系统分析了不同针织基布、不同涂层树脂、不同涂层厚度对复合材料凇学性能的影响。再次，论文研究了复合材料的顶破力学性能，试验使用圆头顶破的试验方法，选取了两种不同纱线参数的针织基布、两种不同的涂层树脂和两种不同的涂层厚度。通过试验系统分析了不同针织基布、不同涂层树脂、不同涂层厚度对复合材料‘殛硌力学性能的影响。最后，本文还指出了本课题中的一些不足之处，并为今后的进一步研究提出了一些建议。关键词：经编，柔性复合材料，涂层，拉伸性能，撕裂性能，顶破性能 东华人学硕士研究生毕业论文StudyontheperformanceofflexiblecompositesbasedonthemultiaxialwarpknittingfabricsABSTRACT21stcenturyisaneweraforcomposites．Compositescangreatlyimprovethemechanicalproperties，physicalandchemicalperformancesofsingleregularmaterials。Inaddition，theuseofcompositescanresolvesomeproblemsinengineeringstructurewhichcan’tberesolvedwithconventionalmaterials．Therefore，compositesareindispensableinmanyfields．Asaimportantbranchofmaterialscience，fiberreinforcedcompositesgainrapiddevelopmentwithitsexcellentperformances．Ithasbeenappliedinsuchareasasaerospace，transportation，chemicalindustry，buildingmaterials，sportsandpublichealth．Theuseofhighperformancefibersandresinsbringmorevitalitytothedevelopmentoffiberreinforcedcomposites．Inthisthesis，Anewkindoffiberreinforcedcompositeswhichdeveloprapidlyandgainwiderangeofapplicationinrecentyearsisintroduced--MultiaxialWarp—knittedReinforcedComposite(MWK)．Suchmechanicalpropertiesasmultiaxialtensile，tearingandburstingpropertiesofthecompositesarestudiedsystematically．Firstly，themultiracialtensilepropertieswerestudied．Thereal3 东华人学硕．{：研究生毕业论文situationintheprocessofitsusewassimulated．Thecompositesweredrawnfromfouraxisandeightdirections．Thedifferentdamagestylesandcharacteristicswereanalyzedafterwards．Inthisexperiment，twodifferentkindsofknittedclothandcoatingresinswithtwodifferentcoatingdepthswereselected．Aftercoating，thespacesamongthefiberswerefilledwithcoatingresins．Asaresult，frictionandconcretionofyarnswereenhanced，thusslippageofyarnswasreducedandtensilepropertieswereimproved．Secondly，thetearingpropertieswerestudied．Thetearingpropertieswereanalyzedbyusingtrapezoid．Finally，researchwasperformedontheburstingpropertiesofthecomposites．Twokindsofknittingclothes，resinswithdifferentcomingdepthwerechosen．IntheOrthogonaltest，theinfluenceofthreefactorsontheburstingpropertiesofcompositeswasanalyzed．Throughtheonefactorexperiment，theinfluencesofdifferentkindsofknittedcloth，coatingdepthonthemechanicalpropertieswerestudied．However，therearestillsomeshortcomingsthatshouldbesolvedinthefuture．Attheendofthisthesis，somesuggestionsaregivenforthefutureresearch．XuWenjian(KnittingEngineering)Supervisedby：AssociateProf．ZhaoLiKEYWORDS：Warpknitting，Flexiblecomposite，Coating，Tensileproperties，tearingproperties，burstingproperties4 东华大学学位论文原创性声明本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中己明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：彳余爻走日期：矽汐名年，2，月3／．日日期：矽汐／6年，2，月3／．日 东华大学学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密口，在——年解密后适用本版权书。本学位论文属于不保密学位论文作者签名：彳饧矗丑B期：湔年l2目弓b指导老师签名：赶(11日期：椰年l少月刁目 东华大学硕士研究生毕业论文第一章绪论复合材料是由两种或两种以上的单一原料，用物理或化学的方法经人工复合而成的一种固体材料。被人们广泛认识的复合材料有两种，一种是轻质高强、刚性好的复合材料，这个范围的复合材料己有约60年的历史。其中以聚合物基复合材料应用最为广泛。另一方面，具有同样历史的轻质高强且柔软的复合材料也活跃在世界上，即纤维增强聚合物。因此，可以根据复合材料刚性大小的不同来进行复合材料的分类，前者称为刚性复合材料，后者称为柔性复合材料【l】。柔性复合材料(又称为膜结构复合材料)，是由作为增强材料的纺织基御经涂层等后整理工序，制成具有很高强度、柔软、防水等功能的复合材料【2】，柔性复合材料的预成型有机织物、编织物、针织物和非织造织物。其中针织物分纬编和经编。长期以来，用作增强复合材料的织物结构大部分是机织物，经编结构所占比例非常小【3】。但是，由于经编织物具有许多机织物不具有的性能优势，在复合材料特别是柔性复合材料中得到越来越多地应用。目前，国际上在这方面已有不少应用。在欧洲，预定向经编织物已成功应用于生产大型体育场馆的顶棚膜材料、土工布材料和农用增强篷盖材料等。而我国在这方面只是IIIIII起步，无论是材料，基布生产还是后整理成型工艺都有待进一步开发。这对研制和开发新型纺织复合材料具有重要的理论和实际意义。1．1柔性复合材料发展及其特点柔性复合材料由纤维增强材料和韧性聚合物基体复合而成，它与热固性或热塑性聚合物基体复合材料相比，有较大的变形范围，较高的承载能力和良好的疲劳性能【4】。这种材料一个显著的特点就是在低应力作用时材料呈低刚度性能，而在高应力作用时却有相当高的强度和刚度【5】。柔性复合材料的刚度，破坏变形以及能量吸收能力都可以通过纤维和基体材料的选择以及对纤维的几何形状的选择来实现【6】。材料柔性的特征需要基体材料具有相当的弹性以承受材料受力时产生的较大变形，同时增强纤维也能够配合基体的适当变形并且在高应力作用下达到高强度和大刚度的效果【71。就发展历程来说，柔性复合材料主要经历了两个发展阶段【1】【8】1 东华人学硕士研究生毕业论文第一代柔性复合材料是在膜结构物为中心发展起来的。膜结构的定义为“结构的一部分或全部用膜材料作为力学结构因素的结构物’’四1。第一代的柔性复合材料的特性为强度、拉伸刚度和变形较大，但低抗弯曲和压缩的能力小，而且易变形。这个结构复合材料可以最大限度的有效利用设计的自由度，越发加快结构样式和用途的多样化。第二代的柔性复合材料的特性为抵抗拉伸、弯曲和压缩的能力小，而变形极大。纺织品中针织物的变形比其纤维本身的变形要大，这是由于针织工艺本身采取的使纤维弯曲的织法所导致的，这对于第二代柔性复合材料起到重要的作用。1．2经编预定向增强柔性复合材料的研究综述本课题所研究的是采用功能性聚氨酯(PU)、聚氯乙烯(PVC)涂层技术和经编预定向增强技术相结合的建筑用膜材料，是一种新型的针织柔性复合材料。经编预定向增强膜材料用针织柔性复合材料，作为一种新型的高效建筑材料，较传统机织物增强膜材料相比，具有更加优越物理机械性能，必将具有十分广阔的应用空间和发展前景。本课题希望通过对经编预定向柔性复合材料的性能以及涂层整理工艺进行实验研究，进一步把握该材料的拉伸、撕裂i和：顶国趱-巨为整个经编预定向增强柔性膜结构材料的设计加工过程提供一定的参考依据，对经编预定向增强柔性复合材料的研制和开发具有重要的理论和实际意义。1．2．1膜材料的应用领域目前，膜结构技术仍在不断发展完善，推广应用也越来越多。它可以最大限度的有效利用设计的自由度，越发加快结构样式和用途的多样化。膜材料主要用于以下几个方面¨们。①大型体育设施：如棒球场、足球场、网球场、游泳馆等。②娱乐中心、展览馆、音乐厅、侯机厅和大型集会场所。⑧超级商场及酒店的中厅、过廊等。④飞机库、停车场、仓库等。④海滨、公园等旅游场所遮阳结构。⑤花园、庭院等小品及城市街景。其中，膜材料最大量的应用领域之一就是建筑用。建筑物采用纺织材料膜结构有很多优点，主要优点是重量轻，织物“外壳”仅为泥灰、砖瓦、水泥、钢材等 奎坐奎兰堡主型!窒生兰些堡壅一般外壳材料总量的1／30，因此可以节省支撑结构和加强材料，降低造价1／3．2／3t11】。另一个优点是纺织结构材料能建造大跨度建筑，与常规的结构材料比较，织物外壳层的建筑时间可显著缩短。此外，用织物材料作外壳的建筑物能较好的抵御地震等严重破坏力。从经济和生态角度综合衡量，这种轻质高强的柔性复合材料己成为继木材、石料、金属和玻璃纤维之后的第五大建筑材料。一些高档的膜材(如法国的法拉利膜材)已经具有了相当高的强力、耐久性、透光性等性能指标。表1．1为建筑膜结构在我国形成规模五年内完成的投影面积在万米以上的体育场馆112】。其中，上海八万人体育场的看台挑篷即采用钢骨架支承的膜结构，总覆盖面积36100m2，是我国首次在大型建筑上采用膜结构㈣。体育馆名称膜材投影建成膜材类型施工单位时间面积(万M2)上海八万人体育场3．6PTFE膜材Birdair公司1997上海虹口体育场2．6PTFE膜材Birdair公司1999广州黄埔体育馆1．OPVC膜材光翌空间膜结构技术上程公司2000义乌体育馆1．6PVC膜材纽曼帝膜建筑技术公司2001青岛颐中体育馆3．OPVC膜材纽曼帝膜建筑技术公司2001武汉体育中心3．0PVC膜材Birdair公司2001威海体育中心2．5PVC膜材光翌空间膜结构技术工程公司200l烟台体育中心1．6PVC膜材纽曼帝膜建筑技术公司2001郑州航海体育馆2．0PVC膜材纽曼帝膜建筑技术公司2001表1-1我国完成的大型膜结构体育场馆名称表l—l中列出的只是大型体育场馆使用的建筑膜材量，如加上中小型场馆的膜结构，建筑膜材用量更大。目前，建筑膜材在我国应用的增长速度非常快，随着我国2008年申奥的成功，以及2010世博会的举办，膜结构在我国的发展肯定要远高于预计的世界平均6％的增长速度【12】。 东华人学硕士研究生毕业论文1．2．2膜材料的性能要求膜材料在使用过程中，要经受恶劣的自然环境的考验以及一些人为因素造成的灾难等，所以要求所使用的膜材料必须满足一定的力学性能、非力学性能以及制作和安装的要求。力学性能方面的要求主要有：足够的拉伸强度、撕裂强、低蠕变性能和耐疲劳性能等；非力学性能方面即功能性方面的要求比较多：在大的温度变化范围内仍保持其柔韧性、一定低的透气性、尺寸稳定性、耐久性(如抗老化、抗磨损等)、自洁性、物理、化学性能(包括传热和隔热、隔声、透光性、绝缘性、抗腐性、抗污染)、抗气候变化性(包括防水、抗风、抗紫外线)、不可燃或阻燃性能等；制作和安装方面的要求：应适于裁剪拼接、对应连接方法的接缝、接口处的强度、气密性等¨4¨”1。膜材料中基布的结构和增强纱材料决定了力学如拉伸、撕裂方面的要求，而涂层材料主要决定功能性方面的要求“们。因而以玻璃纤维为增强材料的经编预定向织物可体现出织物结构和增强纱材料两方面的优势，再经过功能性整理加工可以生产出性能优越的膜材料。1．2．3经编预定向织物的结构优势经编预定向织物具有极大的设计灵活性，各向同性的适应力与应变能力，以及较高的抗撕裂传递性和良好的适型性。经编预定向织物平行排列的承载纱使织物具有极好的抗撕裂传递性能。在经编预定向织物中，各个系统的纱线不相互交织，而是彼此紧挨着直接排放在一起，被另一体系的纱线束缚在一起，因此织物的适型性得到很大的提高，这使经编预定向织物预型件可以与许多复杂几何面相吻合，把纤维机械性能最大程度地传递到材料结构上；经编预定向织物的适型性还可以使预型件在铺层和固化过程中保持良好的形状【7】[16】。目前作为柔性复合材料的基布主要有机织物、经编双轴向和多轴向织物。与机织物相比，经编基布的优点在于：(1)织物的抗拉强力、弹性模量较高。这是由于经编织物中的衬经衬纬纱线平直排列，从而提高了织物的弹性模量；(2)织物的悬垂性好，可设计性强。原因在于经编增强织物悬垂性能由线圈系统根据衬纬机构进行调节，变形能力可通过加大线圈和降低组织密度来增加；(3)抗撕裂性能好。经编织物受到撕裂时，纱线会沿裂口滑动，纱线聚集增加撕裂强度，而机织物中纱线很难相对滑动聚集，相应强度较低；4 东1#大学硕1：研冗生毕业论义(4)原料的适应性好。经编织物内衬经衬纬纱的平直排列，使它可以采用几乎任何种类的纤维原料，包括一些刚度高的高性能纤维如玻璃纤维、碳纤维等进行生产。(5)生产成本低，经济性高。在相同强度要求下，机织物需要lOkg，经编织物只要7kg。对于传统的针织物而言，从结构特征看，强度、模量、稳定性等特性一般不及机织物。这是由于针织物是由线圈相互串套而成，结构不稳定，受到外力作用容易变形，因此，影响了织物的性能。但多轴向经编针织物与传统的针织物有着很大的区别，下面图1．1是四轴向经编织物的正面及侧面结构示意图。图1．1经编多轴向织物结构图在这种织物中，衬经衬纬纱是平行伸直排列并垂直迭加在一起，再由经平线圈(或其它经编结构)将它们在交点处捆绑在一起，所以并不存在交结互压的现象。织物中的衬经、衬纬纱线组都是平行伸直排列，取向度很高，纱线的潜能得到充分的利用，织物的抗拉强力较高‘17】。另外，由于织物中纱线平直排列，消除了纱线的卷曲现象，从而提高了织物的弹性模量，编织过程中高模量脆性纤维的损伤也大大降低。1．2．4涂层材料和涂层配方及复合工艺(1)涂层材料选择树脂整理技术是柔性复合材料的关键技术之一，涂层不仅能改善织物的外观和风格，还能根据织物的用途不同，增加织物的功能，伎织物具有防水、耐水压、5 东华人学硕士研究生毕业论义透气透湿、阻燃防污、遮光反射及抗静电、防紫外线等功能，使织物多功能化并提高其附加值【18】。常用的涂层材料有聚氯乙烯(PVC)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚氨酯(PU)、有机硅的热塑性树脂等。聚氯乙烯(PVC)涂层剂是世界范围内用量最多的一种。PVC涂层剂价格低廉、原料易得、有阻燃性，所制得的涂层织物手感丰厚、富有弹性、可焊接，耐磨性和屏蔽性优斟191。聚氨酯(PU)涂料是近十几年来在织物的涂层上广泛应用的一种涂料，主要用于制作雨衣、服装面科、轻型帐篷、箱包等。国外盛行衣料的透湿、防水涂层的加工，主要采用聚氨酯树脂【201。聚四氟乙烯(PTFE)由于具有优良的耐气候性、耐化学性及防水防污等性能，因此其织物不但外观雅致，而且性能十分优异，做成的蓬帆布即使在条件恶劣的情况下也能使用20年以上。用来涂层的玻璃纤维织物经预张力后不再伸长，在经过PTFE涂层后适合用于永久性建筑。玻璃纤维能反射较高比例的日晒热量，保持结构内部阴凉，且不会燃烧。PTFE纤维织物还具有抵御环境损伤和耐弯曲折叠的优点。例如：沙特阿拉伯的吉大(Jeddah)国际机场，使用了数万平方米的聚四氟乙烯玻璃纤维涂层织物，具有高的反光性，有效地降低了室内温度【211。硅酮是最近开发出的新型面层材料，其柔韧性、透光性、防水性能好，而且在自洁性和可焊接性方面有了很大的提高，有可能成为永久性膜材的优良面层材料【22】。(2)涂料配方这里谈的都是涂料主要成份。在实际生产时还要加入增塑剂、填充剂、稳定剂、阻燃剂、粘合剂等。现以PVC涂料使用助剂举例：增塑剂作用是增大涂料软化温度与分解温度之间的距离，进而改善其流动性，使聚合物柔软且有弹性，主要有DOP、DBP等邻苯二甲酸酯类。稳定剂主要分为三大类：热稳定剂，光稳定剂和抗氧剂。热稳定剂的主要作用是阻止和抑制PVC树脂在成型加工过程中受热分解和延长制品的使用寿命。常用热稳定剂有铅盐类，稀土类，有机锡类和金属皂类。光稳定剂是一类能够抑制或减弱PVC树脂及其它助剂光降解作用的物质，常用的是光屏蔽剂(如钛白粉)和紫外线吸收剂(如UV531)等。抗氧剂主要是能够延缓抑制PVC及其它6 东华大学硕上研冗生毕业论文助剂氧化降解的一类物质，常用的有酚类(如双酚A)和亚磷酸脂类(如亚磷酸三苯酯)等。在使用中多采用三种稳定剂的组合以获得协同作用。填充剂又称填料主要作用是降低成本、提高制品刚度、调正成型加工性能、提高制品尺寸稳定性的作用。一般选用来源广、价格低、易着色的轻质碳酸钙。阻燃剂最常用的是三氧化二锑。粘合剂主要作用是增加两相材料间的界面强力，最常用的是聚氨酯类。涂料的具体配方也要根据产品类别用途制定[231。总之，织物柔性增强材料的原料及组合的选用具有很强的实践性。这就要求我们在选择原料和组合以及配方时，一定要搞清楚最终产品的实际使用环境和性能要求。(3)复合工艺复合工艺也就是织物涂层整理是整个织物增强柔性复合材料山生产的核心环节。主要有三种：贴合、压延和刀刮。复合工艺的主要作用有：①克服经纬纱滑移的现象，使产品的结构稳定，有利于实际应用。②涂层剂或贴合膜使纱线中纤维的抱合力加强，织物强度有很大提高。同时纱线表面得到一定程度保护，使产品在存储、应用时的损伤减少。③增加产品的耐磨损、耐腐蚀等性能【18】。(1)刀刮【24】该工艺在使用前要求将涂料混合并搅拌均匀后，配制成一定粘度的溶液。然1．涂层刮刀2．辊筒3．涂层剂4．织物5．带刹车张力辊图卜2刮刀设备后通过喷嘴的往复运动，将涂层剂浇灌在位于滚筒上方且与幅宽平行的浮刀上，这样涂料就以薄膜形式送下，就像一扇帘。这样当基布通过其间时，涂料均匀附着于织物表面。具体工艺流程为：基布检验一浮刀底涂一烘干一浮刀面涂一烘干一成品检验刀刮工艺对基布品质要求较高，布面必须平整且强力均匀；底涂的材料主要是粘合剂，作用是提高涂层与基布间的剥离强度。从流程上可以看出，刮涂工艺较为复杂，需要至少两次涂层3"1-；0tl烘干，因此生产成本较高，而效率却较低。但拉伸强度是同类产品中最高的，但撕裂强度却较低。(2)压延【25】 东华大学硕。似开究生毕业论文图卜3压延设备压延法是将加热塑性树脂混合完毕后打入螺杆挤压机热塑化，在相向转动的至少两个以上的加热滚筒间挤压成薄膜，然后再和织物叠合轧成层压产品。具体工艺流程为：基布检验一浮刀底涂一压延面涂一烘干一成品检验底涂的作用和刮涂工艺相同，但用的是钢辊且只有一次烘干，故生产成本降低的同时，效率显著提高。此外压延时落下的PVC涂料还可以回收利用，节省原材料。因此产品较刮涂便宜，拉伸强度和刮涂产品差不多，但撕裂强度有明显下降。两个工艺因为都采用了底涂，故剥离强度不相上下。(3)贴合【26】【27】贴合工艺在三种工艺中最为简单，因为它只要将已经压延好的PVC膜重新1一基布；2一基布卷装；3一贮胶盘；4一涂胶辊；5一PVC膜卷装：6一PVC雉延膜；7一挤压辊；8一烘箱；9一收卷装置图1—4贴合法工艺图和织物在滚筒作用下加热、加压相互粘合即可，因此生产成本极低，效率很高。产品虽然撕裂强度不错，但存在很大缺陷：不但拉伸强度难以提高，而且剥离强度相当差，测试时甚至用手工都能完成。为克服以上不足，实际生产时在基布检验后要加入一道类似底涂的工艺——浸渍，使纱线内部在渗透进粘合剂后再贴合。改进后的工艺流程为：基布检验一浸渍一热压贴合一成品检验改善后的产品剥离性能明显提高，拉伸性能也有一定改善。因此该类产品在柔性复合材料的中低端市场中极具竞争力。1．2．5研究意义目前，我国对经编预定向增强柔性复合材料的应用还比较少，随着经济的快速发展，国内对柔性复合材料的需求量将非常大，因此对于柔性复合材料的基础理论研究尤为重要，将推动该产业的快速发展。本课题对经编预定向增强柔性复合材料的力学性能展开了系统深入的研究，利用不同基布结构和不同的涂层工艺，通过对其力学性能(主要是拉伸、撕裂和项破等力学性能)的测试和分析，初步建立经编预定向增强柔性复合材料的涂层材料、结构参数和力学性能之间的R金∥龄 东华人学硕上研冗生毕业论文关系，为经编预定向增强柔性复合材料的设计提供理论性的建议。利用经编预定向织物作为基布制成的增强柔性复合材料，是一种新型的高效建筑材料。在欧洲，经编预定向织物已成功应用于生产灯箱布和大型体育场馆的顶篷材料等【28】。中国的空间结构在新的21世纪将会有很大的发展，随着2008年北京奥运会和2010年上海世博会的到来，未来几年内我国将迎来大型场馆建设的高潮，柔性复合材料，尤其是经编预定向增强柔性复合材料，作为一种新型的高效建筑材料，必将具有十分广阔的应用空间和发展前景。因此，初步建立经编预定向柔性复合材料的涂层工艺、结构参数和力学性能之间的关系，将会推动经编预定向增强柔性复合材料在我国的深入研究和推广应用，为真正意义上实现膜结构的一体化的设计理念提供基本的前提条件。1．3本课题的研究内容和方法本课题研究的是两种功能性聚氯乙烯(PVC)和聚氨酯(PU)涂层技术和经编预定向增强技术相结合的新型柔性复合材料。从经编预定向增强柔性复合材料的力学性能研究出发，对经编预定向增强柔性复合材料的抗拉伸、撕裂、顶破以及损伤和破坏形式进行实验分析和研究，并和实验结果进行对比验证。基布使用的是以玻璃纤维为增强纱、高强涤纶作为捆绑纱的预定向经编织物，采用聚氯乙烯(PVC)和聚氨酯(PU)涂层整理工艺。具体主要从以下几个方面进行研究工作：1、经编柔性复合材料多轴向拉伸性能的研究主要利用多轴向测试仪器TexTest对多轴向经编复合材料的多轴向拉伸力学性能进行研究，比较分析了复合材料经八个方向同时拉伸后其力学性能，比较分析了不同织物(三轴向、四轴向)、不同涂层树脂(PU、PVC)、不同涂层厚度对复合材料拉伸力学性能的影响。2、经编柔性复合材料梯形撕裂性能的研究该部分研究了以经编双轴向针织物为基布的柔性复合材料在经纬两个不同方向的梯形撕裂性能。比较分析了不同织物参数(EKB600、EKB750)、不同涂层树脂(PU、PVC)、不同涂层厚度对复合材料梯形撕裂力学性能的影响。3、经编柔性复合材料顶破性能的研究该部分研究了以经编双轴向针织物为基布的柔性复合材料顶破性能。比较分析了不同织物参数(EKB600、EKB750)、不同涂层树脂(PU、PVC)、不同涂层厚度对复合材料顶破力学性能的影响。9 东华人学硕上研究生毕业论文2．1试验方案第二章试验方案及试验准备本课题主要研究经编于定向复合材料的聚氯乙稀和聚胺脂涂层后的力学性能研究(多向拉伸，撕裂和顶破性能)1、多轴向拉伸力学性能的研究选用三轴向EKT600(4-450／900)涂层织物和四轴向EKQ800(00／4-450／900)涂层织物(注：织物的品种编号中，B—E玻璃纤维(E-glassfiber)，壬。经编(Knitting)，B一双轴向(Biaxial)，Q●四轴l句(Quadriaxial)。90。方向是衬经纱的角度，其它为衬纬纱的角度。)，使用葡萄牙Minho大学纺织工程系的多轴向拉伸测试仪器(TexTest)测试了复合材料八个不同方向上的拉伸力学性能，并分析其破坏形式及影响因素(织物、涂层厚度、涂层树脂)。2、撕裂力学性能的研究选用双轴向EKB600(Oo／900)涂层织物和EKB750(Oo／900)涂层织物，采用梯形撕裂的撕裂方法，测试不同方向上织物的撕裂力学性能，并分析其破坏形式及影响因素(织物、涂层厚度、涂层树脂)。3、顶破力学性能的研究选用双轴向EKB600(Oo／900)涂层织物和EKB750(Oo／900)涂层织物，采用圆头项破的顶破方式，测试织物的顶破力学性能，并分析其破坏形式及影响因素(织物、涂层厚度、涂层树脂)。2．2试验原料2．2．1经编预定向织物本课题所选用的织物均是由常州宏发土工复合材料有限公司提供，是由Liba公司的Copcentra-Multi-axial型多轴向经编机编织的玻璃纤维织物。本次试验分别选用了双轴向，三轴向和四轴向织物三种不同组织类型的四种织物。考虑到复合材料的性能方面的要求和涂层整理工艺方面的要求，所选用的都是在各种类型中密度较适中的织物，各种织物的基本参数见表2．1：10 东华大学硕士研究生毕业论文表2一l多轴向玻璃纤维经编针织布规格衬经衬纬纱捆绑纱基布织物编号厚度克重规格强力伸长率纤度强力伸长率(mm)(g／m2)(tex)(N／tex)(％)(D)(N触x)(％)1．EKB6001050／1200367／420≤4502．0≤280．65632．8(o／90)tex(衬经纱)(经向)300tex(衬纬105／105纱)(纬向)2．EKB7501200／1500420／525≤4502．O≤280．70786．5(0／90)tex(衬经纱)(经向)400tex(衬纬140纱)(纬向)3．EKT600600／900tex210／315型502．0翌80．50595．9(0／45／(衬经纱)(经向)一45)300／300105／105tex(衬纬纱)(纬向)4．EKQ800600tex210g502．0<280．70802．3(0／士45／90)(衬经纱)(经向)300／300／300105／105tex(衬纬纱)／105(纬向)注：织物的品种编号中，E—E玻璃纤维，K--knitting，B一双轴向。T一三轴向，Q一四轴向。后面的数字表示织物的平方米克重。其中EKB600(00／900)和EKB750(00／900)含短毡。试验所用的玻璃纤维经编预定向织物选用普通无捻、无碱E玻璃纤维为衬经、衬纬纱，捆绑纱(成圈纱)选用涤纶丝，各个方向上无碱E玻璃纤维的纱支都不尽相同。本试验所使用的是无碱纤维即E一玻纤。它是最常见的一种玻璃纤维，几乎不含碱的成分。具有优良的物理化学性甜5】’ 查竺奎兰堡：!：笙垄竺兰些丝苎物理性质：密度：玻璃纤维的密度(2．549／m2)高于有机纤维，但低于金属纤维。断裂强度：玻璃纤维具有较高的拉伸强度，在相同重量时，其断裂强度比钢丝高2—4倍。拉伸弹性模量为73GPa，远远高于一般有机纤维。尺寸稳定性：玻璃纤维不会因环境温度变化而变形，最大伸长率仅为3％。玻璃纤维的应力应变之间保持线性关系，直至断裂。刚度：玻璃纤维刚度较高，为锦纶的15倍。与其固有的脆性相结合，构成了突出的低弯曲抗阻性。化学性能：E一玻纤不含碱，对水或水蒸气的阻抗能力极强。玻璃纤维几乎不受有机溶剂的影响，并对大多数无机化合物是稳定的。玻璃纤维是无机氧化物，遇热不会膨胀，特别适用于制作防火材料，这在纺织纤维中是十分独特的。在．800C一1700C范围内，玻璃纤维会保持其固有性质。在更高温度时，其拉伸强力逐渐降低。在3000C—oooC的温度范围内，强力损失可达30蛐0％。E一玻纤的软化点温度约为8000C。此外，还具有耐老化、防腐、防霉、抗紫外线辐射等性能。采用合适的表面处理剂，可以改善其加工性能。在经编预定向增强织物中使用的捆绑纱是聚酯纤维，商品名为涤纶。聚酯纤维强度高、弹性回复性能好，普通涤纶的强度3．52—5．28cN／dtex，断裂伸长30灿0％，3％伸长时的弹性回复能力为90％--95％，涤纶纤维模量高，在小负荷拉伸时不易变形，因此涤纶织物耐磨性能好，且耐磨性在干湿状态基本相近，次于锦纶。涤纶纤维在236。C-2400C才开始软化，2600C左右开始熔化，由于耐热性能好，所以对热的稳定性也好。在1500C下加热1000h，仍能保持原强度的50％。涤纶允许使用的温度范围较大，在．700C一1700C之间。涤纶的耐热性和热稳定性是合成纤维中最好的。2．2．2聚氯乙烯涂料和聚氨酯涂料1、聚氯乙烯涂料本试验所采用的PVC为PVC糊状树脂，采购于上海天原化工厂，树脂的具体型号及各项参数如下：PVC糊(型号为P440)：中等分子量的通用型树脂，聚合度1500左右，K值73—75，良好的透明性，热稳定性和抗水性，耐候性。 东华人学硕：}研究生毕业论文试验用PVC糊状树脂的大体配比如下(上海天原化工厂推荐使用比例)：PVC糊：P440，54％。，增塑剂：二莘酯，44％(即PVC糊与增塑剂的比例为10：8左右)固化剂：1．5％消泡剂：碳酸钙，0．5％用于涂敷材料的聚氯乙烯树脂是一种干燥的白色无嗅的粉末，比重为1．38左右。聚氯乙烯分子是不对称的，这种不对称性是由聚合链上间隔的含有氯原子以及侧链所致。由于氯原子的负电荷而使电子分布不均匀，产生偶极。聚氯乙烯不能结晶而呈无定型，无固定熔点，流动温度为1600C—180艺加入增塑剂，可使此温度降至1300C一1700C。聚氯乙烯(Pvc)具有优良的综合性能：(1)在增塑剂含量高时，它表现出高伸长率、柔软性、良好的手感和耐磨性；当增塑剂含量减少时，它的柔性和伸长率都下降，而硬度、拉伸强度和耐磨性增大。(2)它无毒、耐气候、碱性好、绝缘性好，易染成各种颜色，也可制成透明无色的制品，尤其是价格低廉，使它成为许多涂层织物的首选涂层剂。但由于PVC分子中含氯，当氯乙烯相邻处有叔氯或烯丙基氯这类活性基团存在时，容易发生脱氯化氢反应而使分子链逐步降解。释放出的氯化氢具有毒性、腐蚀性，降解后的PVC颜色变深，强度下降。此外，PVC易渗入织物组织，涂敷量多，织物易硬；涂层织物不耐干洗和溶剂、不透气、低温时僵硬。PVC增塑糊中含有大量增塑剂，形成涂层后易挥发，同时难溶的有机颜料也随之迁移到制品表面，沾污相邻材料。因此，PVC涂层剂主要用于制作PVC人造革，继而生产箱包、鞋帽、雨衣以及地板革、汽车内装饰、篷帐、篷盖布等【29】。实际生产中，经常用来涂敷纺织品的PVC有PVC糊状树脂和PVC薄膜。PVC糊状树脂是此种树脂主要以制成糊状形式来应用，通常是PVC糊与增塑剂配制而成。PVC薄膜是根据不同的用途，采用不同的方法，将聚氯乙烯加入溶剂和增塑剂，通过一定的温度，干燥后成型。2、聚氨酯涂料本实验所采用的Pu为聚碳酸酯系，该产品的特征是柔软性、韧性、弹性优秀，适宜于服装面料、帐篷。上海中大科技发展有限公司提供，使用时根据黏度要求需适当的加入甲苯或DMF溶剂体调节黏度。树脂的各项参数如下表2—2； 东华大学硕+I：研究生毕业论文表格2-2聚胺脂(Pu)性能参数2．3涂层方法常用的涂层工艺主要有干法直接涂层、湿法涂层、和转移涂层三种。本课题采用干法直接涂层工艺。干法直接涂层是典型的直接涂布工艺，是织物在一定的张力下，水平通过固定的涂布头，将薄而均匀的涂层剂直接涂在织物的表面上。涂好后的织物用烘箱烘干，使涂层干燥而牢固。直接涂布通常用于合成纤维长丝织成的紧密机织物和能承受高的机械张力而不会过度伸长的紧密织物或厚重织物，这种材料不会在强力大的情况下变形。另外直接涂布法虽是一种较为简单的方法，但生产再现性差，不能保证高质量，另外涂料溶液也易渗入纱线，会使织物变硬。涂层所用实验仪器为：JMU972型落地式涂层机(北京纺织机械器材研究所研制)，简图如2．1所示。l-,r爱-放戆{2-扼叛F躺#3l綮刀浆块；4．编，D轮r酾；孓转动式}鼹定扼缀{6一斑绡刺刀；7一玩垮彤嗣刀：8一掰j氍辊：9-珂任袭#10．蒯刀n‘解于酾。搿2一JJMU972畿糯翘J弋涂秘审L辩蹬14 东华大学顾±研究生毕业论文主要规格工艺参数：机型：落地式；机幅：400mm；涂层厚度：0-5ram；却幅宽度：150mm--340mm；布幅长度：150_450mm。在裁剪靠样时，还需考虑到在两边的央头需留一些央持卒呲所以本试验的布样裁剪尺寸为：550mm×350mm(长×宽)。涂覆工艺操作：将小样夹在火布框上，用偏心轮夹紧小样，将小样绷平锁紧螺钉一将刮刀放在紧刀架块上，用偏心轮央紧定位，在转动刮川升降手柄，由百分表指示滁层厚度一在刮川前小样上放入涂料，推动托板手柄完成涂层，接液槽放在样品末端接贱留涂料一将涂层好的布从火布框上取下，放八烘箱中根据不『刊的温度进行烘干，并掌拦好烘干时间。2．4试样测试的测试方法和力学性能的测试标准及测试方法2．4．3多轴向拉伸测试测试方法该试骑足使用了葡萄牙Minho大学的多轴向测试仪器Tex7rest对复合材料的力学性能进行测试，该仪器能够在八个不同方向上对复合材料进行同时拉伸，真实地模拟了复合材料现实使用过程中的受力情况。图2-2展示了TexTest多轴向测试仪器的俯视图，试验t}|测试仪器的技术指标如表23，预加张力的范围是101000呜奉试验使j{JION；测试速度足5500(mm／min)，试验中测试速度是15(mm／min)；相同轴向夹If问的距离是260mm。豳趱幽22TexTesi测试仪器图2-3装载厉测试样布 东华人学硕十研究生毕业论文表2—3TexTest测试技术指标预加张力(N)lO(10一loooo)测试速度(mm／min)15(5-500)同一轴向夹口间的距离(mm)260(260—700)测试类型CRE(ConstantRateofExtension)复合材料试样在拉伸试验中，其断裂强力值并不是固定不变的，而是取决于测试试样的宽度和长度、试验回潮率以及断裂时的拉伸速度。当然除了断裂强度本身的变化外，试验仪器的一些限制因素，如惯性和操作方面的影响等，也会造成测得数值的差异。如果在拉伸过程中，试样在上下夹头间产生滑移或夹头处断裂，均视为无效试验。2．4．4撕裂测试标准及测试方法测试撕裂性能的方法主要有单缝撕裂法、舌形撕裂法、梯形撕裂法和落锤法。单缝撕裂法和舌形撕裂法的受力和断裂方式是相似的，是横向纱线受到剪切力的作用沿裂口的断裂。对于梯形撕裂法这是一种拉伸型的撕裂方式。落锤法则是从能量的角度测试撕裂性能的一种方法，本质上是一种快速的单缝撕裂法。在实际的使用过程中，材料会受到不同形式的外力，因而不同撕裂方法的撕裂强力值和撕裂破坏的形式都会有差异。舌形法的拉伸方向与断裂纱线的轴向垂直，而梯形法拉伸方向与断裂纱线的轴向一致，某种程度上类似于拉伸实验，两者的考察的受力方式和目的是不一样的。实验中采用梯形撕裂方法来测试和分析经编预定向柔性复合材料的撕裂性能。目前，对针织柔性复合材料撕裂性能的测试还没有统一的标准，测试时不得不借鉴机织物相关测试标准来进行，因而很难评定该项指标的优劣。本课题在试验测试时，采用了英国工业标准BS3424method舌形撕裂和国标GB3918．83梯形撕裂进行测试。梯形撕裂法是在矩形试样的短边中心，先丌剪一条一定长度的切口，使试样形成两个舌片，并将两舌片分别夹于上下夹头之间，再用强力试验机牵引。当夹16 奎兰奎堂堡主婴窒生兰些丝奎头相对运动时，横向纱线沿裂口断裂，测取其强力。根据GB3918．83标准‘301，试样的尺寸如图2．4。试验采用南通宏大具有自动绘图功能的HD026N电子织物强力仪上进行。标准大气温度为20壬20C，相对湿度为(65+2)％，下夹钳牵引速度为100mrn／min。仪器的两个钳口的中心点应当在同一铅垂线上，夹钳的钳口线应与铅垂线相垂直，其夹持面应与试样排列在同一平面内。夹钳应能央住试样而没有滑动，且试样不受明显的损伤。夹持宽度不得小于55ram。150mm200mm图2．4撕裂试样尺寸示意图布样在涂层好以后，撕裂试样按照图2．5方式裁剪。在距离布边1／10幅宽内，按阶梯形排列方式剪取经纬向试样各5条。试样上不得有影响试验结果的严重疵点。同时，要求各条试样含有同一根经纱或纬纱，并使条形试样得长、宽边线与布面的经纱或纬纱相平行。我们对每种试样进行3．5次的测试。对撕裂时试样发生抽丝或纱线在裂口处发生集聚导致织物被拉断而不是被撕裂的试验均应视为无效试验。 东华大学碗上研究生毕业论文图2-5阶梯形裁样法2．4．5顶破测试标准及测试方法顶破试验采用了圆头项伸杆，如图2-6所示。圆头顶破试验．试验均在南通宏大HD026N电子织物强力仪上进彳亍。丁负破时，将直径为60ram的圆形试样固定在规定的央具内，顶头以50mrr“min的速度垂直地顶向试枰，预加张力为02N。直至试样破裂。与此同时，记录装昔记录整个顶仲过程的变形曲线，并给出丁_ii破强力。图2-6黎。，蓼飞一 东华大学硕士研究生毕业论文第三章多轴向拉伸测试产业用纺织品在现实生活中的各个领域应用的越来越广泛了。由于在室外长时间使用，为此要求复合材料应具有比常规纺织品更好的力学性能和物理性能，其耐用性能得到考验，其测试标准也不同于其他传统的纺织品，其强力、伸长和稳定性能是重要的指标，是质量评估的重要标准。其中基本要素之一就是要求能够在不同方向上承受载荷，但是传统的测试方法不能在所有的方向上测试样品的强度，不能真实地反映产品的实际应用情况。本课题利用多轴向测试仪器TexTest对多轴向经编复合材料的力学性能进行研究，在织物增强结构的类型中，哪一类的涂料材料和纠列糍厚度会对最终产品的使用是合适的f3¨。3．1多轴向经编复合材料的增强机理不同轴向经编针织物的增强原理如图3．1本课题研究使用的三轴向和四轴向经编针织物。一"一＼‘／一。／．＼?图3．1不同轴向经编针织物的增强原理多轴向经编针织物通过捆绑纱线将玻璃纤维固定在0。,-4-45o和90。几个方向，捆绑纱采用的是高强涤纶，比重较小。多轴向经编针织物能够在多个方向上承受较大的载荷，同传统的机织物相比较，经编多轴向针织物有着较低的生产成本和较高的实用价值【32】。19 3．2试验安排及测试试验L}】使川两种不同的织物，分别是EKT600、EKQ800，涂层树脂使用Pu和PVC，试验安}|l=05mm、lOmm两种小r≈的涂层厚度进行分析比较。使片j多轴向测试仪器TexTest对俅种涂层前后的织物的力学r件能迎行测试。所选织物的各项参数如r表3-1、织物正反面直观【制见H3—2，3-3。^3】批布圳格及什能刈比利纤刊外纱摘绑纱j￡_，旗粕钞-物编jUl‘，1__j膻克直埘硌量“忡k}：玎腿《-：／J7j1K#fmin}(glm21(ten)fN／rexlf％1(I))fN／lex)f％J】EKr60600／900tcx21013I5<280(刊纤纱】("”J(01451300／30()111)710)4、)rex(利o}，打}(纬”J2EK080600rex210川纤纱)(”n1)70／·45190300／300／300105／】05Jrex(¨纬纱)‘【05(纬⋯)獬涟 东牛大学硬±研究生毕业论文圈3-3EKQB00(O／45／90／一4S)图3．2是经编二轴向针织物，分别在0o，45。，．45o三个不同方向排列的三层彭i物组织，纵物每、r方米克重是600克，三层纵物通过捆绑沙的固定而组合在起。图3-3是经编四轴川针织物，分别在0。，45o，一45o，90。四个不同轴岫排列的的四层织物组织，织物每平方米克重是800克，四层织物通过捆绑纱的固定向组合在一起。捆绑纱使HJ高强涤纶，所占织物比重较小。本课题分析比较了两种不同织物复合材料在不同涂层厚度和不同增强树脂条件下的增强机理和增强特点。图3-4展示了TexTest多轴向测试仪器的俯视罔，该钡4试仪器在八个不同方向上同时对复合材料的力学性能进行测试，模拟了实际应用中复合材料的受力情况。试驰试样的制作如图3—6，为了避免在测试过程中J“生滑脱，我们在试样的八个央持处涂上树脂，装载后如图35。试验中测试仪器的技术指标如表32，预加张力的范围是1010000，本试验使用10N：测试速度是5--500(mm／min)，试验中测试速度是15(mm／min)；相同轴向央u间的距离是260mm。闵豢幽3．4TexTest删|式仪器幽3-5装载后Ⅲ』试样布 东华k#坝j二研究生毕业论立H3-6弥层前试样翻3，7PVC滁层斤试样表32TexTest删试技术指标]_j!加张力rNl10(1010000)测试速度(mm／min)15(5-500)l司轴向爽n问的距离(mml260(260-700)测试类刑CRE(ConstantRateofExtension){【【：图3．8所小，央【_】利5火持试样的经q纱线，删样央口3和7央持试样的纬向纱线，2、4、6、8分别共持试样n匀45利，45方目[331。3．3试验结果oJ讨论幽3-8式样夹持方向不_酉酗为了分析涂层对复合材料抗撕裂性能的影响，我们比较了涂层前后针纵物坯布和复合材料抗撕裂性能的差异。 墨兰查兰堡主塑塞兰望些堡兰3．3．1织物涂层前502575(1000i4000i183∞00。2000oloooo圄3-9E町6CO针织物多轴向拉伸强力变化图图3-10拉伸强力随时间的变化圈3-9是EgT600针织物多轴向撕裂强力变化图。axis3羊u7是纬纱方向、axisl和plot4是经向方向、axis2和6是45喷向、axis4和8足-45。方向。图3-9可以观察出经向织物的抗拉伸强力是最大的，而纬向织物的拉伸强力是最小■圆■雪 蔓兰至兰里圭塑塞圭兰些堡三的。这是由于经纬向纱线的规格的不同，如经向纱线是600／900tex、纱线拉伸断裂强力是210／315N，而纬向纱线是300，300把x、纱线拉伸断裂强力是105／105N(见表3-1)。八个小同方向上的拉伸强力随着伸长的变化，强力不断增大，直至一个方向的拉伸测试失效后，整个拉伸试验宣告结束，图3-9表示该织物的最大拉伸强力是58257N，最大拉伸变形是45era．整个试验的测试时间是12rain抗拉伸强力与拉伸变形是线性关系，拉伸变形与拉伸时间也同时是线性的关系。圈3-9描绘了各方向拉伸强力与拉伸时间的线性关系。一0123●567B910111213T眦Ⅲ图3-11EKQ800针织物多轴向喜肆强力变化图圈3．11是EKQS00针织物多轴向啦卸强力变化图，由罔可以观察出axisl和plot4经向方向的强力保持虽高值。axis3和7纬纱方向由于衬纬纱的补强作用，与EKT600针织物相比较强力增加，其最大值与_45。和45。方向的拉伸强山相当。试验中我们对比了针织物EKT600和针织物EKQ800的四个轴向的强力值， 查!奎堂婴：!堕塑生兰些堡塞两种织物分别测量3．5块试样，各个方向上取最大拉伸强力值为研究数据，在数据处理中，相同轴向的两个不同方向上的强力最大值的均值作为该轴向抗拉伸强力的试验值。试验测试数据见附表l，表3．3是两种针织物的四个轴向的拉伸强力分布值。表格3．3针织物坯布各个轴向的拉伸强力·。’掣～90045000．45oEKQ8006716．8785102．9114281．2375627．161EKT6004683．3093671．7292303．0973531．173图3．12对比了针织物EKQ800和EKT600两种不同的针织物在不同轴向的抗拉伸强力值。第一：每种织物不同轴向的最大强力分布规律相同，即在900轴向的拉伸强力取得最大值，Oo轴向的拉伸强力取得最小值，450和一450轴向拉伸强力相当。900轴向的拉伸断裂强力是450、．450轴向断裂强力的1．19一1．32倍，是00轴向断裂强力的1．5-2倍，这是由于在90"轴向的衬经纱的断裂强力高于在450和．450轴向纱线的断裂强力(见表3—1)；针织物EKT600在00轴向没有与拉伸方向相同的衬纱的结果，所以在Oo轴向的抗拉伸断裂强力明显低于其他轴向的拉伸断裂强力。第--：针织物EKQ800在每个轴向的拉伸断裂强力均高于针织物EKT600的拉伸断裂强力，这是由于针织物EKQ800有着四层组织结构，在四个轴向均有抵抗拉伸的增强纱，相比EKT600的三层组织结构，抵抗拉伸能力更优越【34]135]。25 查生查兰里主堡塞生兰些堡皇经编针织物的拉伸强力主要由基布的增强纱共同来承担的，基体主要起到传递剪切应力的作用，从应力．应变拉伸曲线可以看到．在拉伸过程中试样一直处在高模景状态之F的，宜至断裂。这种高模量状态主要是由于拉伸轴向方向增强材料的衬入方式和玻璃纤维的性质决定的。因为在此类织物中增强纱的衬入方式几乎是完全伸直衬入织物之中的，各层增强纱均平铺．相互之间无交织。同时玻璃纤维是一种高模量的材料，因此没有低模量区域的存在。3．3．2织物涂层后一般的复合材料的破坏机制是：基体开裂、层间脱粘、纤维断裂和界面脱粘。任何破坏机制的结合都会引起复合材料的损伤，使复合材料的强度和刚度下降，损伤程度取决于材料的性能、整理T艺和载荷类型等。为了比较涂层前后力学性能的差异，我们测试了针织物EKT600经过PU涂层后，两种小同厚度05mm、10ram四个轴向的拉伸强力。图3．13是针织物EKT600绎过PU滁层05mm厚度的拉伸强力变化。重童呈2345671图3—13EKT600PU涂层05一厚度拉仲强力变化图 东华大学颂{：目}究生毕业论文嵌3-4PU淙层前历拉忡强力数据表90。轴向45畸|_向00轴¨45。轴r】tEKf600引纵坯巾4683309图3-4足PU涂层日U后不川轴同托伸性能对比，试验进行了05mm、】01rim两种不川的涂层，试验袁明针织物涂培后其不问轴向的拉仲强力增加，涂层厚度的不同其复合利料抗拉仲能力不同，10ram的涂层厚度其复合材料的各个轴向的托仲断裂强力显著增加。，复合利料的拉伸强力主要⋯基体和增强体』I㈣来承担的，基体主要起到传递鲫切心力的作用，从应力一鹰变拉仲曲线可以看到，存扎伸过程叶]力值一直处上升状态，直至断裂。这种状态{i要是由丁掩伸轴向方向增强材料的衬八方式利玻璃纤维的性质决定的。崮为在此炎织物中增强纱的衬入方式几乎足完伞仲育衬入织物之中的，各层增强纱均下铺，翱互之间无变织。djF衬纬纱线的加八，使得多轴川经编针纵物。j毗承受束白多个方向的应山，同日』在实际的使用过程中，纵物电会受到小同方向力的作用纺纵复合材料有着不同的内部结构，聚合物大分子结构和基枷织物的组织结构对复合材料的力学性能起着重要的影响，织物和树脂的结合能力样是决定复台 堡芝』兰堡兰坐塑兰兰些堡三材料力学性能的主要因素，涂树脂和织物表面的结合将决定了涂层的厚度，Pu树脂有着良好的渗透性能和黏附能力，能够很好的和针织坯布结合，同时赋予复合材料良好的弹性，能够在织物袁砬形成光洁而平滑的涂层。树脂的比重决定了复合材料的涂层厚度，PVC树脂由于本身比重较轻，所以很难在织物表面形成很薄的涂层厚度。舟试验测试过程中．当试样在多个方向同时不断的受力时，首先是捆绑纱由j。拉仲断裂，然后玻璃纤维在八个央IA处断裂，整个断裂过程持续几秒钟口⋯。删试前(平滑丧向)测试后(毛缴表而幽3．15删试6日历复什材料表而：扶志吲3一】5足复合材料洲试前后的表面特征，复合材料受力拉伸后玻璃纤维断裂且有了毛绒的表而特征，丰要原W是玻璃纤维的荦丝发牛断裂造成的。3．3．3止交试验不l司的织物、小同的涂层厚度及不同树脂涂层埘复合材制的拉仲强力有着小同程度的影⋯。因此，用正交试验法柬进行多因素优选，分析不同因素对复合材料力学件能的影响程度。试验选用叫个测试指标，即相同轴向的托仲强力最大位的均值，共四个不同的轴向．每个轴向四两组数据，每种式样测试3-5块，测试结果见附表1。1正交表的选择根掘斟予及水平数，选择『F变表L4(231安排试验，然后按照正变表的各试验号)；!【!定的水平组合进行多指标的试验，分别对式样的经纬『∞撕裂强力进行测试。试验因子的水平参数水平设计如表3—3； 东华火学硕上研究生毕业论文表格3．3试验冈子设计表＼＼因子A昏C＼烀＼．(织物)(涂层厚度)(涂层树脂)1EKT6000．5ramPU2EKQ8001．0mmPVC2．正交表头的设计在具体试验时，将试验的三个因素A(织物)、B(涂层厚度)和C(涂层树脂)分别放在选用的J下交表的上方与列号对应的位置上，不考虑因素之间的交互作用，正交表头的设计如表3．4所示。表格3．4正交表表头设计冈素ABC列号l233．正交试验表表格3．5试验方案制定表因素织物(A)涂层厚度(B)涂层树脂(C)＼＼＼列号123试验号＼＼＼ll(EKT600>l(O．5mm)1(PU)21(EKT600)2(1．0mm)2(PVC)32(EKQ800)1(0．5mm)2(PVC)42(EKQ800)2(1．0mm)I(PU) 东华大学硕士研究生毕业论文4．正交试验结果表3-6实验方案及结果分析试验方案试验指标(N)因素织物(A)涂层厚度涂层树脂(B)(C)＼列号试密号123900轴向450轴向00轴向．450轴向＼．1l1l5157．7134109．4652575．2423988．0832l26072．9674744．2862679．4594626．81632l27231。6075430．0714605．8645942．2734219275．3777125．1345819．6287782．193蓦Tlj11230．6812389．3214433．09辅向T2j16506．9815348．3413304．57tlj5615．346194．667216．545t2j8253．4927674．1726652．287Rj2638．1521479．513564．258厶乙2Tlj8853．7519539．53611234．6轴向T2j12555．211869．4210174．36tlj4426．8764769．7685617．3t2j6277．6025934．715087．179Rj1850．7271164．942530．1209号5254．7017181．1068394．87轴Tlj向TZj10425．498499．0877285．322tlj2627．353590．5534197．435t2j5212．7464249．5443642．66lRj2585．395658．9907554．7741玉"nj8614．8999930．35511770．28”车而T2j13724．47l2409．0110569．09向tlj4307．454965．1785885．138t2j6862．2336204．5055284．544Rj2554．7831239．327600．5936因素A>B>C主_次优方案A坦五乙上表实验结果表明，无论在任何一个方向拉伸，坯布本身的固有性能对拉伸强力的大小有着非常显著的影响，EKQ800四轴向针织物的抗拉伸强力要明显高于EKT600三轴向针织物，这是因为四轴向针织物在四个不同的轴向有序排列着四层组织，各层组织通过捆绑纱的作用紧密排列在一起，能够在四个轴向、八个30 东毕大学硕士研冗生毕业论文方向同时抵抗外界的破坏作用，因此有较强的：拉伸能力。涂层厚度和涂层树脂对复合材料的抗撕裂强力也同时有不同的影响，综合各个轴向的拉伸情况，无论是哪一种树脂的涂层，复合材料的抗撕裂强力都随着涂层厚度的增加其拉伸断裂强力提高，树脂和针织物结合改变了原坯布各个轴向的拉伸撕裂方式，针织物和树脂作为一个整体共同抵抗来自各个方向的破化，提高了复合材料的力学性能。观察四个轴向上不同树脂对复合材料拉伸断裂强力的影响，我们发现经过PU涂层过的复合材料其抗拉伸能力略高于能PVC涂层整理过的复合材料。3．3．4单因素分析1．不同组织结构对复合材料多轴向拉伸力学性能的影响不同基布构成的复合材料在其各个方向上的抗拉伸破坏能力是有差异的，在实际应用中，复合材料受到的机械性破坏是不定性的，有可能这种破化是对复合材料表面的硬性冲击作用，这就要求复合材料有良好的抗项破性能；也有可能这种破坏发生在其力学性能最佳的轴向，这种破化对于复合材料来说是幸运的；同时有可能破坏发生在其力学性能最薄弱的轴向，上述研究表明影响复合材料抗拉伸能力的最主要因素是基布本身的抗拉伸断裂能力，这就要求作为复合材料基布本身，在其各个轴向抗拉伸破坏能力的均匀性。在本组试验中我们比较分析了两种不同基布组织EKT600、EKQ800在经过PU涂层后其复合材料抗拉伸断裂能力，比较了复合材料最大拉伸强力和最小拉伸强力，结合实际的应用经验提出了改良性建议。试验分别测试了经过PU涂层0．5、1．0厚度的复合材料EKT600、EKQ800的最大断裂强力和最小断裂强力，进行比较分析，其试验数据见表3．7。31 东华人学硕士研究生毕业论文表3．7各轴向最大撕裂强力值(N)900轴向450轴向00轴向．450轴向MaxmlnEKT600PU0。55157．713N4109．465N2575．242N3988．083NEKQ800PU0．57464．246N5643．568N4776．944N6066．853NEKT600PU1．06494．37N5064．6943248．809N4832．671NEKQ800PU1．09275．377N7125．134N5819．628N7782．193N表3-7中黑体部分数据是复合材料的最大和最小断裂强力值，其最大强力均在90。轴向测得，最小强力在0。轴向测得，直观分析见图3．16。由直观分析可以估算出相同基布复合材料EKT600最大断裂强力是最小断裂强力的2倍，相同基布复合材料EKQ800最大断裂强力是最小断裂强力的1．5倍，同种复合材料不同轴向断裂强力差异产生的原因主要是由于复合材料基布本身内部组织结构的不同造成的。其一，基布在不同轴向单纱强力分部不均匀是造成这种差异的根本原因之一，两种复合材料基布在0。轴向的衬垫纱的断裂强力均高于其他轴向的断裂强力。其二，不同复合材料在不同轴向抵抗拉伸的衬垫纱的排列不同，复合材料EKQ800在纬向有与拉伸轴向几乎完全平行的分布衬垫纱的增强作用，其抗拉伸能力要优于复合材料EKT600同轴向的抗拉伸能力。复合材料EKT600在0。轴向没有增强纱方向上的补强作用，拉伸时，它的断裂方式是一种剥离式的断裂，拉伸时主要靠树脂和斜向衬垫纱来传递应力，因此抗拉伸32 查兰茎兰堡兰翌壅竺兰些笙茎能力较小。相同涂层厚度、相同涂层树脂的复合材料最大拉伸强力和最小拉伸强力的差异是1．4．1．9倍，这也是由于两种复合材料基布本身结构不同和纱线强力分布不均匀造成的。针织物的增强纱的强力、衬垫纱的强力、织物的密度、织物的厚度、织物的组织是影响复合材料抗拉伸能力最主要的因素。我们在选者复合材料基布时，需要综合考虑织物本身机械性能、成本等因素。我们选择织物时要着重选择捆绑纱的强力、衬挚纱的强力、基布的组织，选取在各个轴向都能够直接承受外力作用的四轴向针织基布。改善基布织物的拉伸强力是最重要的考虑因素，改变织物的拉伸强力通常有两种途径：第一就是改变增强纱的强度，纱线的强度与纱线的支数与结构有关，支数大的纱线织成的织物，紧度大，织物厚，断面积大，纤维间的摩擦力增大，使得强度提高；第二是改变增强纱的密度，即织物的密度。同时织物的密度高厚度大也影响涂层树脂的渗透性，复合材料在受到外力破化时容易分层，抽叉，容易降低复合材料的使用寿命，因此在选择织物密度时也要考虑到其织物的渗透树脂的能力。2．不同涂层树脂对复合材料拉伸力学性能的影响PU和PVC是复合材料常用的两种树脂，聚氨酯(PU)全称为聚氨基甲酸酯，是分子结构中含有—．NHC00一单元的高分子化合物，该单元由异氰酸基和羟基反应而成。聚氨酯涂层剂是当今发展快、应用广的涂层树脂，它的优势在于：涂层柔软并有弹性；涂层强度好，可用于很薄的涂层；涂层多孔性，具有透湿和通气性能；耐磨、耐湿、耐洗。其不足在于：成本较高；耐气候性差；遇水、热、碱易水解。聚氯乙烯(PVC)具有优良的综合性能：(1)在增塑剂含量高时，它表现出高伸长率、柔软性、良好的手感和耐磨性；当增塑剂含量减少时，它的柔性和伸长率都下降，而硬度、拉伸强度和耐磨性增大。(2)它无毒、耐气候、碱性好、绝缘性好，易染成各种颜色，也可制成透明无色的制品，尤其是价格低廉，使它成为许多涂层织物的首选涂层剂。但由于PVC分子中含氯，当氯乙烯相邻处有叔氯或烯丙基氯这类活性基团存在时，容易发生脱氯化氢反应而使分子链逐步降解。释放出的氯化氢具有毒性、腐蚀性，降解后的PVC颜色变深，强度下降。为了比较PU和PVC两种树脂对复合材料拉伸力学性能的影响我们对织物EKT600进行了不同树脂涂层的试验。试验原始数据见附表1，各轴向平均最大撕裂强力见表3．8，其直观分析图见图3．17。33 东华大学硕上研究生毕业论文表3．8复合材料EKT600不同树脂涂层后拉伸强力数值(N)900轴向450轴向00轴向．450轴向EKT600PU0．55157．713N4109．465N2575．242N3988．083NEKT600PU1．06494．37lN5064．694N3248．809N4832．671NEKT600PVC0．55072．74N4015．507N2373．568N3793．941NEKT600PVC1，06072．967N4744．286N2679．459N4626．816N由图3．17和表4．8我们可以观察出，经过PU涂层过的复合材料的抗拉伸能力无论在哪一个轴向都要高出经过PVC涂层过的复合材料，经过PU涂层后复合材料力学性能得到显著改善。聚合物大分子结构和基布织物的组织结构对复合材料的力学性能起着重要的影响，织物和树脂的结合能力是决定复合材料力学性能的主要因素，树脂涂层和织物表面的结合将决定了涂层的厚度，PU树脂有着良好的渗透性能和黏附能力，能够很好的和针织坯布结合，同时赋予复合材料良好的弹性，能够在织物表面形成光洁而平滑的涂层。树脂的比重决定了复合材料的涂层厚度，PVC树脂由于本身比重较轻，所以很难在织物表面形成很薄的涂层厚度。相同的涂层量的树脂，PU能够很好的渗透到织物内部，形成薄而细腻的涂层，更好的改善复合材料的力学性能；而PVC形成相对较厚的厚度，与织物的结合能力相对较差。PVC涂层后，涂层易受环境、温度变化的影响，涂层表面容易龟裂，与织物的结合能力相对较差。PU涂层柔软并有弹性；涂层强34 东华大学硕士研究生毕业论文度好，可用于很薄的涂层；涂层多孔性，具有透湿和通气性能；耐磨、耐湿、干洗。3．不同涂层厚度对复合材料拉伸力学性能的影响上述试验分析，涂层厚度对复合材料拉伸力学性能产生影响，图3．18是对复合材料EKQS00经PU涂层后在不同轴向拉伸力学性能的比较，观察发现1．0mm涂层后的复合材料其各个轴向上抗拉伸断裂能力较强。纺织复合材料有着不同的内部结构，聚合物大分子结构和基布织物的组织结构对复合材料的力学性能起着重要的影响，织物和树脂的结合能力样是决定复合材料力学性能的主要因素，涂树脂和织物表面的结合将决定了涂层的厚度，涂层厚度大涂层量就大，树脂渗透到织物内部的量就越大，织物和树脂也能更好的结合，抵抗外界破化的能力就越强。观察发现．450轴向断裂强力要高于450轴向断裂强力，研究发现产生这种差异的原因是由于树脂在不同轴向纱线层的渗透量不同造成的，建议在涂层整理工艺采取双面涂层整理。3．4本章小节复合材料各轴向的拉伸的应力应变变形曲线是相似的，随着伸长的增加其断裂强力不断变大，各轴向拉伸曲线初始模量较高，试验证明各个轴向的抗拉伸断裂能力有教大的勰：，其中复合材料90。轴向拉伸断裂强力最大，o。轴向拉伸断裂强力最小，产生差异的原因是由织物结构、衬垫纱的性质、涂层厚度、涂层树脂的不同所决定的，其中织物的不同结构和衬垫纱的性质是最主要的因素。无论在任何一个方向拉伸，坯布本身的固有性能对拉伸强力的大小有着非常显著的影响，EKQ800四轴向针织物的抗拉伸强力要明显高于EKT600三轴向针35 东华大学硕士研究生毕业论文织物，这是因为四轴向针织物在四个不同的轴向有序排列着四层组织，各层组织通过捆绑沙的作用紧密排列在一起，能够在四个轴向、八个方向同时抵抗外界的破坏作用，因此有较强的抗拉伸能力。针织物的增强纱的强力、衬垫纱的强力、织物的密度、织物的厚度、织物的组织是影响复合材料抗拉伸能力最主要的因素。我们选择织物时要着重选择捆绑纱的强力、衬垫纱的强力、基布的组织，选取在各个轴向都能够直接承受外力作用的四轴向针织基布。经过PU涂层过的复合材料的抗撕裂能力无论在哪～个轴向都要高出经过PVC涂层过的复合材料，经过PU涂层后复合材料力学性能得到显著改善。PU树脂有着良好的渗透性能和黏附能力，能够很好的和针织坯布结合，同时赋予复合材料良好的弹性，能够在织物表面形成光洁而平滑的涂层，PU涂层柔软并有弹性：涂层强度好，可用于很薄的涂层。涂层厚度大涂层量就大，树脂渗透到织物内部的量就越大，织物和树脂也能更好的结合，抵抗外界破化的能力就越强，复合材料的抗拉伸强力随着涂层厚度的增加而增加。36 东华大学硕士研究生毕业论文第四章复合材料撕裂性能的研究～般柔性复合材料的撕裂破坏是由初始的小洞、裂缝及缺陷引发的，应保证材料在正常使用条件下，产生微小的裂缝或缺陷，但不会迅速扩展导致更大面积的撕裂破坏。柔性复合材料的抗撕裂能力与其粘结强度有关。粘结强度增加时，抗撕裂延伸性能会减小。因为柔性复合材料的抗撕裂破坏能力主要取决于初始裂缝形状的改变，应调整纱线的受力，而不应限制它的滑移，所以粘结强度不宜过大。如玻璃纤维具有很高的拉伸强度，但这种高弹性模量会阻碍了纤维的延展，高度粘合也阻碍了纤维在涂层中的延展，从而会降低撕裂性能【371。所以，撕裂性能是评定柔性复合材料性能好坏的一个至关重要的指标，有必要对其的撕裂性能进行研究，对影响材料撕裂性能的因素进行分析，进而研究如何提高材料的抗撕裂性能。4．1复合材料梯形撕裂试验4．1．1撕裂试样的制备选取试样EKB600和EKB750进行试验分析，织物规格见表4．1，两种织物分别涂0．5mm和1．0rnm的厚度，采用PU和PVC两种涂层。涂层所用实验仪器为：JMU972型落地式涂层机(北京纺织机械器材研究所研制)烘干条件：PVC涂层：150。C，时间，2minPU涂层：160。C，时间，1．5min布样在涂层好以后，撕裂试样按照图4．1方式裁剪。在距离布边1／10幅宽内，按阶梯形排列方式剪取经纬向试样各5条。试样上不得有影响试验结果的严重疵点。同时，要求各条试样含有同一根经纱或纬纱，并使条形试样得长、宽边线与布面的经纱或纬纱相平行。我们对每种试样进行3．5次的测试。对撕裂时试样发生抽丝或纱线在裂口处发生集聚导致织物被拉断而不是被撕裂的试验均应视为无效试验。37 东华大学硕：￡研究生毕业论文1，幅宽、图4．1阶梯形裁样法衬经衬纬纱捆绑纱基布织物编号机号厚度克重规格强力伸长率纤度强力伸长率(ram)(g／m2)(tex)(N／tex)(％)(D)(N舷x)(％)1．EKB600M30HS．1050／1200367／420≤4502．0≤280．65632．8(0／90)10一3／1tex(衬经纱)(经向)300tex(衬纬105／105纱)(纬向)2．EKB750M30HS．1200／1500420／525≤4502。0≤280．70786。5(0／90)10．3／1tex(衬经纱)(经向)400tex(衬纬140纱)(纬向)表格4．1基布规格及性能对比4．1．2涂层树脂规格及配方本试验所采用的PVC为PVC糊状树脂，具有良好的透明性，热稳定性和抗水性，耐候性。采购于上海天原化工厂，树脂的具体型号及各项参数如下：PVC糊(型号为P440)：中等分子量的通用型树脂，聚合度1500左右，K值73—75。本实验所采用的PU为聚碳酸酯系，该产品的特征是柔软性、韧性、弹性优 垄坐查堂堡!：翌塑生兰些堡n文秀，适宜于服装面料、帐篷。上海中大科技发展有限公司提供，使用时根据黏度要求需适当的加入甲苯或DMF溶剂体调节黏度。树脂的各项参数如下表4—2：表格4-2聚胺脂(PU)性能参数表格4-3涂层工艺配方PVC涂层配方PU涂层配方化学试剂用量比例化学试剂用量比例PVC100PU100DoP65甲苯10CaC038一10色素少许ZnOlTi020．5Sb2035PVC和PU是涂层树脂：DOP是增塑剂，主要作用是增大涂料软化温度与分解温度之间的距离，进而改善其流动性，使聚合物柔软且有弹性；CaC03是填充剂又称填料，主要作用是降低成本、提高制品刚度、调正成型加工性能、提高制品尺寸稳定性的作用：ZnO是热稳定剂，主要作用是阻止和抑制PVC树脂在成型加工过程中受热分解和延长制品的使用寿命；Ti02是光稳定剂，主要作用是一类能够抑制或减弱PVC树脂及其它助剂光降解作用的物质；Sb203阻燃剂；甲苯是催化剂降低树脂黏度；赋予涂料少量的色素便于我们实验过程中的区别和分析。4．1．3数据处理在测试方法得到满意的效果后，我们对试样进行了试验，试验数据如附表3。39 东华人学硕上研究生毕业论文对于试样在夹头处断裂和撕裂过程中发生试样滑移的试验数据均应该视为无效●‘数据。4．2实验结果与讨论4．2．1梯形法撕裂特征曲线2000N18001600140012001000800600400200O020图4-2EKB(0。／90。)试样O。方向梯形法撕裂曲线图对梯形法撕裂来讲，梯形法由于拉伸方向与断裂纱线的轴向一致，因此织物的断裂强力和断裂伸长率对其撕裂强力影响很大。梯形法撕裂强力试验中试样撕裂破坏时的几何简图如图4—3所示。图4．2是涂层织物的梯形法撕裂曲线。试样初始夹距为L0，切口处第一根纱开始受力，随着上下夹头的移动，LO逐渐伸长，以后的纱线相继开始受力。受力纱线根数逐渐增多，形成受力三角形且三角形沿X方向逐渐变大，当切口处第一根纱线断裂时X延伸到c点，受力三角形为z垒abc，此时撕强值达到第一个峰值。随着裂口的移动，同时受力纱线根数不断增加，撕强不断出现更高的峰值，只有当织物另一边最后一根纱线刚要开始受力时，受力三角形△def为最大，织物才达到最大撕强值(即图4—7曲线图中的最大值)，之后撕强值逐渐变小直至织物最终分离。 东华大学颂栩珊究生毕业论文图4—3EKB(0。／90。)试样梯形法试样撕裂破坏的儿何简图4．3撕裂强力分析与比较在实验中分别对针织物EKB750和EKB600进行了O．5mm，1．0mm两种厚度、两种树脂的涂层，其最大撕裂强力(O。方向表示纬向数值，90。方向表示经向数值)如表4．2所示：『BIl业 东_挣人学坝卜研究生毕业论文表4—4复合材料及针织布撕裂强力值(N)方向0．5一PVC1．O—PVCO．5一PU1．0一PU针织物坯布90o879．52N1125．44N1037．03N1262．45N531．65NEKB7500o454．08N581．26N535．4N651．78N274．48N90o664．57N911．61N855．26N954．64N398．87NEKB6000o342．56N469．9N440．72N492．08N205．6N4．3．1涂层前后梯形撕裂强力比较分析经编针织物涂层后树脂渗透到织物内部，在织物表面形成光滑而细腻的涂层，树脂和纱线的结合改变了原针织物的力学性能，形成了具有更佳力学性能的复合材料。试验分析了经编针织物涂层前后撕裂力学性能的差异，试验以两种针织物经PU、PVC两种树脂1．0mm的涂层厚度为测试式样，比较了针织物和复合材料在经纬两个不同方向的梯形撕裂强力，试验数据见表4—4。图4-6比较了针织物涂层前后撕裂性能的差异，试验表明经编双轴向针织物萱经涂层后其复合材料抗撕裂性能得到显著提高。织物涂层后，涂层剂填充了纱线问和纤维问It的空隙，增加了纱线问相互的粘结力，增加了纱线f刚的摩擦，因而使纱 查兰奎兰堡主堕塞竺兰些丝整。线间滑移变小，因此改变了织物的撕裂性能。涂层前后各个轴向的抗撕裂能力差异显著，涂层后复合材料的抗撕裂能力显著提高，经过PU涂层过的复合材料其抗撕裂能力要优于经PVC涂层过的复合材料的撕裂能力。4．3．2正交试验不同的织物、不同的涂层厚度及不同树脂涂层对复合材料的撕裂强力有着不同程度的影响。因此，用正交试验法来进行多因素优选，找出较佳的涂层组合，以获得满意的力学性能。1．正交表的选择根据因子及水平数，选择正交表L4(23)安排试验，然后按照正交表的各试验号规定的水平组合进行多指标的试验，分别对式样的经纬向撕裂强力进行测试。试验因子的水平参数水平设计如表4．3：表格4-5试验因子设计表＼X．ABC(织物)(涂层厚度)(涂层树脂)1EKB7500．5mmPU2EKB6001．0mmPVC2．正交表头的设计在具体试验时，将试验的三个因素A(织物)、B(涂层厚度)和C(涂层树脂)分别放在选用的正交表的上方与列号对应的位置上，不考虑因素之间的交互作用，正交表头的设计如表4—4所示。；表格4-6正交表表头设计因素ABC列号1233．正交试验表 东华大学顾十：研究生毕业论文表格4．7试验方案制定表因素织物(A)涂层厚度(B)涂层树脂(C)＼＼＼列号123＼试验号＼＼＼1l(EKB750)1(0．5mm)1(PU)2l(EKB750)2(1．0mm)2(PVC)32(EKB600)l(0．5mm)2(PVC)42(EKB600)2(1．0mm)l(PU) 东华大学硕士研究生毕业论文正交试验结果的直观分析表4-8实验方案及结果分析试验方案试验指标因素织物(A)涂层厚度(B)涂层树脂(C)纬向撕裂强经向撕裂强＼力N＼列g-123＼(00方向)(900方向)试验夸＼＼l535．4(N)1037。03212581．261125．443212342．56664．5742l492．08954．64Tlj1126．660877．9601027．480T2j834．6401073．34833．820纬向撕tlj558．330438．980513．740裂t2j417．320536．670461．910Rj141．01097．69051．830T1j2162．471701．61991．67T2j】619．212080，081790．01经向撕tlj1081．235850．8995．835裂t2j809．6051040．04895．005购271．63190．04lOO．830因素主一次A>B>C最优方案A1B2C3 东华人学硕士研究生毕业论文上表实验结果表明，无论是经向撕裂还是纬向撕裂，坯布本身的固有性能对撕裂强力有着较显著的影响，涂层厚度大撕裂强力显著增大，在改善复合材料撕裂性能方面PU涂层优于PVC涂层。该实验方案A1B2C3获得最大的撕裂强力。4．3．3影响撕裂强力的单因素分析图4—7织物EKB750和EKB600纬向撕裂强力比较700∞o，。4‘jm一‘‘”。：ql．600三蔓弓500瘤R400蒸霾髓雾300黝醋蠢200圈10000．5(PVC)1．0(PVC)C．5(PU)1．0(PU)囫EKB750274．48454．08581．26535．4651．78■EKB600205．6342．56469．9440．72492．08涂层厚度(mm)图4—8织物EKB750和EKB600经向撕裂强力比较14001200金1000誊‘丢800黝翟毫0囫强瞪600黼摧400圈一邀2000数。00．5(PVC)1．0(PVC)0．5(PU)1．0(PU)囫EKB750531．65879．521125．441037．031262．45●El(B600398．87664．579儿．61855．26954．64涂层厚度(mill)图4-6和图4．7形象的描绘了织物EKB750和EKB600在不同的涂层条件下经纬向的撕裂强力值。织物涂层后，涂层剂填充了纱线间和纤维间的空隙，增加了纱线间相互的粘结力，增加了纱线间的摩擦，因而使纱线间滑移变小，因此改变了织物的撕裂性能。试验证明经过PU和PVC涂层后经编双轴向柔性复合材料的抗撕裂性能得到显著的提高。46 查兰奎兰堡主堕塑竺兰些笙茎1．．蹴强力对复合材料撕裂性能的影响基布纱线强力的大小对复合材料的抗撕裂强力有显著的影响，纱线断裂强力越大其复合材料的抗撕裂性能越好。相同的断裂强力条件下，基布较厚抗撕裂性能较优越。由图4．6和图4．7可以观察出相同织物经纬向撕裂强力差异显著，经向撕裂强力明显高于纬向撕裂强力，经向撕裂强力平均高于纬向撕裂强力两倍，这是由于两种基布的经纬向纱线的最大断裂强力存在明显的差异，经向纱线的断裂强力是纬向纱线断裂强力的3．4倍(见表4．1)。两种复合材料在相同方向的撕裂强力比较，EKB750高于EKB600约1．2．1．5倍，这也是由于纱线断裂强力差异的不同以及织物厚度的差异的结果。作为柔性复合材料，起主要作用的是基布增强材料，也就是衬经衬纬纱，其强度和模量直接影响着复合材料的力学性能。纱线模量越高，复合材料受力时，骨架材料承担的外力比例就越大，骨架的增强效果就越显著；衬经衬纬纱强力越高，则复合材料可达到的拉伸强力也越大。撕裂强力和拉伸强力有着相当的关联性，在柔性复合材料的使用过程中，拉伸和撕裂外力最终都会传递到各根纱线上，而纱线可以认为是线性的，所以最后的作用力往往是和纱线本身的方向相一致，本质上都是拉伸作用。因此，纱线强力起着决定性的作用。2．涂层厚度的不同对复合材料撕裂强力大小的影响由图4．6和图4．7可以直观发现，涂层厚度对复合材料的撕裂强力影响显著，涂层厚度大复合材料抗撕裂能力越强，1．0mm的涂层厚度的复合材料其撕裂强力高于O．5mm涂层厚度的复合材料的撕裂强力。织物涂层后，树脂渗透到织物内部，在一定温度复合下，衬垫纱线和树脂复合在～起，当受到外力作用时，树脂和衬垫纱作为一个整体共同抵抗外力的破坏，提高了复合材料的机械性能。经编针织物在受到外力作用时，由于本身纱线间的摩擦力小，玻璃纤维表面光滑，其织物容易变形，产生纱线不同方向的集聚现象，难以恢复。树脂的浸入不仅增加了复合材料的机械性能而且改善了缝纫性能，复合材料在实际的应用中是由无数块小的复合材料缝纫在一起，如何良好的将复合材料接合在～起，又能保证复合材料本身良好的机械性能，也是复合材料研究的重点内容之一。涂层厚度的不同意味着涂层量的不同，涂层量大，树脂能够深入的浸透到纤维层内部，各纤维层良好的复合，抵抗外界破坏的能力就越强，复合材料问的缝合就越容易。涂层厚度的增加虽然提高的复合材料的机械性能，同时造成了诸多不利的方面，如复合材料的透光性能降低、复合材料的成本大大提高等等。47 东华大学硕t研究生毕业论文3．涂层树脂的不同对复合材料撕裂性能的影响由图4．6和图4．7可以直观发现，经过PU涂层过的复合材料的撕裂强力要高于经PVC涂层过的复合材料的撕裂强力。纺织复合材料有着不同的内部结构，聚合物大分子结构和基布织物的组织结构对复合材料的力学性能起着重要的影响，织物和树脂的结合能力样是决定复合材料力学性能的主要因素，涂树脂和织物表面的结合将决定了涂层的厚度，PU树脂有着良好的黏附能力和相比之下较大的比重，能够很好的渗透到织物内部，并与织物良好的结合在一起形成稳定的结构，在织物表面形成薄而细腻的涂层，涂层弹性好、抗拉伸、弯曲，剥离强度大，复合材料受到拉伸后变形回复能力强，复合材料易于包装、运输、存储。PVC树脂相比之下有着一定的黏附能力和较小的比重，其与织物的黏附能力不如PU树脂，涂层表面均匀性好，但弹性差，受力弯曲后涂层表面容易龟裂，复合材料长时间使用后涂层表面稳定性能相对较差。使用PVC涂层成本相对较低。4．4本章小结本章对经编双轴向针织物EKB600、EKB750经过PU和PVC两种涂层树脂的两种涂层厚度(O．5mm、1．0mm)所构成的复合材料的梯形撕裂性能进行的分析比较，比较了涂层前后复合材料撕裂性能的差异，从纱线的规格、涂层树脂的厚度、涂层树脂的种类三个因素分析了影响复合材料撕裂性能的特点。试验结论如下：经编双轴向针织物经涂层后其复合材料抗撕裂性能得到显著提高。织物涂层后，涂层剂填充了纱线间和纤维间的空隙，增加了纱线间相互的粘结力，增加了纱线间的摩擦，因而使纱线间滑移变小，因此改变了织物的撕裂性能。衬垫纱纱线强力大小是影响复合材料抗撕裂能力的最主要因素。作为柔性复合材料，起主要作用的是基布增强材料，也就是衬经衬纬纱，其强度和模量直接影响着复合材料的力学性能。纱线模量越高，复合材料受力时，骨架材料承担的外力比例就越大，骨架的增强效果就越显著；衬经衬纬纱强力越高，则复合材料可达到的拉伸强力也越大，撕裂强力和拉伸强力有着相当的关联性，因此拉伸强力就越大。涂层厚度对复合材料的撕裂强力影响显著，涂层厚度大复合材料抗撕裂能力越强，1．0mm的涂层厚度的复合材料其撕裂强力高于0．5mm涂层厚度的复合材料的撕裂强力。。涂层厚度的增加虽然提高的复合材料的机械性能，同时造成了48 查兰奎堂堡：兰竺壅生兰些丝兰诸多不利的方面，如复合材料的透光性能降低、复合材料的成本大大提高等等。经过PU涂层过的复合材料的撕裂强力要高于经PVC涂层过的复合材料的撕裂强力。PU树脂有着良好的黏附能力和相比之下较大的比重，能够很好的渗透到织物内部，并与织物良好的结合在一起形成稳定的结构，在织物表面形成薄而细腻的涂层，涂层弹性好、抗拉伸、弯曲，剥离强度大，复合材料受到拉伸后变形回复能力强，复合材料易于包装、运输、存储。PVC树脂相比之下有着一定的黏附能力和较小的比重，其与织物的黏附能力不如PU树脂，涂层表面均匀性好，但弹性差，受力弯曲后涂层表面容易龟裂，复合材料长时间使用后涂层表面稳定性能相对较差。49 东华大学硕士研究生毕业论文第五章复合材料顶破性能的研究目前对膜材料力学性能的研究，主要集中在单向拉伸和撕裂，对双向拉伸和多向拉伸的研究比较少。双向拉伸指织物的横向和纵向同时是受到拉伸，由于在与拉伸方向垂直的方向上保持零应变，所以拉伸方向上应变较均匀。但是目前多轴向拉伸方式在仪器上的实现依然存在困难，难以推广。丽在实际的应用中，建筑膜材料经常会受到多个方向拉力的作用，顶破是一种常见的破坏形式。所以，顶破性能的好坏会直接影响到柔性复合材料的实际应用。本文主要探讨经编预定向柔性复合材料的顶破性能，试验分析了在不同基布、不同涂层厚度、不同涂层树脂顶破条件下，经编预定向柔性复合材料的力学特性和破坏形式。5．1复合材料顶破试验5．1．1织物基布规格经编双轴向玻璃纤维织物EKB600和EKB750具体规格如表1：表格5．I基布规格及性能对比衬经衬纬纱捆绑纱基布织物编号机号厚度克重规格强力伸长率纤度强力伸长率(mm)(g／m2)(tex)(N／tex)(％)(D)(N／tex)(％)1．EKB600M30HS．1050／1200367／420≤4502．0≤28O．65632．8(0／90)10．311tex(衬经纱)(经向)300tex(衬纬105／105纱)(纬向)2．EKB750M30HS—1200／1500420／525≤4502．0≤28O．70786．5(0／90)lO一3／1tex(衬经纱)(经向)400tex(衬纬140纱)(纬向)，50 东华大学硕十研究生毕业论文5．1．2涂层树脂规格及配方本试验所采用的PVC为PVC糊状树脂，具有良好的透明性，热稳定性和抗水性，耐候性。采购于上海天原化工厂，树脂的具体型号及各项参数如下：PVC糊(型号为P440)：中等分子量的通用型树脂，聚合度1500左右，K值73—75。本实验所采用的PU为聚碳酸酯系，该产品的特征是柔软性、韧性、弹性优秀，适宜于服装面料、帐篷。上海中大科技发展有限公司提供，使用时根据黏度要求需适当的加入甲苯或DMF溶剂体调节黏度。树脂的各项参数如下表2：表格5-2聚胺脂(PU)性能参数表格5．3涂层工艺配方PVC涂层配方PU涂层配方化学试剂用量比例化学试剂用量比例PVC100PU100DoP65甲苯10CaC038—10色素少许ZnO1Ti02O．5Sb2035PVC和PU是涂层树脂；DOP是增塑剂，主要作用是增大涂料软化温度与分解温度之间的距离，进而改善其流动性，使聚合物柔软且有弹性；CaC03是填充剂又称填料，主要作用是降低成本、提高制品刚度、调正成型加工性能、提高51 銮兰叁兰堡主婴塑竺兰些丝壅制品尺寸稳定性的作用；ZnO是热稳定剂，主要作用是阻止和抑制PVC树脂在成型加工过程中受热分解和延长制品的使用寿命；Ti02是光稳定剂，主要作用是一类能够抑制或减弱PVC树脂及其它助剂光降解作用的物质；Sb203阻燃剂；甲苯是催化剂降低树脂黏度；赋予涂料少量的色素便于我们实验过程中的区别和分析。5．1．3涂层设备常用的涂层工艺主要有干法直接涂层、湿法涂层、和转移涂层三种。本课题采用干法直接涂层工艺。干法直接涂层是典型的直接涂布工艺，是织物在一定的张力下，水平通过固定的涂布头，将薄而均匀的涂层剂直接涂在织物的表面上。涂好后的织物用烘箱烘干，使涂层干燥而牢固。涂层所用实验仪器为：JMU972型落地式涂层机(北京纺织机械器材研究所研制)烘干条件：PVC涂层：150℃，时间，2minPU涂层：160℃，时间，1．5min5．1．4试样顶破性能测试顶破强力的测试方法有弹子式和气压式两种。本顶破试验采用了弹子式。顶破试验在南通宏大HD026N电子织物强力仪上进行。顶破时，将直径为60mm的圆形试样固定在规定的夹具内，顶头以50mm／min的速度垂直地顶向试样，预加张力为0．2N。直至试样破裂。与此同时，记录装置记录整个项伸过程的变形曲线，并给出顶破强力。对所有试样进行测试，每种试样至少要得到5个以上有效数据，分析采用的数据为其平均值。 东华人学硕士研究生毕业论文5．2试验结果与讨论001020弹子移动距离聃图5—1针织物顶破曲线5．2．1顶破特征曲线0010203040弹子移动距离姗图5-2复合材料顶破曲线图1显示了典型的经编双轴向针织物的顶破曲线特征图；图2显示了典型的以经编双轴向针织物为基布，经树脂PU或PVC涂层整理后构成的复合材料的顶破曲线特征图。由图1可以看出，针织物的项破曲线比较平滑，而复合材料的顶破曲线有很多的锯齿形状，复合材料的顶破强力是针织物的4—5倍，复合材料在外力的作用下能够承受较大的顶破变形。由图1可以看出，当针织物被顶破时，试样迅速被破坏，并且所能承受的负荷迅速降低。而图2中，当复合材料被顶破时，试样继续在承载负荷，所承载的负荷逐渐降低。玻璃纤维表面非常光滑，当针织物在受到顶破外力作用的时候，弹子很容易穿透织物，造成顶破强力低，应力迅速下降。针织物被树脂浸润后构成复合材料，玻璃纤维和树脂能够共同承受弹子的外力作用，因此顶破应力较大，在顶破的时候，最先达到最大伸长部分的基体材料开始被破坏，然后这部分玻璃纤维开始断裂，面顶破破坏是从开始破坏的部分延伸开来的，因此会出现锯齿形状的顶破曲线。顶破强_F型0O0，撇胤姒酌∞顶破强枣 东牛人学碗i研究生毕业论文图5-3PU埭层前后复台村料琐破作川厉式样前后面照片。9固圆圈5"6针织坯布顶破作用后式样阿后面照片 东华人学硕上研究生毕业论文5．2．2项破强力分析与比较在实验中分别对针织物EKB750和EKB600进行了O．5mm，1．0mm两种厚度、两种树脂的涂层，试验原始数据见附表4，其最大顶破强力如表4所示：表格5．4复合材料及针织物基布顶破强力值(N)1．针织物基命结构参数不同对复合材料项破性能的影响由图3和图4明显的可以观察出，针织物EKB750的顶破强力高于针织物EKB600的顶破强力。以针织物EKB750、EKB600为基布的复合材料在相同涂层厚度(O．5、O．1)、相同涂层树脂(PU、PVC)的条件下，复合材料EKB750的项破强力高于复合材料EKB600，这是因为针织物EKB750内的经纱、纬纱断裂强力，织物厚度高于针织物EKB600。55 东华大学硕士研究生毕业论文2．不同涂层树脂对复合材料顶破性能的影响由图5和图6可以观察出，在相同针织物基布(EKB750、EKB600)在相同涂层厚度(O．5、1．0)条件下，经过PU涂层的复合材料明显高于PVC涂层的复合材料，这是因为同PVC树脂相比PU树脂有更佳的弹性、强力，同针织物基布有更好的黏附性。群荔．不同涂层厚度对复合材料项破性能的影响由图3．4．5．6可以观察出不同的涂层厚度对复合材料顶破性能影响较大，织物的涂层厚度越大，复合材料的顶破强力越大，较厚的涂层厚度会造成复合材料成本的增加。5．3本章小结1．经编双轴向针织物基布厚度、经纬纱线的断裂强力的大小对复合材料顶破强力的有一定的影响，织物厚度越大、经纬纱的断裂强力大复合材料的顶破强力就越大。2．涂层树脂的不同也造成了复合材料顶破强力的影响，经过PU涂层的复合材料的顶破强力明显高于经过PVC涂层的复合材料。3．涂层厚度的增加会提高复合材料的顶破强力，同时成本也会提高。 东华大学硕士研究生毕业论文第六章总结本课题对经编多轴向增强复合材料的力学性能作了基本的比较和分析。从原料到织物结构，再到复合材料，层层深入，主要讨论了它们的拉伸性能、撕裂性能和顶破性能。通过上述研究，得出一些有用的结论和规律，同时也遇到了一些实际的问题，具体总结如下。6．1课题研究的结果通过对不同结构的织物及其复合材料性能的研究，我们得到了如下的一些结论：1．通过对复合材料拉伸、撕裂、顶破力学性能的测试，对于影响复合材料力学性能重要的三个参数织物结构及纱线性质、涂层厚度、涂层树脂，我们得知了影响复合材料性能的一般性规律，即：织物结构及纱线性质>涂层厚度>涂层树脂，并对各影响因素进行了分析比较。2．织物结构及纱线性质对复合材料力学性能的影响复合材料各轴向的拉伸的应力应变变形曲线是相似的，随着伸长的增加其断裂强力不断变大，各轴向拉伸曲线初始模量较高，试验证明各个轴向的抗拉伸断裂能力有较大的差异，其中复合材料900轴向拉伸断裂强力最大，Oo轴向拉伸断裂强力最小，产生差异的原因是由织物结构、衬垫纱的性质、涂层厚度、涂层树脂的不同所决定的，其中织物的不同结构和衬挚纱的性质是最主要的因素。无论在任何一个方向拉伸，坯布本身的固有性能对拉伸强力的大小有着非常显著的影响，EKQ800四轴向针织物的抗拉伸强力要明显高于EKT600三轴向针织物，这是因为四轴向针织物在四个不同的轴向有序排列着四层组织，各层组织通过捆绑沙的作用紧密排列在一起，能够在四个轴向√L个方向同时抵抗外界的破坏作用，因此有较强的抗拉伸能力。针织物的增强纱的强力、衬垫纱的强力、织物的密度、织物的厚度、织物的组织是影响复合材料抗拉伸能力最主要的因素。作为柔性复合材料，起主要作用的是基布增强材料，也就是衬经衬纬纱，其强度和模量直接影响着复合材料的力学性能。纱线模量越高，复合材料受力时，骨架材料承担的外力比例就越大，骨架的增强效果就越显著；衬经衬纬纱强力越高，则复合材料可达到的拉伸强力也越大。撕裂强力和拉伸强力有着相当的关联性，在柔性复合57 查：兰奎堂竺：!：堕塑竺兰些笙兰兰；．材料的使用过程中，拉伸和撕裂外力最终都会传递到各根纱线上，而纱线可以认为是线性的，所以最后的作用力往往是和纱线本身的方向相一致，本质上都是拉伸作用。因此，纱线强力起着决定性的作用。我们选择织物时要着重选择捆绑纱的强力、衬垫纱的强力、基布的组织，选取在各个轴向都能够直接承受外力作用的四轴向针织基布。3．涂层厚度对复合材料力学性能的影响经过PU涂层过的复合材料的抗拉伸能力无论在哪一个轴向都要高出经过PVC涂层过的复合材料，经过PU涂层后复合材料力学性能得到显著改善。聚合物大分子结构和基布织物的组织结构对复合材料的力学性能起着重要的影响，织物和树脂的结合能力样是决定复合材料力学性能的主要因素，涂树脂和织物表面的结合将决定了涂层的厚度，PU树脂有着良好的渗透性能和黏附能力，能够很好的和针织坯布结合，同时赋予复合材料良好的弹性，能够在织物表面形成光洁而平滑的涂层。树脂的比重决定了复合材料的涂层厚度，PVC树脂由于本身比重较轻，所以很难在织物表面形成很薄的涂层厚度。相同的涂层量的树脂，PU能够很好的渗透到织物内部，形成薄而细腻的涂层，更好的改善复合材料的力学性能；而PVC形成相对较厚的厚度，与织物的结合能力相对较差。PVC涂层后，涂层易受环境、温度变化的影响，涂层表面容易龟裂，与织物的结合能力相对较差。PU涂层柔软并有弹性；涂层强度好，可用于很薄的涂层；涂层多孔性，具有透湿和通气性能、耐磨、耐湿、干洗。4．涂层树脂对复合材料力学性能的影响纺织复合材料有着不同的内部结构，聚合物大分子结构和基布织物的组织结构对复合材料的力学性能起着重要的影响，织物和树脂的结合能力样是决定复合材料力学性能的主要因素，涂树脂和织物表面的结合将决定了涂层的厚度，涂层厚度大涂层量就大，树脂渗透到织物内部的量就越大，织物和树脂也能更好的结合，抵抗外界破化的能力就越强。涂层厚度的增加会提高复合材料力学性能增强，同时成本也会提高。我们了解了这些规律和结论以后，对于我们今后的工作有极大帮助。首先，我们可以根据这些规律和结论进行复合材料的设计制作，以便生产出合乎要求的复合材料。其次，知道了这些规律以后有助于我们更好地使用复合材料，充分发挥材料的优势和潜能。 东华大学硕士研究生毕业论文6．2存在的问题虽然通过本课题的试验研究，对经编多轴向织物作为增强材料的复合材料所具备优越性有了较为全面的认识。但是我们在课题研究中也发现了许多问题，现将这些问题分析介绍如下。l、试样的制作。复合材料的复合成型工艺对材料的性能有很大的影响。由于条件的限制，本实验采用手工涂层样机制作试样，尽管在本次课题的研究中已对复合材料的成型工艺做了探索和研究，也已制作出了实验所需的复合材料。但本文所采用的工艺仍有不少需要完善之处。比如涂层厚度的控制，由于涂层样机本身的制造精度的问题，厚度的控制并不准确，因而会对实验结果造成影响；涂层的均匀度，在涂层时，涂料具有粘性，刮刀的移动会造成涂层平面的不平整，影响涂层的进行，试样的不匀同样会对试验结果造成影响。在涂层小样机进行涂层时，夹持试样时因为经向两端存在拉伸张力，所以会对经纬向的力学测试造成差异。再者，玻璃纤维经编预定向织物本身不是很稳定，在运输、裁剪、夹持、涂层等过程中都容易造成纱线之间的滑移，从而影响织物张力均匀性。2、试验方法。由于经编多轴向织物是一种相对较新的织物，我国还没有制定出相应的测试标准。因此我们只能参考相关的与机织物相同的标准来进行试验。但是在试验中，对于多轴向织物，斜向纱的作用很难定量来表达。这种窄幅拉伸试验并不符合织物实际使用中的情况。因而有必要制定符合复合材料力学性能及其它性能指标的测试标准，使理论能指导实践。复合材料的力学性能是一个复杂的问题，它受到诸多因素的影响，如生产工艺、增强体的结构、环境条件、测试状态等。所以即使是同一种增强体，它的力学性能也会存在差异。这些都必须在今后的研究中加以改进，使得试验数据将更加的精确。6．3本课题的展望多轴向经编织物的生产，具有生产效率高，能生产的织物种类广泛等特点，其工作幅宽大，产量高，纱线承受的应力低，纵然是脆性纤维(如玻璃纤维、芳香聚酰胺和碳纤维等)均能顺利生产。多轴向经编工艺现在已经进入新的高技术领域。在这个领域里，这种复合材59 查竺奎兰堡主堕茎竺望些丝塞料有的比钢还硬，比铝还轻，具有耐疲劳功能及极高的结构稳定性，抗腐蚀性以及其他尚未为人所知的优良特性。在未来，多轴向经编织物能用来替代如薄钢板、混凝土等传统的材料。通过选用合适的纱支、斜向纱的适当角度以及任意选用两种、三种或四种承载的纱线系统，使多轴向经编织物具有强力高、重量轻的特性，而且能抗腐蚀。目前这种新型的经编复合材料在国外发展较快，已经向宇航业、汽车业、造船业和建筑业等多个领域渗透。而我国在这方面才是刚刚起步，无论是所用材料、基布生产还是后整理成型工艺都有待于进一步的研究开发。因此我们希望我们的研究能为促进我国经编多轴向复合材料的发展提供一份微薄之力。 东华人学硕卜研究生毕业论文参考文献[1]前川善一郎，纤维在复合材料中的应用，纤维复合材料，2001，(3)，5l～56[2]陈南梁，经编产业用纺织品的发展动态，纺织导报，1998，(4)，44～45[3]KatsuragawaS，KawashimaC，MasakiT，GlassFiberReinforcedFlexibleCompositeMaterialUsingSoftFluororesin，AuszEurPatentanmeldI，1987，3(26)，1322[4]吕阳红，刘善忠，浅谈复合材料的研究与应用，江苏煤炭，1998，(1)，29～30[5]黄故，现代纺织复合材料，北京，中国纺织出版社，2000[6]Bogoeva—GacevaG，MaderE，OueckH，PropertiesofGlassFiberPolypropyleneCompositesProducedfromSplit-warp—knitTextilePerforms，JournalofThermoplasticCompositeMaterials(USA)，2000，13，(5)，363～377[8]姚力宁，柔性复合材料及其应用，力学进展，1993，(3)，386----397[9]沈世钊，膜结构一发展迅速的新型空间结构．哈尔滨建筑大学学报，1999，(2)，11～15[10]蒋源生，新型柔性蓬体材料的研制及应用开发，产业用纺织品，2000，(1)，18～22[11]叶奕梁，徐朴，篷盖布类产品生产和应用的新发展，纺织导报，1998，(5)，43～51[12]邓燕，现代建筑膜结构材料在我国的开发及应用，产业用纺织品，2004，(4)，1～3[13]李国强，当代建筑工程的新结构体系(报告)，2004，5[14]薛士山．谈膜材与膜结构．建筑知识，2001，(1)，23"-24[15]张华，单建，建筑膜材的强度性能和连接技术，建筑技术，2002，33，(8)，596～598[16]陶肖明，冼杏娟，高冠勋，纺织结构复合材料，科学出版社，2001[17]Zheng——NongFeng，HowardG，Allen，StuartS．J．Moy，《StudyofStress61 东华大学硕一l：研究生毕业论文ConcentrationsinWovenComposties》／《JournalofReinforcedPlasticsandComposites》Volume18No，3，1999[18]潘云芳，聚氨酯干法涂层的应用，南通纺织职业技术学院学报，2002，3，37～39[19]叶青萱．织物涂层用聚氨酯．聚氨酯工业，1996，1，3～8．[20]王清，PU涂层产品的各种用途，产业用纺织品，1997，4，21"---22[21]NakagawaT，UchinoH，YamashitaM，IchikawaJ，FlexibleCompositeMaterialandProcessforPreparingSample，1988，7[22]钱若军，杨联萍，张拉结构的分析、设计、施工，南京，东南大学出版社，2003，18～20[23]周殿明主编，塑料成型与设备维修，化学工业出版社，2004，1，18～33[24]希运刀刮涂层的优势希运涂层织物贸易(上海)有限公司WWW，sioon!cn[25]周殿明，塑料成型与设备维修，化学工业出版社2004，l，379[26]MetzgerS，TheTextileCoatingandLaminatingIndustry—TrendsandOutlook，TheEleventhInternationalConferenceonTextileCoatingandLaminating，ExploringInnovationinCoatingandLaminaring，2001[27]周南桥，彭响方，塑料复合织品成型技术与设备．化学工业出版，2003，7，103[28]宋允编译，多轴向经编复合材料的工业应用，产业用纺织品，1998，10，38～41[29]夏继青，两种多轴向经编机之对比，国外纺织技术一针织，服装分册，1999，5[30]GB3918--83，中华人民共和国国家标准，织物梯形法撕破强力试验方法[31]WangRihua，Post—graduatedthesis，thirdchapter，2004[32]R．Schmidt，BiaxialandMultiaxialreinforcementstructures，LibaMaschinenfabrikGmbh，Oberklingensporn，Naila／Germany，TechnicalTextiles，V01．48，March，2005，41—43[33]AnaM．Rocha，JoaoL，Monteiro，Textestmultiaxialforceplanartestingsystem[34]RongxingZhou，HongHu，AnImprovelMWKStructureforComposite62 东华人学硕士研究生毕业论文Reinforcement，TextileRes，J，75(4)，342—345(2005)[35]Dexter，Benson，Gregorg，H，andHasko，H．，MechanicalPropertiesandDamageToleranceofMultiaxialWarp—KnitComposites，Comp，Sci，Technical．56，367—380(1996)[36]Du，G，W，andKo，F．，AnalysisofMultiaxialWarp—KntPreformsforCompositeReinforcement，Comp．Sci，Technical56253—260(1996)[37]葛振余，聚氨酯涂层织物撕裂性能的研究，硕士论文，2003 东华人学硕上研究生毕业论文附录(附表1)复合材料及针织基布多轴向拉伸试验原始数据(N)针织物EKT600l方向2方向3方向4方向5方向6方向7方向8方向试验14448．7223181．4492384．3153650．22l4660．85l3595．7942247．7874129．477试验24177．3793535．9882687．6773564．43l4072．83269．9682931．2432941．113试验34112．293179．398l898．5482742．2244702．42l3409．1791793．1533119．535试验45466．3234241．1222l12．3923544．0325825．6854960．9332369．6644558．35针织物EKQS00试验l4448．7223181．4492384．3153650．22l4660．85l3595．7942247．7874129．477试验24177。3793535。9882687．6773564．43l4072．83269。9682931．2432941．113试验34112．293179．398l898．5482742．2244702．4213409．1791793．1533l19．535试验45466．3234241．1222112．3923544．0325825．6854960．9332369．6644558．35复合材料EKT600PU0．Smm试验15433．04l3284．5112036．0794354．8334608．7483549．9741677．1093920．52试验25072．0873894．0392286．1473732．2814949．7153776．4382092．513849．738试验35536．4653786．7132106．1434139．5625346．2193865．1162068．4654231．563复合材料EKT600PU1．Omm试验l6466．2884860．8442840．574292．1136782．9744444．5992823．7324542．003试验26279．5035402．6982270．684471．5626502．285063．0742261．3824459．29试验36345．865236．7l2563．754358．726589．324862．242632．744512．34复合材料EKT600PVC0．5ram试验l5447．6084249．3632145．3334744．8295605．98l4178．4652056．5554282．424试验25572．424135．2472341．2844747．6055392．8734336．7252182．3984598．468试验35352．644019．622285．314689．175264．924273．622130．534459．15复合材料EKT600PVC1．Omm试验14859．974779．141894．352613．564985．334336．631953．633963．39试验24968．164862．421967．343786．195032．4164532．132035．643567．46试验34704．624637．231739．673438．6l4890．494236．191864．823842．62试验44879．634701．361873．943526．194963．124469．191906．283756．5l复合材料EKQ800PU0．5ram试验17074．6675645．24l4701．6996029．8727374．8175747．7864894．6766459．422试验27436．955532．174756．325762．357751．625689．244926．795832．54试验37345．165632．154562．356123．587537．825698．454692．156238．79试验47567．625467．324795．255962．457625．3l5736．194886．326125．82复合材料ZKQSOOPU1．0mm试验19519．9257269．2195938．277849．5779485．3567126．2355952．528138．17试验29330．3257312．0155881．9527925．4549305．5327100．2125488．0647262．464试验38938．616922．365493．927524．959429．347264．135981．387862．43试验49354．177036．195964．2l8231．758839．766970．715856．717462．75复合材料EKQ800PVCO．5ram试验15496．8274234．1983020．4384326．4755972．7174437．993264．555310．525 东华大学硕卜研究生毕业论文试验25638．134382．353156．784536．2】6035．674567．843356．915462．62试验35426．9l4126．852958．164456．895893．714368．193054．785261．78试验45585．274265．143256．784935．176103．624458．0l3378．5l5148．5l(附表2)复合材料及针织基布多轴向拉伸试验一四个轴向试验均值(N)90。轴向456轴向0。轴向．450轴向针织物EKT6004683．3093671．7292303．0973531．173针织物EKQS006716．8785102．9114281．2375627．16l复合材料EKT600PU0．5ram5157．7134109．4652575．2423988．083复合材料EKT600PU1．Omm6494．37l5064．6943248．8094832．671复合材料EKT600PVCO．5ram5072．744015．5072373．5683793．941复合材料EKT600PVC1．Omm6072．9674744．2862679．4594626．816复合材料Ei