碳纤维/环氧树脂基复合材料增韧改性研究进展

为改善碳纤维/环氧树脂基复合材料的脆性断裂问题,常通过树脂增韧和纤维改性等方式实现。本文从树脂改性、界面改性及结构设计3个方面综述了碳纤维增强环氧树脂基复合材料的研究进展。其中树脂改性主要有纳米材料改性、橡胶弹性体改性及热塑性树脂改性增韧等方式,通过增加填充粒子与树脂基体间键合来提高环氧树脂的韧性;界面改性主要是碳纤维表面改性,通过增加碳纤维表面活性官能团或多尺度进行表面改性,增强碳纤维和环氧树脂之间的界面结合性能,达到复合材料增韧的效果;复合材料结构设计主要是设计纤维铺层角度、厚度、结构,通过结构优化来增强复合材料的韧性。最后分析了3种改性方式存在的问题,并指出3种方式结合使用是未来复合材料改性的研究方向。

PHA长丝纤维的加工性能研究

为探索新型生物质合成纤维PHA在纺织、染整生产应用中的温度、湿度及化学试剂等工艺设计问题,分别对PHA纤维进行不同温度干湿热,不同质量分数酸剂、碱剂、氧化剂、还原剂等的处理,测试了样品的表面形貌、X射线衍射特征及力学性能。试验结果表明:PHA纤维的干热处理温度应该控制在150℃以内,湿热温度控制在110℃以内。PHA纤维的耐酸、耐氧化剂和还原剂稳定性较好,但耐碱性很差。

蚕丝/PHA长丝织物的性能研究

为了研究桑蚕丝与聚羟基脂肪酸酯(PHA)长丝交织物的性能,选用生丝作经线,PHA长丝或PHA长丝与桑蚕丝生丝交替作纬线,制成9种不同规格交织物坯布,进一步采用酶精练法脱胶制成成品,测试织物力学性能、抗皱性、起毛起球性、热学性能和通透性等服用性能。试验结果表明:蚕丝并捻后与PHA交织,织物的断裂强力、透气性、接触暖感和导热性均优于以单根蚕丝作经的织物,但抗皱性、透湿性和保温性下降。在织物纬向加入聚酯纤维,织物纬向断裂强力、断裂伸长、抗皱性、接触暖感和透气性增强,抗起毛起球性、导热性、保温性和透湿性下降。随着织物盖覆紧度的增加,织物拉伸性能、接触暖感和导热性均得到改善。总体而言,蚕丝/PHA织物经向拉伸断裂性能、抗皱性、保温性、通透性:斜纹>平纹,导热性和接触冷感:平纹>斜纹。

几种合纤FDY长丝的加捻性能研究

为研究合纤长丝的加捻性能,选用线密度均为83.3 dtex的不同类别、截面形状或截面纤维根数(F数)的6种合纤FDY长丝,加以单捻、复捻和热定型处理,测试捻缩率、加捻形态、定型效果。试验结果表明:在其他条件相同时,长丝单丝捻缩率与截面形状、F数、类别相关,股线的捻缩率与其单丝捻缩率、长丝截面形状相关;PAN长丝与PET长丝的热定型效果较PTT长丝好,PTT长丝单丝热定型效果较差;股线较单丝热定型效果好。

桑蚕绢丝/功能纤维混纺织物性能研究

为研究开发具有形状记忆功能和接触暖感舒适功能的桑蚕绢丝绸织物,选用83.3×2 dtex桑蚕绢丝线和83.3×2 dtex桑蚕绢丝/粘混纺纱作经纱,选用三种不同混纺比的桑蚕绢丝/PTT纤维混纺纱和四种不同混纺比的桑蚕绢丝/Outlast粘胶纤维混纺纱作纬纱,分别制成9种不同规格交织物坯布,并精练制成成品。测试织物成品规格以及拉伸、抗折皱、透气、悬垂、热阻湿阻、抗起毛起球等服用性能。试验结果表明:加入少量PTT或Outlast纤维混纺对纱线的收缩性能、练减率、白度影响不大。在试样所配置的不同功能纤维或不同含量情况下,织物的悬垂性、抗起毛起球性均较好。混入PTT这一热塑性合成纤维,织物的断裂伸长基本相近,断裂强力无明显规律,织物的缓弹性回复角降低,透气性减弱,织物获得一定的可塑成形能力。随着织物中Outlast纤维含量的增加,织物的断裂强力先减小后增大,织物的断裂伸长先增大后减小,混入适当含量的Outlast纤维,可以在一定程度上提高织物的热阻和湿阻性能。

新型PET复合丝仿毛产品开发

以PET普通长丝与阳离子丝的复合丝线为主要原料开发仿毛织物。选用166.7 dtex阳离子/PET竹节丝、188.9 dtex阳离子丝/PET复合网络丝、166.7 dtex舒弹丝/阳离子丝复合丝和166.7 dtex PET DTY+44.4 dtex氨纶丝等新型复合丝线,通过设计、织制和练染,制成了混彩条呢、格子花呢、长丝仿派力司和弹力混色花呢4款外观上具有仿毛风格的新产品。以DVKARE纳米陶瓷粉为整理剂,优化暖感整理工艺。测试成品面料的悬垂、透气、手感风格等指标。结果表明:阳离子丝与普通PET丝复合,织物染色后具有仿羊毛混条纱的效果;工艺优化的暖感整理可以提高面料的clo值;新型PET复合丝仿毛织物悬垂性、表面摩擦、身骨具有仿毛效果,压缩手感优于羊毛织物,但通透性能仍然较差。

Toughness and Fracture Mechanism of Carbon Fiber Reinforced Epoxy Composites

The fracture toughness of carbon fiber reinforced epoxy composite(CFRP)was investigated through mode I and mode II shaped fracture system in this paper.A novel polyimide with trifluoromethyl groups and grafted nanosilica were used to modify epoxy resin.Effect of modified resin and unmodified resin on fracture toughness of CFRP was compared and discussed.Lay-up angles and thicknesses effects on fracture toughness of composites were also investigated.The fracture toughness of CFRP was obtained through double cantilever beam(DCB)and end notched flexure(ENF)tests.The results showed that the composites prepared by modified resin exhibited high fracture toughness compared with unmodified composites.The fracture toughness value of mode I increased from 1.83 kJ/m2 to 4.55 kJ/m2.The fracture toughness value of mode II increased from 2.30 kJ/m2 to 6.47 kJ/m2.

生丝/氨纶并缫丝织物性能研究

为研究氨纶丝在蚕茧缫丝时引入制成的生丝/氨纶并缫丝的应用效果,选用30.0/32.2dtex、44.4/48.8dtex两种规格并缫丝、合股丝线以及44.4/48.8dtex普通生丝作经纬线,制成7种规格的五枚缎纹组织机织坯布,进一步对并缫丝及其坯布脱胶精练。测试了并缫丝的性状、织物的形态与弹力等指标。试验结果表明:并缫丝脱胶后,弹性伸长率大幅提高、弹性回复率略有下降;织物精练后,尺寸减小、密度增加。试验数据显示生丝/氨纶并缫丝织物的弹性伸长率、回复性能更加优良,同时赋予成品柔软、蓬松的手感,经观察成品表面还有起绒现象。总体而言:生丝/氨纶并缫丝的弹性优良,其制成的织物外观风格柔和、有毛绒手感,可以满足市场对蚕丝弹性织物的需求。

海藻纤维混纺纱仿棉织物的性能研究

为开发含海藻纤维混纺纱的仿棉织物,分别选用Modal/海藻纤维混纺纱(80/20、70/30)、Modal/Tencel/海藻纤维混纺纱(40/30/30)作经纬纱线,采用相似设计方法,参照有关纯棉产品制成6种规格的平纹、斜纹坯布,并精练制成成品。测试海藻纤维的土埋降解性能,仿棉织物拉伸、抗折皱、抗起毛起球、通透及热学性能。结果表明:海藻纤维土埋30 d时出现质量和强力的下降,持续土埋后纤维进一步降解,至90 d后出现表面破损严重、质量与强力明显下降的现象。与相近规格的纯棉织物相比,海藻纤维混纺纱仿棉织物的透湿性和保温性较差,透气性、抗起毛起球性和接触冷暖感相当,织物的拉伸性能和抗皱性较好。

PET长丝/剑麻岛相结构复合绳芯产品设计与性能

针对电梯用钢丝绳绳芯的使用寿命与安全性问题,探讨了一种PET长丝/剑麻岛相结构复合绳芯的产品设计和性能。研究了PET长丝/剑麻岛相结构复合绳芯的结构、生产工艺和性能特点。研究结果表明:相比传统剑麻绳芯,PET长丝与剑麻纱进行组合设计开发的PET长丝/剑麻岛相结构复合绳芯可有效减少绳芯表面毛刺,断裂强力提高20%以上,含油率符合要求,回潮率下降60%以上,直径不匀率显著下降,所制取的钢丝绳耐疲劳次数由130万次提高到384万次。同时PET长丝/剑麻岛相结构复合绳芯中所用剑麻纱无需经过剪毛、烧毛工序,精简了生产流程。