【摘 要】
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天然纤维增强热塑性复合材料由于其环境亲和力好、废弃物易处理、质量轻密度小、原料来源广泛等优点而备受汽车生产商的青睐。国外有多家汽车生产厂商及研究机构争相报道其关
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天然纤维增强热塑性复合材料由于其环境亲和力好、废弃物易处理、质量轻密度小、原料来源广泛等优点而备受汽车生产商的青睐。国外有多家汽车生产厂商及研究机构争相报道其关于这方面的研究并申请了专利,国内则鲜有成熟应用的报道。本课题基于环保的理念,以亚麻天然纤维作为增强体,热可回收性聚丙烯作为基体,在针织横机上编织预制件,然后将预制件模压复合成板材,开发一种有望用于汽车内饰件及相似产品的产业用复合材料。
课题研究内容主要包括三个部分,分别是预制件的编织及其力学性能测试,预制件模压复合制成板材,板材的力学性能测试与分析。编织前,测试了亚麻纱线和聚丙烯长丝的单纱强力;通过计算并股纱的线密度,选取机号G=9的横机编织;并股的亚麻纱和聚丙烯长丝的股数比为1:1、1:2、1:3,对应的预制件的纤维体积含量为75%、60%、50%;通过上机试织,分别确定了纬平、四平、1+1罗纹三种组织可顺利编织的弯纱深度;对编织形成的预制件测试了其拉伸、弹性回复、顶破等力学性能,优化选择四平结构的预制件进行模压复合。模压复合中,预制件铺层方式选择90交叉层叠(正交),铺层数分别为4、6和8。三个阶段的模压温度分别为100℃、160℃和195℃;4层和6层采用先加压到5MPa保持lOmin,然后再加压到IOMPa保持20min,8层采用先加压到7MPa保持lOmin,然后再加压到15MPa保持20min。在材料试验机上测试了复合板材的拉伸和抗冲击性能,并分析了纤维体积含量、铺层数、预制件弯纱深度等对拉伸强度和冲击性能的影响,得出在所制备的板材中,纤维体积含量为50%、铺层数为8层、预制件弯纱深度为9的板材力学性能相对较优。
其中采用数理统计中的二元方差比较纤维体积含量和组织结构对预制件拉伸性能的影响;用ANSYS有限元分析板材拉伸试验中应力场分布;用origin数学软件处理了板材拉伸和抗冲击性能测试的数据。
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