竹麻纤维织物及其纺织复合材料拉伸性能研究

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由于织物的经纬结构,本文采用织物及其纺织结构复合材料多轴向拉伸的测定新方法,以苎麻、竹纤维的纱线、织物及其纺织复合材料为研究对象,分别对其进行了拉伸性能的测定。通过对整个材料拉伸过程的实时拍摄,观察材料在破坏过程中经纬向的形变和裂纹扩展规律,确定了破坏位置及机理,更加准确地对其力学性能进行了评价。同时,对经过水洗干燥循环处理的织物拉伸性能也进行了测试与评价,为织物的实际应用提供参考。(1)通过对织物经纬向纱线拉伸性能进行研究得出:织物经纬向纱线细度相同时,经纬纱线断裂应力基本相同,断裂伸长率经向小于纬向。7.5Nm苎麻纱线断裂应力为经纱324.11MPa≈纬纱342.64MPa,断裂伸长率为经纱6.72%<纬纱9.49%;13.5Nm苎麻纱线断裂应力为经纱389.51MPa≈纬纱392.30MPa,断裂伸长率为经纱6.98%<纬纱8.56%;6Nm慈竹经纬纱线断裂应力为经纱104.16 MPa≈纬纱105.67MPa,断裂伸长率为经纱3.88%<纬纱3.94%。(2)通过对织物单向拉伸力学性能的分析得出:织物经纬纱线细度相同时,密度大的方向断裂强力也大:7.5Nm苎麻织物经向密度117根数/10cm>纬向密度113根数/10cm,经向断裂强力652.88 N>纬向651.24 N。13.5Nm苎麻织物和6Nm/2竹织物经向断裂强力分别为526.39N、428.78N,密度和断裂强力之间的变化关系同7.5Nm苎麻织物;一般来说,沿拉伸轴向纱线的强度和伸长率会正常影响该方向织物的断裂强度和断裂伸长率:6Nm竹纱线平均强度104 MPa<7.5Nm苎麻纱线平均强度333 MPa和13.5Nm苎麻纱线391MPa,竹织物的强度也最小,经向强力为428.78N,纬向强力为243.37N;7.5Nm苎麻纱线的断裂伸长率为经纱6.72%<纬纱9.49%,织物的断裂伸长率为经向7.06%<纬向21.91%;13.5Nm苎麻纱线和织物的伸长率也复合此规律。(3)织物具有经纬双向结构,是一个整体,采用双向拉伸更能客观准确评价其拉伸性能。在对织物进行双向拉伸时,采用十字锥形边缘加强试样较为合理。(4)双向拉伸时,织物的断裂强力和断裂伸长率都相比单向拉伸增加,伸长率小强力小的方向先发生断裂。7.5Nm苎麻织物拉伸断裂强力为双向751.79N>单向652.88 N,断裂伸长率为双向8.76%>7.06%、13.5Nm苎麻织物和6Nm/2竹织物双向拉伸时断裂方向的断裂强力和断裂伸长率分别为:527.83N、8.81%;281.78N、17.35%,双向和单向拉伸强力和伸长率的变化规律同7.5Nm苎麻织物;织物处于多向受力破坏状态(如服装肘部膝部的受力)时,三向拉伸对其力学性能的评价更加客观。织物三向同时拉伸时,断裂强力降低,断裂伸长率增加。7.5Nm苎麻织物三向拉伸时较双向拉伸断裂强力下降7.5%,断裂伸长率增加3.2%;13.5Nm苎麻织物三向拉伸时双向拉伸断裂强力下降6.1%,断裂伸长率增加19.5%。(5)织物在实际使用中水洗后其性能会发生变化。经过水洗干燥循环处理后其断裂强力降低,断裂伸长率增加,经向强力衰减更快。7.5Nm苎麻织物经过8次洗涤后经向断裂强力为480.66N,降低了26%;断裂伸长率为17.48%,增加了140%;13.5Nm苎麻织物经过8次洗涤后其经向断裂强力为444.68N,降低了16%;断裂伸长率为22.83%,增加了181%。(6)通过对复合材料拉伸性能的研究得出:复合材料的拉伸性能与织物的层数、树脂的含量与种类、制作工艺等因素有关。在一定的工艺条件下,层数增加,复合材料强度增加,同时由环氧树脂浸渍的复合材料性能优于由酚醛树脂浸渍的复合材料。由环氧树脂浸渍7.5Nm、13.5Nm苎麻织物制成的7层纺织结构复合材料其拉伸断裂值分别达到了4827.09N和4732.54N。由于基体和增强材料的复合作用,纺织复合材料层合板的拉伸性能远远优于织物的拉伸性能。(7)树脂的加入极大的改善了织物的性能,不同种织物制成的纺织复合材料力学强度较织物强度差异降低。7.5Nm苎麻织物、13.5Nm苎麻织物与6Nm/2竹纤维织物断裂强力值之比分别为2.67、1.87,而三者制成的3层纺织复合材料其断裂强力之比分别为1.48、1.01。
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