...4正交各向异性纤维增强复合材料拉伸性能检

黄春阁

[摘 要]本文对竹麻纺织复合材料的特点进行了阐述与分析，并结合试验方法，对竹麻纤维织物及其纺织复合材料拉伸性能进行了探究，希望能够从理论层面上为我国竹麻纤维织物及其纺织复合材料的应用与发展提供一点支持。

[关键词]竹麻纤维植物；复合材料；拉伸性能

中图分类号：U680 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）15-0001-02

引言：目前，可再生生物资源在新型材料中的应用具有重要价值。以环境资源为例，天然纤维材料在各方面性能都具有较大的优势，在纺织复合材料中，这种材料的应用能够有效提高材料拉伸性能，并且具有较强的环保性，在未来绿色产品的发展中具有广阔的应用前景与价值。

一、竹麻纺织复合材料的特点

与其他天然纤维相比，麻和竹等天然纤维具有良好的抗张强度。一直以来，我国对麻纤维的应用非常广泛，并且作为全球范围内主要产竹国家，我国每年竹材砍伐量也非常高。在高性能天然纤维中，麻和竹纤维的比强度与比模量也相对较高，在复合材料增强剂中的应用具有较强的适用性。相较于玻璃纤维，麻和竹纤维具有可降解性，并且在经济成本上也具有一定优势，能够实现循环利用。对于工业生产而言，这种材料的应用很好的适应了可持续发展理念，对于环境保护有着积极的影响。因此，以麻和竹作为纺织结构复合材料，不仅原材料供应充足，同时也是其应用范围得到扩大，对于产业发展而言有着十分积极的影响。

二、竹麻纤维纺织复合材料拉伸性能研究

1 材料与方法

1.1 材料准备

首先，按照一定350mm×350mm的规格，将竹麻纤维织物与竹织物裁成试件，并对织物的经纬方向进行标记，在105℃的烘箱中放置一小时。

采用北京某化工公司生产的14；960牌号的酚醛树脂浸渍，具体技术参数包括固体含量、粘度、PH、密度以及贮存期。

对酚醛树脂进行调制，并按照GB/T14074.5-93的要求，对固体含量进行测定，然后以实测树脂固体含量为依据，将适量的水添加到其中，制成40%固体含量的树脂。

采用岳阳某化工公司生产的低分子量液体双酚A环氧树脂作为浸渍用环氧混合树脂，技术参数涉及到环氧当量、软化点、无机氯含量、易皂化氯含量等等。

在环氧树脂的条之中，应按照1：1的比例添加618环氧树脂与SK3环氧树脂，在调配均匀之后，以GB/T14074.5-93为基准，对环氧混合树脂固体含量进行测定，并一起实测数据添加丙酮对树脂进行稀释，成品固体含量应达到20%。

1.2 试样处理与条件

在固体含量分别为40%与20%的酚醛树脂与环氧混合树脂中加入已加工的竹麻织物与竹织物，待浸渍10min中后取出晾干，并在放置24h后以相同的经纬方向，对组坯分别采取热压处理。之后取出热压处理后的织物结构复合材料，并在室温下放置24h，将其想双向拉伸试件进行加工。

1.3 试验方法

在试验中对3D复合材料力学分析系统加以应用，将加工好的双向拉伸试样按照X、Y的方向进行夹持，并按照100mm的距离进行设置，试验中心应与夹头中心对接，按照0.1mm/s的速度进行拉伸，直至试样断裂，对断裂强力与断裂伸长度进行记录，具体如下图所示。

2 结果与分析

在竹麻和竹纤维不同层数纺织结构复合材料的雙向拉伸试验中，浸渍材料分别采用的是酚醛树脂与环氧树脂，具体结果如下图表所示。

根据图2可以看出，基于一定层数条件，与酚醛树脂浸渍压制的复合材料相比，环氧树脂浸渍压制的竹麻纤维复合材料具有更高的断裂强力；根据图3可以看出，在层数不断增加的情况下，酚醛树脂浸渍竹麻纤维物压制的复合材料中纺织复合材料试件的双向拉伸断裂强力在不断增加，环氧树脂浸渍竹麻纤维织物压制的复合材料试件的双向拉伸断裂强力在不断增加；根据图4可以发现，在环氧树脂浸渍下，与两种竹麻纺织结构复合材料相比，竹纺织结构复合材料的力学性能相对较低，但其与织物的力学性能具有大体相同的规律，换言之，就是指纺织结构复合材料性能在很大程度上与织物性能有关。通常情况下，基于一定的工艺处理，复合材料的强度在不断提升。通过添加树脂，织物性能得到了有效改进，其原有的一些缺陷得到弥补，在拉伸断裂强度对比上，由此制成的复合材料并没有明显的差别。

与织物相比，纺织复合材料层合板具有更强的拉伸性能，究其原因，就在于位于基体中的增强纤维，在基体保护之下其表面的损伤概率较小，即使在受载条件下，其开裂情况也得到了有效控制，因此复合材料具有更强的承载能力。而在较大应力的影响下，有的复合材料纤维可能已经开裂，此时就会存在断裂的可能，而基体的韧性与塑形则决定了裂纹扩展的抵御能力。在受力情况下，纤维如果断裂，一般情况下不会在同一个平面上出现断口，如此一来，只有在基体中拔出大量纤维，使基体对纤维的粘结力问题得到解决，复合材料断裂才得以实现，进而就可以大幅度提高复合材料的断裂强度。

三、结束语

总而言之，关于竹麻纤维织物及其纺织复合材料的拉伸性能研究，现阶段依然存在一些不足，需要我们对此展开深入探讨，以此克服复合材料存在的缺陷，使其整体性能得到进一步改善。

参考文献：

[1] 赵丽媛.竹麻纤维织物及其纺织复合材料拉伸性能研究[D].北京林业大学，2010.

[2] 王春红，王瑞，姜兆辉等.麻、竹纤维增强可降解复合材料的研究[C].//2011两岸纺织科技研讨会论文集.2011：233-237.

[3] 曹双平.植物单根纤维拉伸性能测试与评价[D].中国林业科学研究院，2010.