不同预型件工艺对亚麻聚丙烯热塑性复合材料力学性能的影响

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1、不同预型件工艺对亚麻/聚丙烯热塑性复合材料力学性能的影响摘要采用交织混编法和包覆纱法加工成型亚麻聚丙烯热塑性预型件及其复合材料，比较了这两种成型方法对预制件及其复合材料的浸渍效果、拉伸性能和剥离性能的影响。结果表明，包覆纱法制备的预型件及其复合材料的浸渍效果较好，孔隙率较低，且力学性能较好，其拉伸强度比交织混编法制备的复合材料拉伸强度提高了46%，剥离强力提高了39%。关键词亚麻；聚丙烯；热塑性复合材料；交织混编；包覆纱；预型件EffectofDifferentPreformProcessontheMechanical

2、PropertiesofFlax/PPThermoplasticCompositesABSTRACTTheeffectsofdifferentperformprocessbasedofco-weaveandco-wrappedyarnpreformsmadeformflax/PPyarnsontheeffectiveinfiltration,tensileandpeelingpropertiesofthermoplasticperformandcompositewereinvestigated.Itwasfoundth

3、at,theeffectiveinfiltrationofperformandcompositebyco-wrappedyarnsisbetterandwithlowervoidinterfacethanthatofperformandcompositebyco-weaveprocess,andthetensilestrengthishigher46%andthepeelingforceishigher39%thanthatofcompositebyco-weaveprocess,respectively.KEYWOR

4、DSFlax;Polypropylene;Thermoplasticcomposite;Co-weave;Co-wrappedyarn;Preform61引言麻纤维增强热塑性复合材料因其可循环利用、对环境无污染、成本低、质量轻等优点[1-3]，近几年来一直是科研工作者的研究热点之一。目前，制备麻纤维增强热塑性复合材料最为成熟和流行的是利用短纤维和树脂熔融共混的方法以及麻纤维毡和树脂薄膜层叠的方法[4-8]，但由于热塑性树脂熔融后黏度高，增强纤维的含量被局限在一定范围内，因而对复合材料力学性能的提高有较大的困难。现在，对

5、麻纤维连续状增强体及其制作方法的研究已经越来越多[9-17]。热塑性树脂与连续增强纤维的结合成型方法，总的说来有两大类方法[9]，即预浸渍法和预混法，两者的区别在于，前者的树脂直接浸渍了增强纤维而后者的树脂要通过一定的成型加工才能完成对增强纤维的浸渍。预混法包括粉末浸渍法、混纤法、混编法和薄膜层叠法。6本文主要使用交织混编法和混纤法中的包覆纱法来制备复合材料，比较这两种成型方法对预制件及其复合材料的浸渍效果、拉伸性能和剥离性能的影响。2实验2.1热塑性复合材料的制备利用花式捻线机，将PP长丝以一定捻度缠绕在亚麻芯纱的表

6、面，形成亚麻/PP包覆纱。织造过程分两方面进行，一方面直接用包覆纱织成织物；另一方面，制作混编法织物预型件：先对PP长丝进行加捻和热定型，再与亚麻纱进行织造。两者的织造工艺参数都为：平纹，经密122根/10cm，纬密72根/10cm。将织得的机织布裁成一定尺寸后进行热压。2.2热塑性复合材料拉伸性能和剥离性能测试复合材料拉伸性能按照GBT1447-2005进行测试,仪器为上海龙华测试仪器有限公司的WDW-20型微机控制电子万能试验机。复合材料剥离性能参照GB/T1447－2005，试样加工参照GB/T1447－2005

7、中的Ⅱ型式样加工方式。其中，剥离速度20mm/min，剥离长度为80mm，剥离隔距40mm。3结果与讨论3.1两种成型方法对预型件织物性能的影响如表1，两种机织物的一些基本性能都比较接近。交织混编法平纹织物的拉伸性能比包覆纱法的好，这可能与纱线强度及织物的结构紧密程度有关，交织混编法织物中的经纬纱结合较为紧密，受力较均匀，其PP长丝也承担了一定的外来载荷，而包覆纱中PP长丝只包覆在纱线表面，没起到承担载荷的作用。如图1、图2（放大倍数均为50倍）所示，整个包覆纱平纹织物的布面看起来整洁、光滑，纱线与纱线之间的缝隙比较大

8、。而混编法平纹织物的布面结构比较紧密，纱线与纱线间的孔隙率小，但布面比较不整洁，上面有许多小纤维丝和毛羽。6表1两种预型件织物的性能成型方法麻质量含量织物面密度织物厚度拉伸强度（MPa）（%）（g/m2)（mm）经向纬向交织混编法58388.20.912621.4517.14包覆纱法60396.31.33714.2311.156图