纺织复合材料
纺织复合材料的应用及研究进展
陈新琪（学号：1015033006）杨小玲（学号：1015063005）
（武汉纺织大学材料与工程学院）
[摘要]纺织复合材料具有质轻、高强、刚性好等性能，由于其优越的性能，其应用范围日益扩大，纺织复合材料几乎可渗透到所有的领域。本方主要介绍了纺织复合材料的基本概念，论述了纺织复合材料的成型技术、纺织复合材料的应用及其研究进展。
[关键词]纺织；复合材料；应用；研究进展
1 前言
复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观上组成具有新性能的材料。各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。纺织复合材料的定义是在复合材料的基础上定义的，它是含有纤维、纱线或织物的复合材料。
纺织复合材料的原材料包括增强材料和基体材料。作为增强材料的纤维一般有碳纤维、玻璃纤维、硼纤维和芳纶；基体材料主要包括金属基体材料、陶瓷基体材料和树脂基体材料，其中树脂基体材料使用最为广泛。树脂的基本功能是为纤维提供一种支撑，并将纤维在材料中预定的位置固定，使构件具有完整稳定的结构。
纺织复合材料具有质轻、高强、刚性好等性能。纺织复合材料的强度、刚性比金属的大，而密度则比金属的小。经研究表明:钢的强度数值为 1.8，而玻璃纤维复合材料的为7.1，碳纤维复合材料的是11.2；代表刚性大小的比弹性模量值按上述材料排列的顺序分别是 2.2、2.8、10.0。但是，纺织复合材料的密度则为钢的1/4、铝的1/2[1]。
2 纺织复合材料成型技术
2.1 手糊成型工艺
纤维增强材料和树脂胶液在模具上铺覆成型，室温或加热、无压或低压条件
下固化，脱模成制品的工艺方法。
2.2 喷射成型工艺
喷射成型工艺是利用喷枪将短纤维及树脂同时喷到模具上，压实固化成制件的工艺方法。为改进手糊成型工艺而开发的一种半机械成型工艺，是手糊工艺的变形。在复合材料成型工艺中所占比例较大，如美国占9.1%，西欧占11.3%，日本占21%，目前国内用的喷射成型机主要是从美国进口。
喷射成型的优点：（1）用玻纤粗纱代替织物，可降低材料成本；（2）生产效率比手糊的高2～4倍；（3）产品整体性好，无接缝，层间剪切强度高，树脂含量高，抗腐蚀、耐渗漏性好；（4）可减少飞边，裁布屑及剩余胶液的消耗；（5）产品尺寸、形状不受限制。其缺点为：（1）树脂含量高，制品强度低；（2）产品只能做到单面光滑；（3）污染环境，有害工人健康。
2.3袋压法
袋压成型是将手糊成型的未固化制品，通过橡胶袋或其它弹性材料向其施加气体或液体压力，使制品在压力下密实，固化。此成型方法具有：（1）产品两面光滑；（2）能适应聚酯、环氧和酚醛树脂；（3）产品重量比手糊高等优点。
2.4模压成型工艺
模压成型工艺是复合材料生产中最古老而又富有无限活力的一种成型方法。它是将一定量的预混料或预浸料加入对模内，经加热、加压固化成型的方法。此成型工艺的优点为：（1）生产效率高，便于实现专业化和自动化生产；（2）产品尺寸精度高，重复性好；（3）表面光洁，无需二次修饰；（4）能一次成型结构复杂的制品；（5）因为批量生产，价格相对低廉。
2.5拉挤成型工艺
拉挤成型工艺是将浸渍了树脂胶液的连续纤维，通过成型模具，在膜腔内加热固化成型，在牵引机拉力作用下，连续拉拔出型材制品。
拉挤成型是复合材料成型工艺中的一种特殊工艺，其优点是：（1）生产过程完全实现自动化控制，生产效率高；（2）拉挤成型制品中纤维含量可高达80%，浸胶在张力下进行，能充分发挥增强材料的作用，产品强度高；（3）制品纵、横向强度可任意调整，可以满足不同力学性能制品的使用要求；（4）生产过程中无边角废料，产品不需后加工，故较其它工艺省工，省原料，省能耗；（5）制品质
量稳定，重复性好，长度可任意切断。拉挤成型工艺的缺点是产品形状单调，只能生产线形型材，而且横向强度不高。
3 纺织复合材料的应用
纺织复合材料自从20世纪末发展以来，已广泛应用于航空航天、交通、建筑、体育、医疗等领域[2-7]。
3.1航空航天领域
如高温、烧蚀和高速的导弹头锥、火箭发动机的喉衬采用三维整体编织结构复合材料。又如发动机裙和导弹弹体(或火箭箭体)以及飞机机身则采用二维编织或机织结构复合材料。目前对空间飞行器，特别是对那些长时间在轨道运行的空间站、空间实验室和重复使用的太空运输系统，正在进行智能型纺织结构复合材料的研究。这类结构将诸如光纤、压电等元件埋入材料内部，以监控制造过程中的质量和运行中结构的健康状况或控制结构的动力学行为。
3.2交通运输领域
从自行车到汽车、舰艇、高速火车和军用战车，都有采用纺织结构复合材料制成的零、部件和主体构架的例子，只是不同部件采用不同类型的纺织结构而已。如形状复杂的螺旋桨、曲轴就采用整体编织结构复合材料。
3.3建筑领域
纺织复合材料用于建筑领域具有极好的经济效益和社会效益，它不仅可以优化建筑材料的综合性、简化施工、降低成本，而且还可以大大减轻建筑材料的重量，可提供一个无障碍的空间跨度，提高建筑的抗震性、抗腐蚀性等。建筑用纺织增强复合材料是以各种形式的纤维、纱线、织物为增强相，以树脂、橡胶、金属、水泥、陶瓷等材料为基体相的复合材料。
建筑领域的应用主要分为两类：一类是刚性复合材料构件，如梁、柱、骨架等；另一类则是柔性复合材料构件，如体育馆、停车场和车站的屋顶、野营帐篷等膜构件材料。前者大多采用三维织造结构复合材料，后者则用二维织造结构复合材料。
3.4 风力发电
纺织复合材料在风力发电机叶片制造中也有着广泛的应用，用于发电机叶片的增强材料常见的有玻璃纤维、碳纤维、碳玻混杂纤维，基体材料常见的有聚酯
树脂、环氧树脂。随着风力发电机叶片大型化趋势的发展,叶片材料设计也需要不断地改进,例如，采用轻质高强、性能更好的碳纤维复合材料将势在必行。另外,纳米技术的发展也在很大程度上给叶片材料的发展提供了新的契机。用可回收的热塑性树脂代替聚酯树脂和环氧树脂与纺织纤维相匹配,更符合现代环保的观念,因此开发体积质量小、质量轻、抗冲击性能好、生产周期短的热塑性树脂就成为未来风力发电机叶片复合材料开发的一大热点。
3.5其它
体育用品如高尔夫球杆、医疗用品如人造血管、骨骼等都可用三维织造结构复合材料。由上述广泛的应用领域可以看出，纺织复合材料与人类的生活密切相关，对现代结构工程的发展将产生重要的推动作用。
4、纺织复合材料的研究进展
4.1 纤维增强材料的研究进展
如果说第一代纤维为天然纤维，而Nylon、PET、PP等合成纤维为第二代纤维的话，那么当今第三代纤维之特征便可以说是高科技及高附加值，未来第四代纤维将朝向航空复合材料及无机陶瓷纤维的应用等领域发展。目前高模量高强度纤维的发展途径主要有三：（1）利用超高分子量聚乙烯在凝胶溶液状态下施行凝胶纺丝和高倍率的延伸；（2）采用特殊PAN纤维，经氧化、碳化及石墨化等步骤，达到高模高强的目的；（3）将合成液晶高分子材料实施溶液或熔融纺丝，然后做热处理，使分子热重合而达到高强力纤维的特性。
4.2 树脂基体的研究进展
在复合材料中，树脂基体起着传递载荷、均衡载荷和固箝支持纤维的作用。只有纤维和基体两者有机地匹配协调，才能充分发挥整体作用和各自的性能。总之，在纺织结构复合材料设计中，首先就是选择纤维和基体的材料，并须充分考虑两者之间的相互作用。选择的依据是：（1）能够满足产品的使用需要，如使用温度、强度、刚度、耐腐蚀性等；（2）对纤维具有良好的浸润性和粘接力；（3）易操作性，如要求胶液具有足够长的适用期，预浸料具有足够长的贮存期，固化收缩小等；（4）低毒性，低刺激性；（5）价格合理。
4.3 纺织预成型技术的研究进展
纺织预成型技术主要有机织、针织、编织、穿刺和缝纫等。基于纱束整体化
的程度以及在预成型结构内厚度方向增强的程度，可把纺织预成型织物划分成二维和三维两大类型。更近代发展的预成型技术，如角连锁机织和实体编织完全是整体化的结构，并且在厚度方向具有相当大程度的增强。这些预成型件属于三维织物。目前属于复合材料领域的三维纺织预成型件主要有：正交织物、多层机织物、多层针织物、编织物和缝合织物。上述五种三维织物的技术各有特点，应用场合也各不相同。
迄今为止，还没有哪一种技术能完全取代另一种加工技术。近20年来，人们对正交织物和编织物研究的较多，而对多层机织物、多轴向编织物以及缝合织物研究的较少。相信随着材料工作者对纺织品结构以及加工技术的不断了解，多层机织物和多轴向编织物等必将以其独特的成型方式及式及性能受到人们的青睐。目前的预制件成型技术正呈现以下趋势：(1)短纤维向连续纤维发展；(2)两向织物向平面多向织物发展；(3)平面织物向立体织物发展；(4)等密织物向多层不等密织物发展；(5)平面织物向加微原纤织物发展。
5 小结
纺织复合材料不仅具有比强度高、比刚度大和重量轻等优越的性能，而且该材料的应用范围非常广泛,几乎涉及到各行各业。随着人们对纺织复合材料研究的不断深入及其应用领域的不断扩大,将从根本上改变人们对纺织复合材料的传统观念。我们应加强对研究每种工艺对纤维的几何形状和材料的限制，通过对纺织复合材料的应用与实践,其巨大的潜能会逐渐释放出来。
参考文献
[1] 王静.纺织复合材料[J].山东纺织科技，2003（2）：55.
[2] 响肖明.纺织结构复合材料[M].北京:科学出版社，2001.
[3] 王善元,张汝光.纤维增强复合材料[M].上海:中国纺织大学出版社，1998.
[4] 黄故.现代纺织复合材料[M].北京:中国纺织出版社，1999.
[5] 吴人洁.复合材料[M].天津:天津大学出版社,2000.
[6] 吴德隆，沈怀荣.纺织结构复合材料的力学性能研究[J].力学进展，2001，31(4):583-591.
[7] 刘洪玲.纺织结构复合材料的纺织品[J].产业用纺织品，2001，19(10):7-11.
复合材料工艺大全
复合材料工艺大全 复合材料成型工艺是复合材料工业的发展基础和条件。随着复合材料应用领域的拓宽，复合材料工业得到迅速发展，老的成型工艺日臻完善，新的成型方法不断涌现，目前聚合物基复合材料的成型方法已有20多种，并成功地用于工业生产。如： （1）手糊成型工艺--湿法铺层成型法； （2）喷射成型工艺； （3）树脂传递模塑成型技术（RTM技术）； （4）袋压法（压力袋法）成型； （5）真空袋压成型； （6）热压罐成型技术； （7）液压釜法成型技术； （8）热膨胀模塑法成型技术； （9）夹层结构成型技术； （10）模压料生产工艺； （11）ZMC模压料注射技术； （12）模压成型工艺； （13）层合板生产技术； （14）卷制管成型技术； （15）纤维缠绕制品成型技术； （16）连续制板生产工艺； （17）浇铸成型技术； （18）拉挤成型工艺； （19）连续缠绕制管工艺； （20）编织复合材料制造技术； （21）热塑性片状模塑料制造技术及冷模冲压成型工艺； （22）注射成型工艺； （23）挤出成型工艺； （24）离心浇铸制管成型工艺； （25）其它成型技术。 视所选用的树脂基体材料的不同，上述方法分别适用于热固性和热塑性复合材料的生产，有些工艺两者都适用。
复合材料制品成型工艺特点：与其它材料加工工艺相比，复合材料成型工艺具有如下特点： （1）材料制造与制品成型同时完成 一般情况下，复合材料的生产过程，也就是制品的成型过程。材料的性能必须根据制品的使用要求进行设计，因此在选择材料、设计配比、确定纤维铺层和成型方法时，都必须满足制品的物化性能、结构形状和外观质量要求等。 （2）制品成型比较简便 一般热固性复合材料的树脂基体，成型前是流动液体，增强材料是柔软纤维或织物，因此用这些材料生产复合材料制品，所需工序及设备要比其它材料简单的多，对于某些制品仅需一套模具便能生产。 ◇成型工艺层压及卷管成型工艺 1、层压成型工艺 层压成型是将预浸胶布按照产品形状和尺寸进行剪裁、叠加后，放入两个抛光的金属模具之间，加温加压成型复合材料制品的生产工艺。它是复合材料成型工艺中发展较早、也较成熟的一种成型方法。该工艺主要用于生产电绝缘板和印刷电路板材。现在，印刷电路板材已广泛应用于各类收音机、电视机、电话机和移动电话机、电脑产品、各类控制电路等所有需要平面集成电路的产品中。 层压工艺主要用于生产各种规格的复合材料板材，具有机械化、自动化程度高、产品质量稳定等特点，但一次性投资较大，适用于批量生产，并且只能生产板材，且规格受到设备的限制。 层压工艺过程大致包括：预浸胶布制备、胶布裁剪叠合、热压、冷却、脱模、加工、后处理等工序。 2、卷管成型工艺 卷管成型工是用预浸胶布在卷管机上热卷成型的一种复合材料制品成型方法，其原理是借助卷管机上的热辊，将胶布软化，使胶布上的树脂熔融。在一定的张力作用下，辊筒在运转过程中，借助辊筒与芯模之间的摩擦力，将胶布连续卷到芯管上，直到要求的厚度，然后经冷辊冷却定型，从卷管机上取下，送入固化炉中固化。管材固化后，脱去芯模，即得复合材料卷管。
纺织结构复合材料中的纺织品
纺织结构复合材料中的纺织品 刘洪玲 (东华大学纺织学院,上海,200051) 摘 要:本文从结构的角度分别综述纺织结构复合材料中的几种纺织品:机织物、编织物、针织物和非织造布,分析各种织物的结构特点及性能,同时也指出了各种织物应用于复合材料时存在的不足。 关键词:纺织品,复合材料,结构,特性 中图分类号:TS10616 文献标识码:A 文章编号:1004-7093(2001)10-0002-05 1 概述 利用纺织品作为增强材料与基体相结合所形成的复合材料称为纺织结构复合材料。应用于复合材料的纺织品,广义上包括纤维束、纱线、机织物、针织物、编织物及非织造布等。由于纤维束和纱线并不是纺织所特有的,因此,一般只将机织物、针织物、编织物及非织造布等作为应用于复合材料的纺织品[1～3]。 以纺织品作为增强结构的纺织结构复合材料的应用由来已久。早在一百多年前,就出现了用机织物与橡胶复合制造的轮胎,以后又陆续出现了充气筏、传送带、篷面材料、灯箱材料等柔性纺织结构复合材料。20世纪50年代,刚性纺织结构复合材料诞生了,它具有比强度高、比模量大的优点,可作为金属和木材的替代物,能够显著减轻重量[4]。但这类层压织物复合材料的层间剪切强度低,易分层,这主要是由于织物层间仅靠性能较低的基体粘结。为了解决分层问题,人们采取了很多措施,主要包括基体改性、厚度方向缝纫和衬入纤维,但这些方法不仅成本较高,而且还不能从根本上解决分层问题[5]。三维纺织结构复合材料能够从根本上解决分层问题,这类纺织品包括三 收稿日期:2001-03-27 作者简介:刘洪玲,女,1973年生,博士研究生。从事纺织材料及纺织品的开发研究。维机织物、三维编织物、多轴向缝编针织物等。在这类结构中,纤维束在空间相互交错、交织形成一个整体结构,从而在厚度方向引入增强纤维,提高了复合材料的层间剪切强度和损伤容限,因此它不会分层。这类结构的另一优点是可以加工各种不同形状的预型件,在浸渍前最终产品已经预成型,因而避免了由切割加工引起的性能下降[3,6]。因此,近几年来三维纺织结构复合材料的发展极为迅速,各种新型织机及其相应的产品不断出现,其性能研究也逐步深入,从而大大推动了纺织结构复合材料的发展与应用[7,8]。本文拟从结构的角度分析纺织结构复合材料中机织物、编织物、针织物和非织造布,分析各种织物的结构特点及性能(而不是从具体加工工艺的角度分析各种织物),同时也指出了各种织物存在的不足。 2 机织物 机织物是应用于纺织结构复合材料中最常见的纺织品。它既有平面二轴向结构,也有平面多轴向结构,还有空间三维结构。 2.1 平面机织物 2.1.1 平面二轴向机织物 根据织物组织结构,平面二轴向机织物可以分为以下几种:①平纹织物,它是机织物中最简单的组织,经纬纱交织次数最多。当经纬纱号数、密度相同时,可织成经纬向各向同性的增强结构。 ②斜纹织物,它较平纹织物有更好的变形能力。
复合材料成型工艺大全及说明
复合材料成型工艺大全及说明 复合材料成型工艺是复合材料工业的发展基础和条件。随着复合材料应用领域的拓宽，复合材料工业得到迅速发展，老的成型工艺日臻完善，新的成型方法不断涌现，目前聚合物基复合材料的成型方法已有20多种，并成功地用于工业 生产。 视所选用的树脂基体材料的不同，各方法适用于热固性和热塑性复合材料的生产，有些工艺两者都适用。复合材料制品成型工艺特点：与其它材料加工工艺相比，复合材料成型工艺具有如下特点： （1）材料制造与制品成型同时完成一般情况下，复合材料的生产过程，也就是制品的成型过程。材料的性能必须根据制品的使用要求进行设计，因此在选择材料、设计配比、确定纤维铺层和成型方法时，都必须满足制品的物化性能、结构形状和外观质量要求等。（2）制品成型比较简便一般热固性复合材料的树脂基体，成型前是流动液体，增强材料是柔软纤维或织物，因此用这些材料生产复合材料制品，所需工序及设备要比其它材料简单的多，对于某些制品仅 需一套模具便能生产。 ◇ 层压及卷管成型工艺1、层压成型工艺层压 成型是将预浸胶布按照产品形状和尺寸进行剪裁、叠加后，
放入两个抛光的金属模具之间，加温加压成型复合材料制品的生产工艺。它是复合材料成型工艺中发展较早、也较成熟的一种成型方法。该工艺主要用于生产电绝缘板和印刷电路板材。现在，印刷电路板材已广泛应用于各类收音机、电视机、电话机和移动电话机、电脑产品、各类控制电路等所有需要平面集成电路的产品中。层压工艺主要用于生产各种规格的复合材料板材，具有机械化、自动化程度高、产品质量稳定等特点，但一次性投资较大，适用于批量生产，并且只能生产板材，且规格受到设备的限制。层压工艺过程大致包括：预浸胶布制备、胶布裁剪叠合、热压、冷却、脱模、加工、后处理等工序。2、卷管成型工艺卷管成型工是用预浸胶布在卷管机上热卷成型的一种复合材料制品 成型方法，其原理是借助卷管机上的热辊，将胶布软化，使胶布上的树脂熔融。在一定的张力作用下，辊筒在运转过程中，借助辊筒与芯模之间的摩擦力，将胶布连续卷到芯管上，直到要求的厚度，然后经冷辊冷却定型，从卷管机上取下，送入固化炉中固化。管材固化后，脱去芯模，即得复合材料卷管。卷管成型按其上布方法的不同而可分为手工上布法和连续机械法两种。其基本过程是：首先清理各辊筒，然后将热辊加热到设定温度，调整好胶布张力。在压辊不施加压力的情况下，将引头布先在涂有脱模剂的管芯模上缠上约1圈，然后放下压辊，将引头布贴在热辊上，同时将胶布拉上，盖
各种复合材料成型方法比较
各种复合材料成型方法比较 工艺种类 树脂系 统增强 材料 种类 纤维 含量 /% 制品 厚度 /mm 固化 温度 /℃ 成型周 期 成型 压力 /MPa 模具 形式 与材 料 制品 尺寸 需要 设备 适用 产量/ 件 优点缺点 手糊成型聚酯、 环氧、 酚醛 玻璃 纤 维、 碳纤 维及 其它 织物 20～ 50 0.5～ 25 （一 般为 2～ 10） 室 温～ 40 30min～ 24h 接触 压力 单件 阳模 或阴 模。 木 材、 石 膏、 水 泥、 玻璃 钢 不限 手 辊、 刮 板、 刷 子、 模具 1～ 500 1.产 品尺 寸和 产量 不受 限 制； 2.操 作简 便、 投资 少、 成本 低； 3.能 例题 使用 增强 材 料， 可在 任意 部位 增厚 补 强。 1.操 作技 术要 求 高， 质量 稳定 性 差； 2.产 品只 能作 到单 面 光； 3.生 产周 期 长、 效率 低； 4.劳 动强 度 大， 条件 差 袋压成型聚酯、 环氧、 预浸料 及 SMC 玻璃 纤 维、 碳纤 维及 其它 织物 25～ 60 2～6 室 温～ 50（预 浸料 和 SMC 30min～ 24h 0.1～ 0.5 单 模。 玻璃 钢及 金属 材料 受压 力袋、 热压 釜及 气压 机功 率限 热压 釜、 真空 泵、 加压 袋、 空气 20～ 200 1.产 品两 面 光； 2.气 泡 少； 1.操 作技 术要 求 高； 2.生 产效
60～160）制压缩 机、 模具 及手 糊工 具等 3.模 具费 用 低。 率 低； 3.不 适用 于大 型产 品。 喷射成型 聚酯、 环氧25～ 35 2～ 25 （一 般为 2～ 10） 室 温～ 40 30min～ 24h 接触 压力 单 模。 木 材、 玻璃 钢材 料 不限 喷射 机、 手 辊、 模具 10～ 1000 1.生 产效 率较 手糊 高； 2.尺 寸不 限， 适合 于大 尺寸 产品 生 产； 3.设 备简 单， 可现 场施 工； 4.产 品整 体性 好。 1.强 度 低； 2.产 品只 能作 到单 面 光； 3.劳 动条 件 差； 4.操 作技 术要 求 高； 5.树 脂损 耗 大。 树脂注射 成型（RTM）聚酯、 环氧 玻璃 纤维 毡、 布 25～ 50 2～6 室 温～ 40 4～ 30min 0.1～ 0.5 对 模。 玻璃 钢、 铝合 金材 料 由模 具尺 寸决 定 树脂 注射 机对 模 10～ 2000 1.产 品可 达到 两面 光； 2.产 品重 量 好； 3.模 具及 设备 1.模 具质 量要 求 高， 使用 寿命 短； 2.纤 维含 量 低；
复合材料成型工艺及设备
无机非金属复合材料的成型工艺—纤维增强水泥基复合材料 【摘要】纤维增强水泥基复合材料作为新型工程材料已在土木工程多领域中得到广泛地应用。目前在水泥复合材料中掺加一定量的纤维，可以改善并且提高水泥复合材料的物理、力学等性能指标。 【关键词】纤维增强复合材料水泥 1、发展及应用 自60年代开始，纤维增强水泥基复合材料的研究和开发有较大进展。1964年，丹麦科学家应用复合材料理论探讨纤维增强无机与有机凝胶材料的机理。1967年英国人试制成功抗碱玻璃纤维增强波特兰水泥砂浆。随后美、日等国也相继投产。我国进入80年代用抗碱玻璃纤维增强低碱铝硅酸盐水泥，现已取得一定成效。目前广泛用于各种建筑物中以及工程装备中。 2、特点 纤维增强水泥基复合材料与普通混土相比，其显著特点是轻质高强，具有良好的断裂韧性。其拉压比一般可达1/4～1/6(普通混凝土为1/10)。 3、复合材料的组成 1、纤维增强水泥原材料 3.1.增强材料 纤维加入脆性的水泥基体中，其作用是提高水泥集体的抗拉强度和韧性，改善其冲击强度和疲劳性能。增强水泥所用纤维按其化学组成可分为金属纤维，无机纤维和有机纤维三大类。 用于增强水泥的纤维可分为短切纤维、连续纤维或纤维织物等。目前国内外使用最多的为短切纤维。 2.水泥基体材料 硅酸盐水泥、氯氧镁水泥、高铝矿渣水泥等 4、成型工艺及设备 GRC的成型方法有喷射法、预拌法、注射法、铺网法、缠绕法等多种方法。其中玻璃纤维增强水泥复合材料使用最多的方法是喷射成型法。 1、成型工艺 A：直接喷射法 用人工手动或通过机械移动装置使切割喷射机在模型上方作往复移动，将纤维水泥砂浆喷在模型表面。
纺织结构复合材料三维模型设计[1]
纺织结构复合材料三维模型设计 Design3D Models of Textile St ruct ural Composites 杨朝坤,朱建勋,张建钟,徐正亚,胡方田 (中材科技股份有限公司南京210012) YAN G Chao2kun,ZHU Jian2xun, ZHAN G Jian2zhong,XU Zheng2ya,HU Fang2tian (Sinoma Science&Technology Co.Lt d.,Nanjing210012,China) 摘要:根据纺织复合材料结构和工艺的特点,考虑到空间纤维束的相互纽结和紧密挤压而造成的纤维束的弯曲和截面变形,建立了机织和编织三维实体几何模型和工艺过程的动画模拟。所建模型与通过切片制作、数据采集和处理的图像进行比较并修正,取得了较为合理的纤维束中心线拟合效果。为纺织结构复合材料的有效弹性性能预报和R TM工艺模拟仿真奠定了模型基础。 关键词:纺织结构复合材料;三维模型;纤维束;图像处理 文献标识码:A 文章编号:100124381(2007)Suppl20207205 Abstract:The t hree2dimension Woven and braided geomet rical model and t he animating simulation of t he craft process is p ropo sed based on t he characteristics of t he textile st ruct ural composites and craft. t he state of intertwisted and tightly squeezing yarns in model is taken into account which result s in yarns curving and deforming.Wit h comparing t he established model and images which obtaining f rom slice2making and data acquisition and image processing,reasonable fitting curves of yarn center line are achieved.The investigation offers a f undamental support to predict effective elastic properties and R TM simulating work. K ey w ords:textile st ruct ural compo sites;t hree2dimension model;fibre tow;image p rocessing 在先进航空材料中,纺织结构复合材料占有重要的一席之地。纺织结构复合材料是用于结构或承载的包含纺织物的刚性材料。随着三维纺织预形体(t hree -dimensional textile p reforms)技术的快速发展,逐渐形成了3D机织(t hree2dimensional weaving)、3D编织(braiding)、穿刺(stitching)和针织(knitting)为主的复合材料增强织物产业。采用纺织结构复合材料具有以下优点:(1)净尺寸贴模仿形,如各种叶片、起落架、雷达罩等;(2)纤维分布的细观结构和复合材料力学性能可以根据用途要求进行设计;(3)减重和提高刚/强度。随着R TM(resin t ransfer moulding)工艺模拟仿真技术的迅速发展,提出了在等温和非等温条件下的三维仿真模型的要求,迫切需要3D纺织结构模型作基础模型,为准确计算渗透率提供依据。纺织结构复合材料的力学性能主要由纺织预形体的细观结构参数所决定,这些参数包括:纤维分布方向角、纤维体积含量、纤维束体积含量、纤维束截面形状及其形心迹线规律等。Xuekun Sun[1,2]建立了剔除物理意义的数字单元,该模型更有利于描述纤维束的弯曲路径;王君泽[3]在三维编织计算机仿真方面作了研究,利用计算机三维动画技术3DSMAX,动态模拟出来各种结构的编织物以及不同工艺的编织过程;张小萍和王君泽[4]利用虚拟现实构造语言(V RML)结合VB语言构建的三维编织仿真设计系统可在虚拟环境中实现自由缩放、移动、旋转织物模型功能,清除展现编织纤维束的运动过程。本研究根据纺织复合材料结构和工艺的特点,考虑到空间纤维束的相互纽结和紧密挤压而造成的纤维束的弯曲和截面变形,建立了机织和编织三维实体几何模型和工艺过程的动画模拟,所建模型与通过切片制作、数据采集和处理的图像进行比较并修正,取得了较为合理的纤维束中心线拟合效果。为纺织结构复合材料的有效弹性性能预报和R TM工艺模拟仿真奠定了模型基础。 1 纺织结构三维模型的设计 工程中一般要求三维织物的纤维体积含量尽量高,因此,纤维束在织物中呈紧密接触状态,而多数情
纺织品各类功能整理剂介绍
多功能整理剂则是随化学、生物医学、高分子复合材料学、光化学、热力学、电学、生态学等多学科技术的发展而发展起来的一类功能整理剂。由于纺织品的功能整理是针对纺织品某些特定的性能的，因而目的性强效果好产品的附加值也高。 1、抗静电整理剂及性能指标 永久性抗静电整理剂主要成分为聚氧乙烯衍生物物化性能为假阳离子型，微黄透明粘稠液体.1%稀释液pH值510~515。整理用浸渍、浸轧法整理效果表现为对涤纶、腈纶、PVA、醋酐维的散纤维、纱线、面料均可获得永久的抗静电效果同时还适于各类合成纤维与天然纤维的混纺织物。 生态指标显示可生物降解，多功能整理及抗静电剂QMILEASE)主要成分为亲水性高聚物物化性能为含固里99.9%。非离子性熔点50C淡黄色固体易分散于热水中。 可与阴离子、阳离子、非离子助剂同浴使用。整理用浸渍去整理效果表现为:在整个显整理过程中应用，可防止“鸡爪痕”及褶皱并可防污。染色中加入可防止染色疵病。在后整理过程中应用对合成纤维织物具有优良的抗静电效果，且耐
洗性好，织物柔软性好可提高缝纫性。生态指标显示生产过程中无泡无不良气味产生。 抗静电剂主要成分为有机氮化合物物化性能为:外观为无色透明的液体阳离子型助剂,pH值5~ 51525C时密度约105能用水稀释。整理用浸责法、浸轧法。整理效果表现为可赋予合成纤维及其混纺的各类针纺织品优良的抗静电性能有良好的干洗牢度可与拒油、拒水整理同时进行，无明显的相互抑制作用可使织物获得丰满、柔软的手感。生态指标显示不产生泡沫,无毒性。 2、防紫外线整理剂及性能指标 紫外线吸收剂:主要成分为杂环化合物:物化性能为阴离子型白色粘稠液体pH值6.与水、酸、碱接稳定性好:与非离子、阴离子型物质相容性好与阳离子相容可能出现沉淀。 整理用浸责法、浸轧法整理效果表现为纤维反应性紫外吸收剂主要用于纤维素纤维和锦纶织物与羟基基团和氨基基团反应而产生紫外线吸收效果。耐日晒和耐水洗效果优良。生态指标显示无泡可按一般染化料对待。
纺织复合材料
纺织复合材料的应用及研究进展 陈新琪（学号：1015033006）杨小玲（学号：1015063005） （武汉纺织大学材料与工程学院） [摘要]纺织复合材料具有质轻、高强、刚性好等性能，由于其优越的性能，其应用范围日益扩大，纺织复合材料几乎可渗透到所有的领域。本方主要介绍了纺织复合材料的基本概念，论述了纺织复合材料的成型技术、纺织复合材料的应用及其研究进展。 [关键词]纺织；复合材料；应用；研究进展 1 前言 复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观上组成具有新性能的材料。各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。纺织复合材料的定义是在复合材料的基础上定义的，它是含有纤维、纱线或织物的复合材料。 纺织复合材料的原材料包括增强材料和基体材料。作为增强材料的纤维一般有碳纤维、玻璃纤维、硼纤维和芳纶；基体材料主要包括金属基体材料、陶瓷基体材料和树脂基体材料，其中树脂基体材料使用最为广泛。树脂的基本功能是为纤维提供一种支撑，并将纤维在材料中预定的位置固定，使构件具有完整稳定的结构。 纺织复合材料具有质轻、高强、刚性好等性能。纺织复合材料的强度、刚性比金属的大，而密度则比金属的小。经研究表明:钢的强度数值为 1.8，而玻璃纤维复合材料的为7.1，碳纤维复合材料的是11.2；代表刚性大小的比弹性模量值按上述材料排列的顺序分别是 2.2、2.8、10.0。但是，纺织复合材料的密度则为钢的1/4、铝的1/2[1]。 2 纺织复合材料成型技术 2.1 手糊成型工艺 纤维增强材料和树脂胶液在模具上铺覆成型，室温或加热、无压或低压条件
纺织复合材料技术的发展和应用
（ 二 〇 一 零 年 零 六 月 纺织复合材料论文 题 目：纺织复合材料技术的发展和应用 姓 名： 学 院：轻工与纺织学院 班 级：纺织工程08-2班 学 号：
摘要 纺织复合材料涉及日常生活方方面面，研究其发展和应用有极其重要的社会价值和现实意义。 本文是纺织复合材料从十九世纪开始发展历经二百余年的发展过程的缩影包括19世纪的纤维素化学和碳纤维20世纪的煤炭化学、玻璃纤维和复合材料、合成纤维和复合材料、太空时代的先进复合材料；纺织复合材料的应用领域包括、航天航空领域飞行器的重量、降落伞、个体防护装备、弹射座椅、等其它航空装备中复合材料的应用，船舶工业，汽车工业，军事工业和其他行业。 关键词：纺织复合材料、发展、应用、玻璃纤维、航空、军事、船舶
Abstract Textile composite materials involved in every aspect of daily life, study their development and application of a very important social value and practical significance Textile composite materials involved in every aspect of daily life, study their development and application of a very important social value and practical significance Keywords: textile composite、developing 、application glass fiber、aviation、car military、shipping
复合材料成型工艺
树脂基复合材料成型工艺介绍（1）：模压成型工艺 模压成型工艺是复合材料生产中最古老而又富有无限活力的一种成型方法。它是将一定量的预混料或预浸料加入金属对模内，经加热、加压固化成型的方法。模压成型工艺的主要优点：①生产效率高，便于实现专业化和自动化生产；②产品尺寸精度高，重复性好；③表面光洁，无需二次修饰；④能一次成型结构复杂的制品；⑤因为批量生产，价格相对低廉。 模压成型的不足之处在于模具制造复杂，投资较大，加上受压机限制，最适合于批量生产中小型复合材料制品。随着金属加工技术、压机制造水平及合成树脂工艺性能的不断改进和发展，压机吨位和台面尺寸不断增大，模压料的成型温度和压力也相对降低，使得模压成型制品的尺寸逐步向大型化发展，目前已能生产大型汽车部件、浴盆、整体卫生间组件等。 模压成型工艺按增强材料物态和模压料品种可分为如下几种：①纤维料模压法是将经预混或预浸的纤维状模压料，投入到金属模具内，在一定的温度和压力下成型复合材料制品的方法。该方法简便易行，用途广泛。根据具体操作上的不同，有预混料模压和预浸料模压法。 ②碎布料模压法将浸过树脂胶液的玻璃纤维布或其它织物，如麻布、有机纤维布、石棉布或棉布等的边角料切成碎块，然后在金属模具中加温加压成型复合材料制品。③织物模压法将预先织成所需形状的两维或三维织物浸渍树脂胶液，然后放入金属模具中加热加压成型为复合材料制品。④层压模压法将预浸过树脂胶液的玻璃纤维布或其它织物，裁剪成所需的形状，然后在金属模具中经加温或加压成型复合材料制品。⑤缠绕模压法将预浸过树脂胶液的连续纤维或布（带），通过专用缠绕机提供一定的张力和温度，缠在芯模上，再放入模具中进行加温加压成型复合材料制品。⑥片状塑料（SMC）模压法将SMC片材按制品尺寸、形状、厚度等要求裁剪下料，然后将多层片材叠合后放入金属模具中加热加压成型制品。⑦预成型坯料模压法先将短切纤维制成品形状和尺寸相似的预成型坯料，将其放入金属模具中，然后向模具中注入配制好的粘结剂（树脂混合物），在一定的温度和压力下成型。 模压料的品种有很多，可以是预浸物料、预混物料，也可以是坯料。当前所用的模压料品种主要有：预浸胶布、纤维预混料、BMC、DMC、HMC、SMC、XMC、TMC及ZMC等品种。 1、原材料 （1）合成树脂复合材料模压制品所用的模压料要求合成树脂具有：①对增强材料有良好的浸润性能，以便在合成树脂和增强材料界面上形成良好的粘结；②有适当的粘度和良好的流动性，在压制条件下能够和增强材料一道均匀地充满整个模腔；③在压制条件下具有适宜的固化速度，并且固化过程中不产生副产物或副产物少，体积收缩率小；④能够满足模压制品特定的性能要求。按以上的选材要求，常用的合成树脂有：不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、乙烯基树脂、呋喃树脂、有机硅树脂、聚丁二烯树脂、烯丙基酯、三聚氰胺树脂、聚酰亚胺树脂等。为使模压制品达到特定的性能指标，在选定树脂品种和牌号后，还应选择相应的辅助材料、填料和颜料。 （2）增强材料模压料中常用的增强材料主要有玻璃纤维开刀丝、无捻粗纱、有捻粗纱、连续玻璃纤维束、玻璃纤维布、玻璃纤维毡等，也有少量特种制品选用石棉毡、石棉织物（布）和石棉纸以及高硅氧纤维、碳纤维、有机纤维（如芳纶纤维、尼龙纤维等）和天然纤维（如亚麻布、棉布、煮炼布、不煮炼布等）等品种。有时也采用两种或两种以上纤维混杂料作增
纺织复合材料复习
一、第一章 （一）绪论 1、复合材料：两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料。 2、复合材料的组成及作用 3、基体、界面和增强体 基体：复合材料中的连续相，起到将增强体粘结成整体、并赋予复合材料一定形状、传递外界作用力、保护增强体免受外界环境侵蚀的作用。（环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂、高性能树脂基体） 增强体：高性能结构复合材料的关键组分，在复合材料中起着增加强度、改善性能的作用。（玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、其他高性能纤维（高强高模聚乙烯纤维、陶瓷纤维、金属纤维、硼纤维）） 界面：复合材料中增强体与基体接触构成的界面。 （二） 1、纺织复合材料：以纺织材料(纤维、纱线、织物作为增强体)与基体结合形成的复合材料是现代纺织材料技术和复合材料技术的集成与创新。 特点： 1）显著的抵抗应力集中、冲击损伤和裂纹扩展的能力，而且还能实现复合材料结构件的近净体加工。 2）受到航空、航天、国防等领域的广泛重视，成为国家防御、航空航天、能源环境、交通运输等领域的重要基础材料。 2、分类（按基体材料分） 1）聚合物基复合材料（热塑性树脂基、橡胶基、热固性树脂基） 2）金属基复合材料（高熔点金属基、轻金属基、金属间化合物基） 3）陶瓷基复合材料（玻璃基、高温陶瓷基、玻璃陶瓷基） 4）水泥基复合材料 5）碳基复合材料 3、高比强度、高比模量（刚度） 比强度= 拉伸强度/密度MPa /（g/cm3）质量相等的前提下，衡量材料承载能力； 比模量= 弹性模量/密度GPa /（g/cm3）质量相等的前提下，刚度特性指标； 1）一般比强度愈大，原料自重就愈小；比模量越大，零件的刚性就愈大。 2）据估计，当用复合材料和用高强度钢制成具有相同强度的零件时，其重量可减轻70％左右，这对于需要减轻材料重量的构件具有十分重大的意义。 二、第二章 1、复合材料组成部分中增强材料所起的作用 1）纤维在复合材料中起增强作用，是主要承力组分 2）纤维不仅能使材料显示出较高的抗拉强度和刚度而且能减少收缩，提高热变形温度和低温冲击强度等 2、三大纤维 1)玻璃纤维 分类（以不同的含碱量来区分）：无碱玻璃纤维、中碱玻璃纤维、高碱玻璃纤维、特种玻璃纤维 生产玻璃纤维的常用方法主要有：坩埚法拉丝、池窑漏板法拉丝法。 一）玻璃纤维的物理性能 1.外观和密度
热塑性复合材料成型工艺解析
热塑性复合材料成型工艺解析 热塑性复合材料是以玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等增强各种热塑性树脂的总称，国外称FRTP（Fiber Rinforced Thermo Plastics）。由于热塑性树脂和增强材料种类不同，其生产工艺和制成的复合材料性能差别很大。 从生产工艺角度分析，塑性复合材料分为短纤维增强复合材料和连续纤维增强复合材料两大类：（1）短纤维增强复合材料①注射成型工艺；②挤出成型工艺；③离心成型工艺。（2）连续纤维增强及长纤维增强复合材料①预浸料模压成型；②片状模塑料冲压成型；③片状模塑料真空成型；④预浸纱缠绕成型；⑤拉挤成型。 热塑性复合材料的特殊性能如下： （1）密度小、强度高热塑性复合材料的密度为1.1～1.6g/cm3，仅为钢材的1/5～1/7，比热固性玻璃钢轻1/3～1/4。它能够以较小的单位质量获得更高的机械强度。一般来讲，不论是通用塑料还是工程塑料，用玻璃纤维增强后，都会获得较高的增强效果，提高强度应用档次。 （2）性能可设计性的自由度大热塑性复合材料的物理性能、化学性能、力学性能，都是通过合理选择原材料种类、配比、加工方法、纤维含量和铺层方式进行设计。由于热塑性复合材料的基体材料种类比热固性复合材料多很多，因此，其选材设计的自由度也就大得多。 （3）热性能一般塑料的使用温度为50～100℃，用玻璃纤维增强后，可提高到100℃以上。尼龙6的热变形温度为65℃，用30%玻纤增强后，热形温度可提高到190℃。聚醚醚酮树脂的耐热性达220℃，用30%玻纤增强后，使用温度可提高到310℃，这样高的耐热性，热固性复合材料是达不到的。热塑性复合材料的线膨胀系数比未增强的塑料低1/4～1/2，能够降低制品成型过程中的收缩率，提高制品尺寸精度。其导热系数为0.3～0.36W(㎡·K)，与热固性复合材料相似。 4）耐化学腐蚀性复合材料的耐化学腐蚀性，主要由基体材料的性能决定，热塑性树脂的种类很多，每种树脂都有自己的防腐特点，因此，可以根据复合材料的使用环境和介质条件，对基体树脂进行优选，一般都能满足使用要求。热塑性复合材料的耐水性优于热固性复合材料。 （5）电性能一般热塑性复合材料都具有良好的介电性能，不反射无线电电波，透过微波性能良好等。由于热塑性复合材料的吸水率比热固性玻璃钢小，故其电性能优于后者。在热塑性复合材料中加入导电材料后，可改善其导电性能，防止产生静电。 （6）废料能回收利用热塑性复合材料可重复加工成型，废品和边角余料能回收利用，不会造成环境污染。 由于热塑性复合材料有很多优于热固性玻璃钢的特殊性能，应用领域十分广泛，从国外的应用情况分析，热塑性复合材料主要用于车辆制造工业、机电工业、化工防腐及建筑工程等方面。 1、注射成型工艺 注射成型是热塑性复合材料的主要生产方法，历史悠久，应用最广。其优点是：成型周期短，能耗最小，产品精度高，一次可成型开关复杂及带有嵌件的制品，一模能生产几个制品，生产效率高。缺点是不能生产纤维增强复合材料制品和对模具质量要求较高。根据目前的技术发展水平，注射成型的最大产品为5kg，最小到1g，这种方法主要用来生产各种机械零件，建筑制品，家电壳体，电器材料，车辆配件等。 2、挤出成型工艺 挤出成型是热塑性复合材料制品生产中应用较广的工艺之一。其主要特点是生产过程连续，生产效率高，设备简单，技术容易掌握等。挤出成型工艺主要用于生产管、棒、板及异型断面型等产品。增强塑料管玻纤增强门窗异型断面型材，在我国有很大市场。挤出成型复合材料制品的工艺流程如下：3、缠绕成型工艺 热塑性复合材料的缠绕成型工艺原理和缠绕机设备与热固性玻璃的一样，不同的是热塑性复合材料缠绕制品的增强材料不是玻纤粗纱，而是经过浸胶（热塑性树脂）的预浸纱。因此，需要在缠绕机上增加预浸纱预热装置和加热加压辊。缠绕成型时，先将预浸纱加热到软化点，再与芯模的接触点加
纤维增强环氧树脂复合材料成型工艺
纤维增强环氧树脂复合材料成型工艺 一、前言 相比传统材料，复合材料具有一系列不可替代的特性，自二次大占以来发展很快。尽管产量小（据法国Vetrotex公司统计，2003年全球复合材料达700万吨），但复合材料的水平已是衡量一个国家或地区科技、经济水平的标志之一。美、日、西欧水平较高。北美、欧洲的产量分别占全球产量的33%与32%，以中国（含台湾省）、日本为主的亚洲占30%。中国大陆2003年玻班纤维增强塑料（玻璃纤维与树脂复合的复合材料、俗称“玻璃钢”）逾90万吨，已居世界第二位（美国2003年为169万吨，日本不足70万吨）。 复合材料主要由增强材料与基体材料两大部分组成： 增强材料：在复合材料中不构成连续相赋于复合材料的主要力学性能，如玻璃钢中的玻璃纤维，CFRP（碳纤维增强塑料）中的碳纤维素就是增强材料。 基体：构成复合材料连续相的单一材料如玻璃钢（GRP）中的树脂（本文谈到的环氧树脂）就是基体。y 按基体材料不同，复合材料可分为三大类： 树脂复合材料 金属基复合材料 无机非金属基复合材料，如陶瓷基复合材料。 本文讨论环氧树脂基复合材料。 1、为什么采用环氧树脂做基体？ 固化收缩率代低，仅1%-3%，而不饱和聚酯树脂却高达7%-8%； 粘结力强； 有B阶段，有利于生产工艺； 可低压固化，挥发份甚低； 固化后力学性能、耐化学性佳，电绝缘性能良好。 值得指出的是环氧树脂耐有机溶剂、耐碱性能较常用的酚醛与不饱和聚酯权势脂为佳，然耐酸性差；固化后一般较脆，韧性较差。 2、环氧玻璃钢性能（按ASTM） 以FW（纤维缠绕）法制造的玻纤增强环氧树脂的产品为例，将其与钢比较。 表1 GF/EPR与钢的性能比较 玻璃含量GF/EPR（玻纤含量80wt%) AISI1008 冷轧钢 相对密度 2.08 7.86 V 拉伸强度551.6Mpa 331.0MPa 拉伸模量27.58GPa 206.7GPa 伸长率 1.6% 37.0% 弯曲强度689.5MPa 弯曲模量34.48GPa 压缩强度310.3MPa 331.0MPa 悬臂冲击强度2385J/m 燃烧性（UL-94）V-O 比热容535J/kg?k 233J/kg?k 膨胀系数 4.0×10-6k-1 6.7×10-6k-1 热变形温度204oC(1.82MPa) 热导率 1.85W/m?k 33.7W/m?k 介电强度11.8×106V/m 吸水率0.5%(24h)
浅议纺织复合材料的技术及应用分析(一)
浅议纺织复合材料的技术及应用分析(一) 论文关键词:化工行业；纺织材料；纺织复合材料论文摘要:本文介绍了一种新型材料—纺织结构复合材料的发展与应用情况，对其组成特点、成型工艺和设计因素进行了分析，并提出分析该种材料力学性能的一般性方法。 材料、能源和食品既是人类赖以生存的三大要素，又是人类与自然界作斗争所追求的三大目标，由它们组成的某个时代的物质世界就是人类历史演进的标志。 一、纺织复合材料技术分析 纺织结构复合材料是纺织技术和现代复合材料技术结合的产物，它与通常的纤维复合材料具有较大的区别。纤维复合材料是通过把纤维束按一定的角度和一定的顺序进行铺层或缠绕而制成的，基体材料和纤维材料于铺层或缠绕时同时组合，形成层状结构，因此也称层合(压)复合材料。纤维复合材料中的纤维是平行的、互不交叠的。而纺织结构复合材料是利用纺织技术首先用纤维束织造成所需结构的形状，形成预成型结构件(简称预成型)，然后以预成型作为增强骨架进行浸胶固化而直接形成复合材料结构。正是这种工艺的变革，使纺织结构复合材料与普通复合材料相比具有许多突出的优点，同时由于细观结构的复杂化又给设计和分析增添了更多的困难。迄今虽然经过许多研究者的努力，已经发展了各种分析模型，能解决一些应用问题，但还远没有成熟，还需要经过比较、积累和进一步发展，以形成完善而统一的分析、设计方法和相应的标准，才能使纺织结构复合材料得到更广泛的应用。 二、纺织复合材料的发展 在20年代，波音公司就已经使用纺织结构来增强飞机的机翼。50年代，美国通用电器公司也选择纺织结构作为碳/碳复合材料鼻锥的增强形式。70年代初，在缠绕工艺的影响下，二维编织工艺被引入复合材料领域。随着复合材料的发展，二维编织工艺也得到了迅速的发展，并为制造复杂形状复合材料开辟了一条成功之路。80年代，通过纺织界与复合材料界的合作，编织技术由二维发展到三维，从而为制造高性能复合材料提供了新的途径。三维编织结构复合材料由于其增强体为三维整体结构，大大提高了其厚度方向的强度和抗冲击损伤的性能，因而倍受重视并获得迅速发展。创造不补充加油而连续环球飞行一周记录的“航行者”飞机与美国比奇公司的“星舟”1号公务机，都采用了一些编织结构件。英国道蒂公司的复合材料螺旋浆，其浆叶为编织结构，获得1991年英国女王技术成果大奖。美国航空航天局(NASA)大力开展三维编织结构复合材料研究工作。计划中包括开发编织技术和自动化加工、开发热塑性树脂等重要内容。 由此可见，现代纺织结构复合材料是在常规复合材料高度发展和广泛应用于各工业领域的基础上产生和发展起来的，通过吸收纺织学科各类织造技术，形成了机织、针织、编织等类别的纺织结构复合材料。值得指出的是，在过去40年里，还主要是以层板复合材料应用最广，特别是在航空航天、军事工业、交通等领域占据重要地位。复合材料的出现和发展对20世纪的结构工程产生了巨大的推动作用，并形成全球性的先进纤维材料的市场。在这种应用背景下，层板复合材料因存在“层”而带来力学性能的弱点:如分层、开裂敏感和损伤扩展快，垂直结构厚度方向强度低，抗冲击性能差等都显露出来。由此古代纺织结构复合材料的思想必然被人们接受用来消除复合材料的“层”。在常规复合材料成熟的设计分析方法、织造工艺以及高效的纺织织造技术的前提下，现代纺织结构复合材料以惊人的速度蓬勃发展，已波及美国、法国、英国、德国、俄罗斯、拉脱维亚、芬兰、比利时、中国、日本、南朝鲜等国。其重要原因之一，就是纺织构造的优越的力学性能，特别是不同的织造技术所形成的纤维束的微观构 型，适应十分广泛的载荷环境作用下的工程结构的要求。 三、纺织结构复合材料应用 （一）按当代历史观点，纺织结构复合材料的出现是近世纪材料科学发展的重大进步之一。
对纺织复合材料技术的应用及分析
对纺织复合材料技术的应用及分析 发表时间：2019-05-14T17:11:22.093Z 来源：《青年生活》2019年第02期作者：李雪，张雨婷，孙宁[导读] 摘要：纺织结构复合材料是近来在纺织行业中较为流行的一种材料，该种材料的纤维性和定型性特点，能够给纺织及服装加工带来一定的经济利润。 摘要：纺织结构复合材料是近来在纺织行业中较为流行的一种材料，该种材料的纤维性和定型性特点，能够给纺织及服装加工带来一定的经济利润。材料、能源和食品既是人类赖以生存的三大要素，又是人类与自然界作斗争所追求的三大目标，由它们组成的某个时代的物质世界就是人类历史演进的标志。本文介绍了一种新型材料—纺织结构复合材料的发展与应用情况，对其组成特点、成型工艺和设计因素进行了分析，并提出分析该种材料力学性能的一般性方法。 关键词：纺织工程，复合材料，技术应用，分析探究 一、纺织复合材料的发展在20年代，波音公司就已经使用纺织结构来增强飞机的机翼。50年代，美国通用电器公司也选择纺织结构作为碳/碳复合材料鼻锥的增强形式。70年代初，在缠绕工艺的影响下，二维编织工艺被引入复合材料领域。随着复合材料的发展，二维编织工艺也得到了迅速的发展，并为制造复杂形状复合材料开辟了一条成功之路。80年代，通过纺织界与复合材料界的合作，编织技术由二维发展到三维，从而为制造高性能复合材料提供了新的途径。三维编织结构复合材料由于其增强体为三维整体结构，大大提高了其厚度方向的强度和抗冲击损伤的性能，因而倍受重视并获得迅速发展。创造不补充加油而连续环球飞行一周记录的“航行者”飞机与美国比奇公司的“星舟”1号公务机，都采用了一些编织结构件。英国道蒂公司的复合材料螺旋浆，其浆叶为编织结构，获得1991年英国女王技术成果大奖。美国航空航天局(NASA)大力开展三维编织结构复合材料研究工作。计划中包括开发编织技术和自动化加工、开发热塑性树脂等重要内容。由此可见，现代纺织结构复合材料是在常规复合材料高度发展和广泛应用于各工业领域的基础上产生和发展起来的，通过吸收纺织学科各类织造技术，形成了机织、针织、编织等类别的纺织结构复合材料。值得指出的是，在过去40年里，还主要是以层板复合材料应用最广，特别是在航空航天、军事工业、交通等领域占据重要地位。复合材料的出现和发展对20世纪的结构工程产生了巨大的推动作用，并形成全球性的先进纤维材料的市场。在这种应用背景下，层板复合材料因存在“层”而带来力学性能的弱点:如分层、开裂敏感和损伤扩展快，垂直结构厚度方向强度低，抗冲击性能差等都显露出来。由此古代纺织结构复合材料的思想必然被人们接受用来消除复合材料的“层”。在常规复合材料成熟的设计分析方法、织造工艺以及高效的纺织织造技术的前提下，现代纺织结构复合材料以惊人的速度蓬勃发展，已波及美国、法国、英国、德国、俄罗斯、拉脱维亚、芬兰、比利时、中国、日本、南朝鲜等国。其重要原因之一，就是纺织构造的优越的力学性能，特别是不同的织造技术所形成的纤维束的微观构型，适应十分广泛的载荷环境作用下的工程结构的要求。 二、纺织结构复合材料应用优势在航天科技中，高温、烧蚀和高速冲刷的导弹头锥、火箭发动机的喉衬采用三维整体编织结构复合材料。发动机裙和导弹弹体以及飞机机身则采用二维编织或机织结构复合材料。目前对空间飞行器，特别是对那些长时间在轨道运行的空间站、空间实验室和重复使用的太空运输系统，正在进行一类智能型纺织结构复合材料的研究。这些复合材料的运用，能够在最大限度发挥材料力学的特点基础上，能够提高产品的稳固性，能够帮助材料形成很强的力度，从而适应材料在航空运用中的需要。该种材料运用于纺织中，能够在有效发挥材料的彼此合力作用前提条件下，能够形成一定的可塑性。因此具有具有高强度、高模量，特别是包括厚度方向、横向的全方位增强，使材料具有高损伤容限、高断裂韧性、耐冲击、抗分层、开裂和疲劳等。正是基于上述特点，我们可根据按加载方向增加纤维束数，以及按实际需要(整体)织造复杂形状的零、部件和一次完成组合件，如加筋壳、开孔结构的制造等，帮助设计制作，形成可定型性，满足不同物质材料的发展需要。在交通运输、建筑领域、体育用品等企业的生产过程中，选用合适的材料，并能够最大限度降低生产成本则是企业应该注意的地方。在生产过程中，可自动化高效率生产和接近实际产品形状的制造，使加工量和连接大大减少。因而经济性好、成本低、制造周期短。除此而外，在预成型和复合前安放机敏类材料，从而实现对复合工艺质量监控、产品在服务期间的寿命监测、振动控制等，这样既提高了产品质量又增加了可靠性。 三、三维纺织复合材料。三维纺织复合材料是一种先进的结构复合材料。它使用三维整体纺织预制件作为增强相，克服了以往各种结构复合材料层间强度低的致命缺点，具有优异的整体受力性能，可用以制造各种结构的主要承载构件。利用高强度纤维（例如碳纤维）制成的三维纺织复合材料具有比强度高，比模量大，扰疲劳性能好，以及良好的形态可设计性等优点。用它们代替钢制件时，在满足同样的强度和刚度的前提下，减轻重量70%左右。三维纺织复合材料还具有损伤后易修理，工艺上便于整体成型和一次成型的优点，可减少零件和模具的数量。目前，采用三维编织复合材料可以制作飞行器、汽车等上的多种不同形状的承力梁、接头，多种形式的耐烧蚀、高承受力的圆筒形、锥筒形的制件：还可以在人造生物组织方面发挥作用，制作人造骨、人造韧带，以及制作接骨板等。在保证力学性能相同或提高的情况下，大大减轻这些制件的重量，从而使整个飞行器、汽车等的性能得到提高。 结束语：综上所述，运用好纺织结构复合材料，应该在注意其性能特点的基础上，根据所使用领域的特殊要求，注重预成型和固化等技术方面的处理，不仅能够提高产品的使用效果，还能够满足企业在生产过程中的需要。通过合理的优化，能够更好满足未来生产发展需要，提高企业的市场竞争力。 参考文献： [1]管云青. 基于纺织复合材料技术及其运用探析[J].东方企业文化，2011年20期。 [2] 刘元坤常浩汤伟赵前进.织物及其复合材料的弹道冲击性能研究进展[J].纤维复合材料，2009年04期。 [3] 朱民儒.三维纺织复合材料的结构特点和应用[J].产业用纺织品，2002年06期。