论文部分内容阅读
织物增强混杂复合材料是将由多种材料组成的不同织物结构材料进行层间复合而制备的复合材料。本文基于非织造工艺中的针刺和热粘合技术，设计了织物增强层间/层内混杂复合材料，并对面密度、HRBP纤维比例、针刺深度、针刺频率、增强织物材质和叠层顺序六种结构参数对抗压缩(CFD)、压陷(IFD)和动态缓冲性能的影响规律进行实验研究和理论预测，得到一种适用于建筑、交通以及精密物品包装防护等领域的新型结构的缓冲复合材料。 本文将双组份低熔点HRBP短纤维、回收高性能芳纶短纤维(Kevlar)和高性能纤维平纹织物制成用于缓冲材料表面的层间/层内混杂叠层结构材料，形成纵向纤维束和热粘结点来提高水平和厚度方向的强力。通过响应面分析对拉伸、缓冲、顶破和穿刺性能的研究，得出综合机械性能的最佳参数。 本文探讨了六种结构参数对织物增强混杂复合材料的抗压性能的影响规律，分析各因素对平面静态压缩硬度、压陷支撑因子、压缩和压陷回复性的结果。所有织物增强混杂叠层复合材料的支撑因子值达到4.5以上，高于普通缓冲材料的3.0，抗压和回复性能均优于普通非织造结构材料。通过相关性和回归分析得到各因素对压缩硬度、支撑因子、压缩和压陷滞后损失率的影响关系式。 通过非穿透性落锤缓冲性能测试，得到混杂复合材料对初始冲击载荷缓冲之后的残余载荷及缓冲时长。本研究设计的混杂复合材料对9kN初始载荷的缓冲率可达到50％以上。纤维支架的强制性弯折和热粘结点的破裂是吸收压缩能量的主要机理，蓬松结构比密实结构的动态缓冲性能更佳。混杂复合材料在双面增强结构下的缓冲性能优于单面增强结构。混杂复合材料的缓冲力在初始冲击载荷为8kN载荷条件下出现最大值，载荷降低到一定条件时可被缓冲99％以上。 通过模压成型法将高密度软质聚合物发泡材料替换缓冲层，研究发泡的膨胀系数和厚度对抗压和缓冲性能的影响，发现织物增强整体成型发泡混杂复合材料在纵向抗压缓冲性能高于纯纤维叠层混杂复合材料，对动态冲击载荷的缓冲率高于95％。织物增强整体成型发泡混杂复合材料的压陷滞后损失范围为30-38％，高于未叠层复合材料，但低于高回弹纤维混杂复合材料。 基于泊松分布对非织造结构的压缩受力进行建模，并通过整体记忆模型预测压缩回复曲线及压缩功与回复功的差值，预测纤维非织造结构的抗压性能及滞后损失，为后续研究和应用提供参考。