纺织结构复合材料中的纺织品

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1、万方数据2001年第10期产业用纺织品——1——纺织鞲构j塞耸材帮尊的黼织舄jo

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16、joj■侧洪玲7．≯罐东譬尖擎纺织学院≥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

17、织品，复合材料，结构，特性中图分类号：TSl06．6文献标识码：A文章编号：1004—7093(2001)10一O002—051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【卜3

18、。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

19、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【4J。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问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、厚度方向缝纫和衬人纤维，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【5J。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

20、：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【3'6J。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

21、应用【7,8j。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

22、织物，它较平纹织物有更好的变形能力。万方数据一8一产业用纺织品第19卷总第133期③缎纹织物，经纬向有较长的浮长线，纱线交织次数少，屈曲次数少，便于基体浸渍。④单向布，指在一个方向有大量粗股纱通过，而在另一方向只有较少的细股纱通过。这种设计可根据经纬纱的号数、经纬向密度的差异满足不同方向的增强要求[引。在织造平面二维织物的基础上，将若干层织物用树脂固化成型，即可制造出重量轻、强度高的复合材料。以上织物是由两个相互垂直的纱线系统交织而成，表现出各向异性。在受到平面斜向拉伸时易发生剪切变形，为了解决这个问题，人们开发了平面多

23、轴向织物。2．1．2平面多轴向机织物平面三向织物是最常见的平面多轴向增强结构，其基本结构为三组纱线两两交织呈600。该结构相对稳定，各向力学性能基本一致。在其他条件相同的情况下，其撕裂强度是平面二轴向织物的四倍。又由于三纱线系统是封闭交叉组织，具有良好的平面抗剪切能力【9J。但该织物的织造较为复杂，生产效率低，现随着新型结构的发展而逐步被淘汰。从上述分析可以看出，平面织物增强结构一般适宜制作管材和薄型板材等预型件，若要制作较厚的复合材料则需将多层织物叠合压制，但如此仍不能克服层问剪切强度低的缺点。解决这个问题的一种方法是

24、在多层织物叠合后利用缝纫机缝纫，形成一个整体。这种方法加工简便，能够明显提高层间断裂韧性，因此在近几年受到人们广泛的注意[to]。但针刺过程中引起了纤维损伤，从而降低了材料的面内拉伸、压缩和弯曲性能，可以说通过缝纫而使织物层问性能提高是以降低面内性能为代价的L11J。2．2三维机织物三维机织物是一种建立在平面机织物结