玄武巖纖維混雜復(fù)合材料性能研究.pdf

1、玄武巖連續(xù)纖維是一種綠色、環(huán)保的高性能纖維，致力于玄武巖連續(xù)纖維及其混雜復(fù)合材料的研究不僅可以豐富我國高性能纖維材料的品種，而且極大地擴(kuò)展了復(fù)合材料的性能和應(yīng)用范圍。這在充分發(fā)揮單一增強(qiáng)體材料性能優(yōu)點(diǎn)的同時，通過不同纖維品種的混雜實現(xiàn)了復(fù)合材料整體綜合性能的可設(shè)計性，為實現(xiàn)性能多樣化、復(fù)合化的先進(jìn)復(fù)合材料設(shè)計與制備提供了新的途徑。
　　玄武巖連續(xù)纖維作為一種新型的高性能纖維，其不僅具有較高的力學(xué)性能，同時在絕熱性、耐腐蝕性以及絕緣

2、性能方面也具有突出的優(yōu)勢，此外該纖維品種還具有優(yōu)異的性價比，備受材料領(lǐng)域關(guān)注。碳纖維作為一種傳統(tǒng)的高性能纖維，以其優(yōu)異的綜合性能一直是先進(jìn)復(fù)合材料領(lǐng)域中重要的增強(qiáng)體材料。但是該纖維表面惰性、與基體粘接強(qiáng)度低，影響材料整體性能的發(fā)揮，同時該纖維品種價格高，技術(shù)由美、日等國壟斷，限制對我國的出口。鑒于以上分析，本文根據(jù)玄武巖纖維、碳纖維各自的性能優(yōu)勢，以期通過混編結(jié)構(gòu)的設(shè)計制備出綜合性能優(yōu)異的混雜復(fù)合材料，為材料應(yīng)用領(lǐng)域提供一種有利于國產(chǎn)化

3、的、低成本的復(fù)合材料。
　　對玄武巖纖維/碳纖維混編結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計與分析。通過對不同編織結(jié)構(gòu)力學(xué)性能、織物密度以及基體樹脂浸潤性的分析，確定混編織物采用平紋編織結(jié)構(gòu)以及經(jīng)緯向編織參數(shù)7×7根/cm。根據(jù)編織工藝要求以及纖維性能特點(diǎn)，設(shè)計了5種不同的混編結(jié)構(gòu)，并對各種混編織物的經(jīng)緯向拉伸強(qiáng)力與斷裂伸長率進(jìn)行了表征分析，發(fā)現(xiàn)在混編織物中玄武巖纖維強(qiáng)度發(fā)揮率高于碳纖維。
　　對混雜復(fù)合材料模壓成型工藝進(jìn)行了研究。首先針對酚醛樹脂固化

4、反應(yīng)特點(diǎn)，進(jìn)行了預(yù)浸料制備工藝研究，通過定量浸漬穩(wěn)定浸潤樹脂含量，同時還確定了預(yù)固化溫度為79℃，預(yù)固化時間1.5小時。然后研究了復(fù)合材料模壓固化制度，確定了50℃升溫到110℃保溫3～5分鐘后加壓10MPa，在升溫到160℃保溫3小時，期間進(jìn)行3～5此排氣的固化制度。按照該固化工藝制備出不同的混編復(fù)合材料，研究了復(fù)合材料中樹脂含量對其性能的影響規(guī)律，發(fā)現(xiàn)復(fù)合材料中酚醛樹脂的體積含量在34±2％時，復(fù)合材料層合板的力學(xué)性能最優(yōu)。