碳纖維三向織物/環氧樹脂復合材料的制備與力學性能

沙 迪,禹旭敏,趙 將,馬小飛,王漢夫,劉芳芳,邱雪鵬

(1.中國科學院長春應用化學研究所高分子復合材料工程實驗室,長春 130022; 2.中國空間技術研究院西安分院,西安 710100; 3.中國科學院長春應用化學研究所高分子物理與化學國家重點實驗室,長春 130022)

纖維增強復合材料由纖維增強體和樹脂基體組成,具有比重小、力學性能優異及可設計性強等優點,廣泛應用于航空航天領域[1～3].復合材料中纖維增強體作為主要的負荷承載體,其力學性能在很大程度上決定了復合材料的力學性能.纖維增強體一般以單向或雙向編織的織物與樹脂基體復合.在這些織物中纖維束或紗線以0°或90°夾角相互穿插,構成密布的二維平面,織物的面密度相對較高且纖維束的搭接點較多,不利于樹脂基體的充分滲透.三向織物是由平面內三組紗線以特定的角度(60°)相互交織而形成的一種平面織物[4].由于編織結構的對稱性更高,織物的各向同性好,在受力時能夠更有效地分散載荷,使三向織物的力學性能比普通織物更加優異[5,6].三向織物中紗線以特定的角度相互交織,允許織物中孔洞的存在,可有效減輕織物的面密度,這些特點使以三向織物為增強體的復合材料更加輕便,綜合性能更加均一,在體育用品、建筑補強及航空航天等領域[7～9]得到廣泛的應用.

20世紀80年代,美國華盛頓海軍航空研究中心將聚氨酯涂覆在Dacron纖維與Kevlar纖維混編的三向織物上,并將該復合材料用于氣……