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1、经编多轴向技术及其在复合材料中的应用第12卷第3期周荣星陈明珍（中国纺织大学纺织学院）摘要介绍了经编多轴向衬纬技术发展状况,分析了经编多轴向辅层织物作为高性能复合材料增强结构在物理机械性能和经济性方面的优势和巨大的市场潜力。关键词经编多轴向衬纬复合材料增强结构物理机械性能分类号TS186.5（20）0前言1）利用纺织品作为增强结构与基体相复合形成的复合材料称为纺织结构复合材料应用于复合材料基布的纺织结构一般包括机织物、针织物、三维编织物及非织造布等。其中经编多轴向衬纬织物是最方效的预设计增强织物，能够更合理的利用材料中每一个组成部分的优良性能，不管是从结构还是从性能来看，都表现出良好的
2、特性，在目前是一种最理想的复合材料用纺织品。其编织技术、设备及复合材料在先进的工业国家竞相开展研究，其产品也广泛应用于军事、航天等各工业部门。我国在这方面是刚刚起步，无论是材料,基布生产还是后整理成型工艺都有待进一步开发〔2）。1多轴向经编织物工艺特性分析与占市场份额绝大部分的传统织物相比,经编多轴向辅层织物作为一种新的增强结构（如附图所示），可以提供更优良的物理机械性能，并能够根据使用负载要求进行结构最优设计调整和高效处理,实现热塑性基质的连续化生产〔3,4）。多轴向经编织物克服了机织物增强结构和铺层增强结构两者的缺点，而集其优点于一身，还可衬入非织造纤维网，是目前最理想的增强纺织结
3、构。在结构稳定性、力学性能和经济性能上,多轴向经编织物都具有无可比拟的优5）势6）1.1织物结构性能分析〔典型多轴向经编织物的结构如附图所示。收稿日期:1999-04-18，修改稿收到日期:1999-06-28周荣星，男,1975年生，博士在读;上海,中国纺织大学（200051）?1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.武汉纺织工学院学报1999年82织物的纵向稳定性和强度由衬经纱线提供;横向尺寸稳定性和强度由衬纬纱线提供;斜向稳定性和强度由30。〜60。的斜向衬纬纱线提供。四组纱线都互相平行且处于伸直
4、状态，纱线张力强度可以完全利用，由另一组纱线做编链编织将其余纱线组捆缚在一起形成织物,因而这种织物纵横向尺寸都很稳定。而且，在织物中还可衬入非织造纤维网，提高其各向受力均匀性和抗破坏的稳定性，还能改善其涂层性能。可以利用缝纫法将几块织物缝合在一起制成多层多轴向经编织物以满足厚度附图经编多轴向织物结构要求，形成三维织物。7)1.2织物力学性能分析〔多轴向经编织物克服了铺层结构层间无联系、剪切强度差、易分层的缺陷，同时也克服了传统机织物纱线屈曲、强力利用率低、纤维损伤大的缺点,使增强纱线的力学性能得到充分利8,9)用〔，与其它发展增强结构相比,多轴向经编织物具有以下几个优点：a.织物抗拉强
5、度高，因为各组纱线取向度高；b.织物弹性模量高，因为承载纱线消除了卷曲现象;c.织物剪切性能较好,因为织物中铺有斜向纱层；d.织物中增强纤维含量较高，因为经编多轴向织物密度较高，结构中孔隙率较小；e.织物抗脱层强度高，因为成圈纱线对各组衬纱的捆束，可调节织物悬垂性，大大提高了10)层间性能〔；d.准各向同性性，因为织物采取了几种不同取向的纱层来承担各个方向上的负荷,在各个方向上都表现出较好的机械性能。附表所示为机织粗纱布、普通经编布和多轴向衬纬经编布作为复合材料基布的性能比较。附表力学性能比较性能抗拉强力(Mpa)弹性模量(Mpa)断裂伸长(％)玻璃纤维含量(%)同量纤维载荷同等重量载
6、荷同等重量刚度WR200135002.1481.01.01.0AMT与WR比较91%45%20%29%38%78%32%AMT382196202.5361.81.381.781.32AMT与AKF比较36%34%10%20%5%20%25%AKF280146002.351.31.321.481.05注:WR:粗纱布AKF:普通经编布AMT:多轴向衬纬经编布7)1.3织物经济性能分析(多轴向经编织物,具有许多经济方面的优势。首先，生产效率高。与传统机织和铺层相比，经编多轴向技术工艺简单，机械化程度高,生产效率远远高于手工铺层和机织。?1995-2005TsinghuaTongfangOp
7、ticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.第3期83其次，产品质量好，在相同强度要求下，机织布需要10kg,经编多轴向织物只需7kg就可达到要求。从德国ArchdenOsthnes&Parther的复合材料经济软件很容易可以计算出使用多轴向衬纬经编技术能大大降低生产成本，从总的生产成本计算,经编多轴向织物是具有优势11）的L而且，经编多轴向织物技术还具有工艺灵活，原料适应面广的优点,玻纤、碳纤、芳纶等脆性纤维
