二维编织碳纤维缝合线耐磨损性能的研究

       缝合复合材料以其优良的层间断裂韧性、冲击损伤容限和较低的制作成本而越来越受到各国研究者的关注，其制造过程包括纺织预制件成型、缝合和树脂注入．在过去的十几年中，纺织预制件成型技术和树脂注入技术已获得了长足的发展，但缝合技术仍然有待进一步提高．缝合技术是指采用缝合线使二维织物构成准三维立体织物或使分离的数块织物连接成整体结构的技术，参数包括缝合线原料种类、缝合密度、缝针、缝合方法和缝合速度等．就一般意义的缝合而言，缝合线可以是能够进行缝纫操作的任何纤维，但对于先进纺织复合材料构件，由于特殊的性能要求，缝合线的选择有其特定的标准：要求与树脂有良好的兼容性，并且不会与树脂发生反应；与所缝合的预制件或预浸料的纤维种类尽量相同，保持整体材料的性能一致性；具有良好的强度、韧性和耐磨损性等．因此玻璃纤维线、芳纶线和碳纤维线成为缝合线的首选．其中玻璃纤维虽然强度较高，但刚度较低、纤维密度较大且容易断丝，因此应用受到限制；芳纶线柔韧性好、强度和模量高，具有优良的耐热性和耐磨损性，是常用的缝合线类型．但它与树脂的浸润性较差，在湿热环境中使层板的吸湿量提高了31%，造成性能下降．考虑到与碳纤维复合材料的匹配性，用碳纤维作缝合线是最恰当的．但碳纤维一般较脆，耐磨损性差，在缝合过程中碳纤维在针眼处的摩擦会导致其断线，降低缝合效率和缝合质量，因此需要改变碳纤维缝合线的结构形式或改进缝合设备来实现碳纤维作为缝合线的应用．目前研究复合材料用碳纤维缝合线的文献还很少，只有A．Ogale和P．Mitschangc提出在碳纤维粗纱外包覆聚酯纤维的方式提高其耐磨损性．

       本文设计了一种新的采用二维管状编织技术制作的碳纤维缝合线，对不同编织工艺参数的缝合线试样进行了耐磨损性试验，并与丝束试样和捻线试样相比较，从中总结出较为理想的编织工艺参数．这种方法在提高碳纤维缝合线的耐磨损性能方面是一种积极的探索．

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