纺织结构复合材料(陶肖明等著)思维导图

复合材料简介
表15-3 热固性玻璃钢的性能
(二)热塑性树脂基复合材料
表15-������ 4 热塑性玻璃钢的性能
二、金属基复合材料
(一)长纤维增强金属基复合材料 1 首先是将预先设计好的一定体积百分比的长纤维和金属基体 粉 末混装于容器中，在真空或保护气氛下预烧结。 2 然后将预 烧结体进行热等静压加工。 一般情况下， 采用粉末冶金工艺 制备的长纤维增强金属基复合材 料中，纤维的体积百分含量为 40%～60%，最多可达 75%。
第十五章
第一节 概 述
复合材料
第二节 复合材料的增强机理
第三节 复合材料性能特点 第四节 复合材料简介
第一节
一、复合材料定义
概
述
复合材料(Composite materials)，是以一
种材料为基体(Matrix)，另一种材料为增强体(reinforcement)组
合而成的材料。各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效 应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的 要求。
第三节
一、材料性能的可设计性
复合材料性能特点
对结构复合材料或功能复合材料，可以根据工程结构的载荷分
布、环境条件、使用要求，选择相应的机体，涉及各种排列方 向。
二、材料与元件的统一性
材料与元件可以一次成型，改善了构件的稳定性。
三、力学性能特点
1.轻质高强 比强度(强度/密度)和比模量(弹性模量/密度)是材
数 角标cmf分别代表复合材料基体和增强体
Hale Waihona Puke 五、工艺性能特点各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使 复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同 的要求 。 性能特点：复合材料中以纤维增强材料应用最广、用 量最大。其特点是比重小、比强度和比模量大。

一、纤维（思维导图）一、认识纤维纤维分为天然纤维和化学纤维。

A 天然纤维：天然纤维是自然界存在的，可以直接来取得纤维，根据其来源分成植物纤维、动物纤维和矿物纤维三类。

A’1、植物纤维植物纤维是由植物的种籽、果实、茎、叶等处得到的纤维，是天然纤维素纤维。

从植物韧皮得到的纤维如亚麻、黄麻、罗布麻等；从植物叶上得到的纤维如剑麻、蕉麻等。

植物纤维的主要化学成分是纤维素，故也称纤维素纤维。

植物纤维包括：种子纤维、韧皮纤维、叶纤维、果实纤维。

A’2、动物纤维动物纤维是由动物的毛或昆虫的腺分泌物中得到的纤维。

从动物腺分泌物得到的纤维有蚕丝等。

动物纤维的主要化学成分是蛋白质，故也称蛋白质纤维。

A’3、矿物纤维矿物纤维是从纤维状结构的矿物岩石中获得的纤维，主要组成物质为各种氧化物，如二氧化硅、氧化铝、氧化镁等，其主要来源为各类石棉，如温石棉，青石棉等。

B 化学纤维化学纤维经过了化学处理加工。

可分为人造纤维（再生纤维），合成纤维和无机纤维。

人造纤维分类：B①、按形状和用途：人造纤维可分为人造丝、人造棉、人造毛，主要品种有：粘胶纤维、醋酸纤维等。

B②按组成分：人造纤维可分为再生纤维和化学纤维。

再生纤维由木材和其它纤维经化学处理制成，而化学纤维则是使用天然气和石油的合成纤维。

B③具体分类：再生纤维也可分为再生纤维素纤维、纤维素酯纤维、蛋白质纤维等天然高分子纤维。

与化学纤维相比，再生纤维具有强度低、吸湿性好、染色方便等优点。

主要产品有长丝和短纤维。

二、常见纤维名称及其特性棉Cotton麻Linen毛Wool丝Silk醋酸纤维Acetate弹性纤维Polythane(Elastan)粘胶纤维（人造棉）Rrayon人造丝Nitrocelluose Silk铜氨纤维Cuprammonuium 俗名虎木棉聚酯纤维（聚对苯二甲酸乙二醇酯）Polyyester “涤纶”聚酰胺纤维(聚六甲基己二酰胺,锦纶66)Polyamide“锦纶”俗名尼龙（Nylon）聚丙烯腈纤维（合成羊毛、人造羊毛）“腈纶”聚丙烯纤维PolypRopylene“丙纶”聚乙烯醇缩甲醛纤维Vinal“维纶”聚氯乙烯纤维Polyvinyl Chloride“氯纶”聚氨基甲酸酯纤维Polyurethanes“氨纶”聚四氟乙烯纤维“氟纶”：ISO组织称其为萤石纤维，近火只熔化，难引燃，不燃烧，边缘火焰呈蓝绿碳化，熔而分解，气体有毒，熔化物为硬黑圆珠。

织物的应用领域
01
02
03
服装
织物在服装领域的应用是 最广泛的，包括内衣、外 衣、运动服等。
家纺
织物在家纺领域的应用主 要包括床单、被罩、窗帘 等。
产业用纺织品
在汽车、航空航天、建筑 、医疗等领域，织物也有 广泛应用。
织物的发展趋势
高性能化
随着科技的发展，织物在强度、耐磨 性、阻燃性等方面不断提高，高性能 化成为发展趋势之一。
织物的舒适性能
贴身舒适性
织物与皮肤接触时的感觉，要求柔软、光滑 、无刺激。
压力舒适性
织物对皮肤的压迫感，与厚度、重量等因素 有关。
活动自由度
织物允许身体自由活动的程度，影响运动性 能。
视觉舒适性
织物的颜色、图案和纹理对视觉的舒适度。
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织物的生产工艺
织物的原料选择
天然纤维
棉、麻、毛、丝等，具有 良好的吸湿性、透气性和 保暖性。
01
环保染料和助剂
研发和采用环保染料和助剂，减 少对环境的污染和对人体的危害 。
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03
循环再利用
低碳生产
通过合理的回收和处理方式，实 现织物的循环再利用，降低资源 消耗和环境污染。
优化生产工艺和技术，降低能耗 和减少碳排放，实现绿色低碳的 生产方式。
THANKS
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纤维结构对织物性能的影响
纤维的粗细、长度、卷曲度、结晶度等都会影响织物的性能。
织物的纱线结构
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纱线结构定义
纱线结构是指纱线的线密度、捻度、结构形态等 因素。
纱线分类
按线密度可分为特细纱、细纱、中粗纱和粗纱等 ；按结构形态可分为单纱和股线。
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纱线结构对织物性能的影响

• 光学显微镜、电子显微镜、透射电子显微镜、X射线、 红外、紫外、荧光、拉曼、原子力显微镜、核磁共振；
• 影响纤维理化性能的结构的表征技术： • 热分析、动态和断裂力学法、质谱法等。
第一节 纤维结构理论
一、缨状微胞理论
Nägeli：适宜淀粉和植物 微胞+微胞间质
Meyer & Mark：适宜淀粉和植物 微胞+微胞间质
结构弱节：纤维内部结构和外观形态的不匀或缺陷
形态弱节：纤维明显的几何细颈部位、生长或加工、自然和 人为造成的
第一节 纤维结构理论
（1）纤维的细节：纤维均匀地由细→粗、由粗→细
（2）天然生长的形态缺陷：风蚀、鳞片鼓胀、局部畸变
第一节 纤维结构理论
（3）加工损伤：运输与加工过程中与机械的相互作用
（4）内部结构缺陷：纤维原料的不均匀、加工与环境参数的变化
物理交联 化学交联
第四节 特种纤维结构的一般概述
有别于普通的三大类纤维（天然、人造和合成纤维），主 要指：
（1）高性能纤维：芳纶、超高分子量聚乙烯、碳纤维等； （2）功能纤维：导电、水溶、过滤、变温、防辐射等； （3）差别化纤维：异形、超细、高收缩、高吸湿、抗静电、抗起毛起球、 阳离子可染等。
一、聚四氟乙烯纤维结构
正皮质细胞： 巨原纤、微原纤、基原纤
副皮质细胞： 微原纤、基原纤
正、副皮质细胞的双边分布， 羊毛宏观形态卷曲
三、人造纤维
第三节 常用纤维的实际结构
粘胶纤维的结晶形式
微细结构：基原纤、微原纤、原纤
粘胶皮芯层结构： 皮层：取向度高、结晶度低、结晶
颗粒小，结晶分布均匀；具有高强、韧 性好，如高强粘胶；
芯层：结晶度高、颗粒大、空隙大， 但吸湿稳定性好，如全芯层的富强粘胶， 以及近似的tencel纤维。

纺 织 材 料 学
第九章 织物的分类与结构
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本章知识点
1.织物的组成、形成方法及其分类 2.机织物的结构参数及特点 3.针织物的结构参数及特点 4.编结物的结构参数及特点 5.非织造物的结构参数及特点
第九章 织物的组成、分类与结构
将纤维集合，制成一定尺寸规格的平板状的物体， 称为织物。 织物，简称布，是纺织材料的组成部分之一，是 纤维制品的重要种类，是纺织品的基本形式。 织物也是纤维制品应用的主要基本单元。 本章主要讨论其组成、分类和结构。
二．织物按形成方法分类
织物按形成方法可分为机（梭）织物、针织物、编结（织）物、非织 造织物、无纬织物和复合织物。 机织物、针织物和编结（织）物虽然有不同的组织结构特征，但从原 料的构成、织物的规格、织物成形前后的加工等方面具有相同或相似 的特征。 非织造织物作为一种由纤维网构成的纺织品，其所用的纤维原料一般 单一，较多地按纤网形成方式和固着方式来分类，通常不采用机织物、 针织物、编结物的传统分类方法。
一．基础织物组织
缎纹组织的纱线循环数必须是RJ=RW ≥5（6除外），其组织点飞数是 1＜S＜R-1，且S和R之间不能有公约数，图9-4为两种十枚缎纹织物的 组织图。
缎纹组织的分式表达方法与平纹和斜纹不同： 分子表示的是缎纹组织的纱线循环数R（读作枚数），分母则表示组 织点的飞数S，飞数的方向必须由织物是经面缎纹还是纬面缎纹来确 定，如十枚三飞经面缎纹应写成10 3 经面缎纹；十枚三飞纬面缎纹应 10 写成： 纬面缎纹。 3
更重要的一类是由专用设备、多路进纱、按一定空间交编串套规律编 结成三维结构的一定空间结构的复杂产品。 产业用纤维增强复合材料产品中相当一部分用此法生产。

➢ 合理的设计和工艺保证了结构件的强度和韧性。
通过增强件、基体和界面的合理配置，使纺织复合材料成为同时具有强度 和韧性的结构复合材料。三维纺织复合材料可整体成型复杂件，防止了由 个别层板结构组合构件时出现皱褶，同时也避免了在粘结、螺接和共固化 中造成的工艺损伤，从而提高了受力的性能，使纺织复合材料更具有轻质、 高强的优越性。
应用：芳纶1414：帘子线；防弹服装；航空航天复合材料。
芳纶1313：航空飞行服，宇航服，绝缘服，消防服，高 温下的过滤布、滤带等。
纺织复合材料的概念
广义上：纺织复合材料是指采用纤维或纤维制品为增强材料的 复合材料。 狭义上：纺织复合材料特制采用纺织方法尤其是三维织造方法 获得具有整体结构的预型件，并与基体材料复合所获得的复合 材料。
4.3 热塑性树脂基体 一、结构与种类
热塑性聚合物——是指具有线型或支链型结构的有机高分子化 合物。这类聚合物是线形或有支链的固态高分子，可溶可熔， 可反复加工成型而无任何化学变化。热塑性聚合物在软化或熔 化状态下，可以进行模塑加工，当冷却至软化点以下能保持模 塑成型的形状。 属于热塑性聚合物的有：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙 烯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、聚砜、聚苯硫等。
在一定的温度和压力下可塑制成型的合成材料。 除了以有机高分子为主体以外，还加入： ➢ 增加塑性的增塑剂 ➢ 改变表面性能的润滑剂 ➢ 防止受光热影响的稳定剂 ➢ 色料和填料等配合剂。 主要特点：
密度小；强度比较高；具有良好的机械性能、电性能、光 性能和化学稳定性。
聚合物基体分类：
按树脂热行为分：热固性及热塑性两类。 ➢ 热塑性基体（如聚丙烯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚醚砜、聚醚 醚酮等）：线形或有支链的固态高分子，可溶可熔，可反复加工 成型而无任何化学变化。 ➢ 热固性基体（如环氧树脂、酚醛树脂、双马树脂、不饱和聚 酯等）：它们在制成最终产品前，通常为分子量较小的液态或固 态预聚体，经加热或加固化剂发生化学反应固化后，形成不溶不 熔的三维网状高分子，这类基体通常是无定形的。

• 组织特点：Rw＝2，Rj＝分子＋分母
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• 绘制方法：
– 确定Rj、Rw，作框架；
– 在第一根纬纱上按分式所示的交织规律填绘 组织点；
– 在第二根纬纱上填绘相反的组织点。
• 上机：
– 穿综：顺穿法或照图穿法；
– 穿筘：2～4入/筘。将纬重平同一纵凸条的经 纱穿入同一筘齿，使筘痕产生在相邻两凸条 间，以增加凸条外观。
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第三章、三原组织及其织物
一．原组织
1. 原组织的特征（构成条件）：
• 组织点飞数是常数。 • 在一个组织循环内，每根经纱或纬纱与另一系统的纱
线仅交织一次，即每根经纱或纬纱上，只有一个经 （纬）组织点，其他均为纬（经）组织点，也就是说： Rj＝Rw。
2. 分类：
• 平纹（Plain weaves）、斜纹（Twill weaves）、 缎纹（Satin（Sateen） weaves）
•。 • 飞数是矢量。 • 飞数常值得规律组织，变值得花式组织。
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四． 织物上机图
• 上机图是表示上机织造工艺条件的图解。 • 上机图的组成：
➢ 组织图、穿筘图、穿综图、纹板图四个部分排列成一定的 位置而组成。
6
1. 组织图：常用方格图表示
• Rj：纵向格子数等于完全经纱数Rj • Rw：横向格子数等于完全纬纱数Rw
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– 分区穿法
– 应用场合：织物组织中包含两个或两个以上组 织，或用不同性质的经纱织造时。
– 综分为前后两个区，综页数目由织物组织而定。
13
– 间断穿法：
• 穿完一个分穿综循环后，再穿另一个。 • 图例：由两种组织并合成的格子花纹。第一种组织按经纱运动
规律穿若干个循环以后，又按另一种穿综规律穿综，每一种穿 综规律成为一个穿综区，每个区中有各自的穿综循环，称为分 穿综循环p。因此总穿综循环可依下式计算： r=mp1+np2+qp3+……， m、n、q为各区分穿综循环的数目。

二、纬编针织物的基本组织
1
（1）组织结构
（a）织物正面（b）织物反面
图15-14纬平组织
（2）织物特点
2
（1）组织结构
（a）自由状态（b）横向拉伸
图15-151+1罗纹
（2）织物特点
3
（1）组织结构
（a）自由状态(b)纵向拉伸
图15-16双反面组织
（2）织物特点
4
（1）组织结构
图15-17双罗纹组织
当经纱在纬纱之上时为经组织点，以▉方格表示；
当纬纱在经纱之上为纬组织点，用□方格表示。
2
在织物中重复出现时的单一组织单元称为一个组织循环或一个完全组织。
3
构成一个组织循环的经纱或纬纱根数称为纱线循环数。
4
在织物组织循环中，同一系统纱线中相邻两根纱线上相应的组织点之间间隔的纱线数，称为组织点飞数。
图15-7平纹织物组织图与结构图
（2）化学粘合加固结构
(a)点状粘合(b)膜状粘合(c)团状粘合
图15-25化学粘合加固结构示意图
（3）热粘合加固结构
。
三、非织造布的结构特征指标
非织造布的结构特征指标有密度、平方米重w、厚度T，纤维排列、加固结构参数，孔隙及分布等。这方面的评价大多以性能和工艺参数为主。作为结构特征的基础，仅介绍w、、T等。
产品类别
厚度
产品类别
厚度
空气过滤
10,40,50
球革用
0.7
纺织滤尘
7~8
帽衬
0.18~0.3
药用滤毡
1.5
带用
1.5
帐篷保温布
6
土工布
2~6
针布毡
3,4,5
鞋用