Экспериментальное исследование влияния типа переплетения на механические свойства композитов из ткани из конопли/эпоксида

Композиты на основе натуральных волокон приобретают всё большую популярность в качестве альтернативы нефтехимическим пластикам и композитам со стекловолокном по экономическим и экологическим причинам. Текстильные препформы, такие как тканые, трикотажные, плетёные, нетканые и мультиаксиальные ткани, широко используются в композитной промышленности благодаря высоким механическим свойствам, возможности подгонки параметров, удобству обращения при производстве и гибкости в проектировании материалов. Широкий спектр свойств можно получить, изменяя схему переплетения и архитектуру ткани в тканых композициях. В данном исследовании были изготовлены эпоксидные композиты, армированные тканями из конопли с четырьмя различными типами переплетения. Выбранные типы переплетения: квазиизосопрямленное (quasi-unidirectional, UD), полотняное, бокс (basket) 2/2 и саржевое (twill) 2/2, которые часто применяются в композитной промышленности. Были определены свойства тканей, такие как угол нити, плотность нитей и коэффициент увивки (crimp ratio), для оценки их возможного влияния на свойства композита. Для определения влияния типа переплетения на механические характеристики полученных композитов проведены испытания на растяжение и триточечный изгиб. Установлено, что композиты UD демонстрируют наивысшую прочность при растяжении, модуль упругости при растяжении, прочность при изгибе и модуль изгиба в направлении 0° (по нити). Композиты с полотняным переплетением показали вторые по величине значения прочности и модулей при растяжении и изгибе, за ними следуют композиты с переплетением basket 2/2. Композиты, армированные тканями с саржевым переплетением 2/2, продемонстрировали наименьшие механические свойства из‑за высокой увивки и угла нити, менее сбалансированной структуры и возникающих при различных режимах нагружения сдвиговых сил.