回收棉纤维和玻璃纤维针织空心复合材料的力学性能研究——包装应用

摘要整理

本研究开发了由回收棉纤维（RCF）和玻璃纤维（GF）制成的针织空心复合材料，可用于重型产品和航空航天、船舶、汽车、土木基础设施等领域的部件包装，以及医疗假肢和运动器材应用。玻璃纤维空心复合材料可作为室内应用中钢铁或木质建筑材料的替代品。将回收棉纤维（工业过程中的废弃物）作为环保替代品替代纸板包装材料。通过改变管径和/或厚度实现了针织空心复合材料的所需力学性能。压缩测试结果表明，GF增强空心复合材料的压缩强度明显高于RCF复合材料，但RCF增强复合材料因压缩变形较小而表现出更高的压缩模量。两种增强纤维的空心复合材料压缩强度随管径增加而降低。与等厚双层纸板相比，RCF基复合材料表现出更高的压缩强度和压缩模量。弯曲测试中未观察到脆性破坏，小管径样品表现出更高的刚度。GF复合材料的弯曲性能优于RCF样品，RCF空心复合材料的弯曲刚度显著高于双层纸板。冲击能量吸收测试表明，所有GF增强复合材料的冲击能量吸收能力均高于RCF样品，而管壁厚度增加可显著提高两种增强纤维复合材料的冲击能量吸收。与商用纸板包装材料相比，RCF基空心复合材料吸收的冲击能量远高于纸板材料。本研究系统对比分析了玻璃纤维增强与回收棉纤维增强空心复合材料的力学性能，验证了回收纤维在环保材料和废弃物利用方面的优势，为商用包装材料的替代提供了可能性。

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