高强涤纶柔性防刺复合材料的制备及性能研究

发布时间：2020-04-17 16:01

【摘要】：人们的自我防护意识自古以来一直存在,从古代的盔甲发展到现代日常中的防刺鞋、防刺手套等,人们对于防护类产品的需求从未断过,但是随之而来的问题就是在满足防护要求的同时,舒适性、灵活性必不可少。在这个背景下,柔性防刺复合材料由于其质量轻、舒适性高成为研究的热点话题,然而随着柔性防刺复合材料的发展,关于其价格昂贵的问题仍未解决,防刺产品不能做到市场化生产。因此,在课题组之前研究的基础上,本课题以高强涤纶为原料,探讨不同纬密对三维角连锁机织物防刺性能的影响,然后以气相SiO_2粒子为分散相,聚乙二醇(PEG)为分散介质,制备出了不同配比的剪切增稠液体(shear thickening fluid,STF),采用旋转流变仪测试STF的稳态与动态流变性能,探讨了分散介质、浓度和温度对STF性能的影响,通过优化工艺参数提高了STF的流变性能。最后采用不同复合工艺制备了STF/高强涤纶复合材料,作为防刺穿鞋中底,对其进行抗刺穿准静态实验,探讨了浸渍方法,剪切增稠液与无水乙醇比例对STF/高强涤纶复合材料防护性能的影响。得出如下结论:(1)对不同纬密的三维角连锁织物进行准静态防刺测试发现,随着纬密的增大,织物的准静态穿刺力越大,防刺效果越好。(2)SiO_2/STF具有良好的可逆性,发现分散介质PEG200与PEG400比例越大,分散介质黏度越大,但是制成的剪切增稠液剪切增稠效果相差较小;并且低浓度时,体系为连续型剪切增稠,高浓度时,体系为非连续型剪切增稠。发现浓度的增加,体系温度的降低,都会使临界剪切速率减小,临界剪切应力减小,体系粘度增加,临界剪切应变减小,复数黏度,损耗模量和储能模量增加量上升,剪切增稠效果增加。粒子簇机理可以更好的解释STF体系剪切增稠行为。(3)复合工艺(浸渍次数、辊压次数)、剪切增稠液与无水乙醇比例对STF与高强涤纶织物复合效果具有不同程度影响,发现辊压会使织物边缘出现纱线部分脱落,织物内部出现松弛影响复合材料防刺性能。(4)对浸渍前后织物进行准静态防刺测试发现,STF的浸渍有助于织物防刺性能的提高,纬密为800根/10cm和900根/10cm浸渍过的高强涤纶织物的最大穿刺力大于1100N,满足特级防刺鞋的要求。
【图文】：

示意图,刺穿,鞋垫,铝制

西安工程大学硕士论文试，通过对比甲片能否刺穿、刺穿概率，，并与传统的整片式发现新型的甲片式防刺服不仅满足防刺测试标准，同时灵活有所提高。刺产品的发展经历了一个漫长的过程，如 1940 年代,美军最入钢板以及复合金属片的方式，来防止长钉等尖锐物穿刺鞋底防刺性能。到 1991 年末新型沙漠作战靴的出世，这种军传统的钢板作为防刺层，采用了质量轻的铝合金利用冲压工列的带有凹凸的正六边形,作为防刺穿垫板，在增加铝制品脚部受到伤害。

示意图,螺旋丝,金属

图 1-1 蜂窝状铝制防刺穿鞋垫示意图[11]产品产品是指在复合材料的防护层由金属于硬质防刺产品，在保证防刺性能的对于半硬质半软质防刺产品的研究，主成的复合制品进行探究，其中金属丝的属螺旋丝通过相勾连的方法进行编织，上制成防刺服，与硬质类的甲片式防、灵活性上有了很大的提高，是硬质跃。图 1-2 为未冲压前金属螺旋丝编织
【学位授予单位】：西安工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TS106;TB33

【参考文献】