基于剪切增稠胶的柔性防护复合材料的制备及低速抗冲击性能研究
发布时间：2021-11-16 06:11
随着经济全球化的发展,恐怖主义的威胁也逐渐遍布世界,人们的自我防护意识日渐提高。柔性防护复合材料由于其质量轻,灵活性强,逐渐成为防护材料领域的研究热点。到目前为止,国内外已普遍采用将剪切增稠液（STF）与高性能纤维织物相结合的方法制备柔性防护材料,然而STF在应用中存在一些缺点:常态下为液体形式,不易携带;长期放置易分层;附着在纤维织物表面的纳米粒子容易脱落等。针对这些问题,人们研制出了一种基于分子胶体的新型复合材料―剪切增稠胶（STG）。本课题对STG的制备进行了初步的探索,并提出将STG分别与聚氨酯（PU）泡沫和超高分子量聚乙烯（UHMWPE）织物进行复合,以期制备出低速抗冲击性能良好的复合材料。本课题以硼酸和硅油为主要原料制备剪切增稠胶,并对制备的STG进行红外、热失重和流变性能分析,同时简述了STG的剪切增稠机理;用不同稀释比的STG与PU泡沫进行复合,实验研究了复合前后泡沫的重量、厚度变化,以及STG对泡沫材料的蠕变、模量和低速抗冲击性能的影响;将用异丙醇稀释后的STG与UHMWPE织物复合,对浸渍前后织物的重量、厚度、柔韧性以及低速抗冲击性能进行了测试与分析。通过红外和热失...
【文章来源】：江南大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
剪切增稠液的粒子簇理论图
研究发现剪切增稠液在应用中存在一些缺点：剪切增稠液常态下呈现易封装和携带；悬浮液体系不稳定，长期放置容易出现分层现象；随着时着在纤维织物表面的纳米粒子容易脱落，从而大大降低材料的防护性能。此，人们研制出了一种基于分子胶体的新型剪切增稠材料 剪切增稠胶（稠胶易于封装，且性质更加稳定，以此为基础来制备新型防护复合材料目内外的研究热点。.剪切增稠胶体柔性防护复合材料切增稠胶在不受力的情况下，柔软而富有弹性，一旦受到剧烈的冲击，分相互锁定，迅速收紧变硬形成一层防护层，当外界作用力消失，材料又迅的柔软状态。同剪切增稠液相比，剪切增稠胶易于封装，携带更加方便，之间是以化学键的形式相互作用的，性质稳定，与其他材料相结合应用时止纳米粒子从材料表面脱落。剪切增稠胶的制备工艺相对简单，成本较低模生产。目前为止，由 Palmer 研制成功的 D3O 剪切增稠材料，已经在生产生活中用。图 1-2 是用 D3O 制备的护膝和防护手套。
图 2-1 STG 的制备实验流程图Fig.2-1 The preparation process flow chart of STG切增稠胶的性能表征方法TG 的红外光谱（FT-IR）测试 NicoletNexus 470 型傅立叶红外光谱仪对制备的样品进行组成和结构从光源发出的红外辐射，经过干涉仪变为干涉图，再经过测试样品变干涉图，由计算机采集并经过快速的傅里叶变换得到红外光谱图。相关参数：制样的方法为哀减全反射（ATR-Ge），分辨率 4 cm-1，扫TG 的热失重（TG）测试美国 TA 仪器公司的 Q500 型热重分析仪，对样品进行热稳定性测试为：样品质量为 4.558 mg；测试环境为空气氛围；升温速率为 20℃/TG 的流变性能测试奥地利生产的 Anton Paar MCR301 型高级流变仪对 STG 的流变性能
【参考文献】：
期刊论文
[1]磁流变剪切变硬胶的“磁力”耦合效应研究[J]. 龚立平,王胜,尹冠生,宣守虎. 实验力学. 2017(06)
[2]剪切增稠液及其复合材料[J]. 秦建彬,张广成,史学涛. 材料导报. 2017(07)
[3]剪切增稠液的力学性能与机理[J]. 陈潜,何倩云,刘梅,宣守虎,龚兴龙. 固体力学学报. 2016(06)
[4]液体防弹衣及其研发现状[J]. 宋庆庆,袁红,张梦醒. 现代制造技术与装备. 2016(10)
[5]杜邦携手英国D3O公司开发新型多用途塑料防护材料[J]. 郭智臣. 化学推进剂与高分子材料. 2016(04)
[6]个体防护装备的发展趋势[J]. 刘婷娅. 安全. 2015(10)
[7]高性能纤维在防弹复合材料中的应用[J]. 杨坤,朱波,曹伟伟,王永伟,周珊珊. 材料导报. 2015(13)
[8]芳纶无纬布防弹防刺性能的研究[J]. 方心灵,常浩,许冬梅,艾青松,刘元坤,吴中伟. 高科技纤维与应用. 2015(03)
[9]个体防护装备用高新技术纤维[J]. 肖军. 现代橡胶技术. 2015(02)
[10]剪切增稠流体在低速冲击防护中的应用研究[J]. 薛亚静,林兰天,张福乐. 上海纺织科技. 2015(02)
博士论文
[1]多功能剪切变硬胶复合材料的研制与性能研究[D]. 王胜.中国科学技术大学 2017
[2]剪切增稠液的性能表征及其防护应用研究[D]. 徐钰蕾.中国科学技术大学 2012
硕士论文
[1]STF-Kevlar、UHMWPE织物复合形式及其防弹性能研究[D]. 翁浦莹.浙江理工大学 2015
[2]纺织品及复合材料抗低速冲击的性能研究[D]. 陈艳.上海工程技术大学 2014
本文编号：3498306
【文章来源】：江南大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
剪切增稠液的粒子簇理论图
研究发现剪切增稠液在应用中存在一些缺点：剪切增稠液常态下呈现易封装和携带；悬浮液体系不稳定，长期放置容易出现分层现象；随着时着在纤维织物表面的纳米粒子容易脱落，从而大大降低材料的防护性能。此，人们研制出了一种基于分子胶体的新型剪切增稠材料 剪切增稠胶（稠胶易于封装，且性质更加稳定，以此为基础来制备新型防护复合材料目内外的研究热点。.剪切增稠胶体柔性防护复合材料切增稠胶在不受力的情况下，柔软而富有弹性，一旦受到剧烈的冲击，分相互锁定，迅速收紧变硬形成一层防护层，当外界作用力消失，材料又迅的柔软状态。同剪切增稠液相比，剪切增稠胶易于封装，携带更加方便，之间是以化学键的形式相互作用的，性质稳定，与其他材料相结合应用时止纳米粒子从材料表面脱落。剪切增稠胶的制备工艺相对简单，成本较低模生产。目前为止，由 Palmer 研制成功的 D3O 剪切增稠材料，已经在生产生活中用。图 1-2 是用 D3O 制备的护膝和防护手套。
图 2-1 STG 的制备实验流程图Fig.2-1 The preparation process flow chart of STG切增稠胶的性能表征方法TG 的红外光谱（FT-IR）测试 NicoletNexus 470 型傅立叶红外光谱仪对制备的样品进行组成和结构从光源发出的红外辐射，经过干涉仪变为干涉图，再经过测试样品变干涉图，由计算机采集并经过快速的傅里叶变换得到红外光谱图。相关参数：制样的方法为哀减全反射（ATR-Ge），分辨率 4 cm-1，扫TG 的热失重（TG）测试美国 TA 仪器公司的 Q500 型热重分析仪，对样品进行热稳定性测试为：样品质量为 4.558 mg；测试环境为空气氛围；升温速率为 20℃/TG 的流变性能测试奥地利生产的 Anton Paar MCR301 型高级流变仪对 STG 的流变性能
【参考文献】：
期刊论文
[1]磁流变剪切变硬胶的“磁力”耦合效应研究[J]. 龚立平,王胜,尹冠生,宣守虎. 实验力学. 2017(06)
[2]剪切增稠液及其复合材料[J]. 秦建彬,张广成,史学涛. 材料导报. 2017(07)
[3]剪切增稠液的力学性能与机理[J]. 陈潜,何倩云,刘梅,宣守虎,龚兴龙. 固体力学学报. 2016(06)
[4]液体防弹衣及其研发现状[J]. 宋庆庆,袁红,张梦醒. 现代制造技术与装备. 2016(10)
[5]杜邦携手英国D3O公司开发新型多用途塑料防护材料[J]. 郭智臣. 化学推进剂与高分子材料. 2016(04)
[6]个体防护装备的发展趋势[J]. 刘婷娅. 安全. 2015(10)
[7]高性能纤维在防弹复合材料中的应用[J]. 杨坤,朱波,曹伟伟,王永伟,周珊珊. 材料导报. 2015(13)
[8]芳纶无纬布防弹防刺性能的研究[J]. 方心灵,常浩,许冬梅,艾青松,刘元坤,吴中伟. 高科技纤维与应用. 2015(03)
[9]个体防护装备用高新技术纤维[J]. 肖军. 现代橡胶技术. 2015(02)
[10]剪切增稠流体在低速冲击防护中的应用研究[J]. 薛亚静,林兰天,张福乐. 上海纺织科技. 2015(02)
博士论文
[1]多功能剪切变硬胶复合材料的研制与性能研究[D]. 王胜.中国科学技术大学 2017
[2]剪切增稠液的性能表征及其防护应用研究[D]. 徐钰蕾.中国科学技术大学 2012
硕士论文
[1]STF-Kevlar、UHMWPE织物复合形式及其防弹性能研究[D]. 翁浦莹.浙江理工大学 2015
[2]纺织品及复合材料抗低速冲击的性能研究[D]. 陈艳.上海工程技术大学 2014
本文编号：3498306
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