多层织物复合材料的制备及防刺性能研究

发布时间：2020-10-24 02:22

　　 在中国,由于严格的枪支管制从而使公民们受到枪击的可能性大大减小,与此同时,公民受到的袭击大多来自刀具。由于纯树脂基织物复合材料需要更多的叠层数来抵抗刀具的穿刺,从而影响防刺材料的柔顺性以及穿着者的舒适性;剪切增稠液基织物复合材料的防刺性能仅对锥具的穿刺有显著提高,而对刀具的穿刺仅能提供有限的改善。因此,一种新型防刺复合材料的研发已经成为当今一大热点。本课题首先对面密度相同的对位芳纶(商品名Kevlar)、高强涤纶和超高分子量聚乙烯(ultra high molecular weight polyethylen,简称UHMWPE)三种纯织物进行了不同叠层数的定量动态防刺测试;接着以水性聚氨酯(water polyurethane,简称WPU)为基体对三种织物进行干法涂层,通过单纱抽拔测试,探讨其对纱线紧密程度的影响;然后制备了不同纳米SiO_2质量分数以及不同纳米SiC质量分数的WPU复合材料,并分别与三种织物进行复合,通过准静态防刺测试,研究纳米粒子对WPU基织物复合材料防刺性能的影响,并确定一种新型防刺复合材料的最佳制备工艺;最后对通过最佳工艺制备的防刺复合材料进行定量动态防刺测试,并根据纯织物和复合材料的防刺机理,通过优化防刺结构制备一种各方面最优的新型防刺复合材料。主要结论如下:(1)WPU中复合纳米粒子可显著提高WPU基织物复合材料的防刺性能。其中,复合纳米SiC其防刺性能的提高幅度大于复合纳米SiO_2,并且随着纳米SiC质量分数的增加,其防刺性能先增加后减小,当WPU中纳米SiC质量分数为3%时,复合材料防刺性能最佳。(2)UHMWPE、Kevlar和高强涤纶三种纯织物经3%纳米SiC质量分数的WPU复合后,Kevlar复合材料的动态防刺性能最优,UHMWPE复合材料次之,高强涤纶复合材料最差。在满足GA 68-2008防刺标准的情况下,Kevlar复合材料的叠层数为21层、面密度为8.12 kg/m~2、厚度为8.19 mm。(3)通过对防刺结构进行优化,发现4层纯高强涤纶织物+14层3%纳米SiC质量分数的WPU基Kevlar复合材料+4层纯高强涤纶织物防刺结构的新型防刺复合材料各方面性能最优,其面密度仅为7.33 kg/m~2,厚度为8.82 mm,同时满足GA 68-2008防刺标准。共有图26幅,表22个,参考文献73篇。
【学位单位】：西安工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TB332;TS106
【部分图文】：

刺材料材料通过使用金属材料或陶瓷材料等能使刀具合而制成相比较，旋丝通过物复合，(c)鱼鳞状连接构型图1-1防刺甲片形状及排列刺材料合而制成，在硬质防刺材料应用受限后逐渐被，在满足防刺性能的同时，其柔韧性有通过相勾连的方式进行编织，然后对其进，其可以实现任意角度的弯曲，如图 1在硬质防刺材料应用受限后逐渐被其柔韧性有然后对其进

材料料通过使用金属材料或陶瓷材料等能使刀具钝而制成比较，丝通过复合，(c)鱼鳞状连接构型图1-1防刺甲片形状及排列材料而制成，在硬质防刺材料应用受限后逐渐被研，在满足防刺性能的同时，其柔韧性有所通过相勾连的方式进行编织，然后对其进行，其可以实现任意角度的弯曲，如图 1-2 在硬质防刺材料应用受限后逐渐被研其柔韧性有所然后对其进行

图1-3粒子簇机理[28]刺材料上的应用发现，复合 STF 可以改善复合材料的防刺性能理 Kevlar 和尼龙织物，发现与纯织物相比，S生显著的提高。具体而言，在高速负载条件下时其抗刀刺性能得到轻微改善；对织物结构类似于增加织物纱支数的效果，降低了长丝和]等人通过对 STF/玻璃纤维织物进行静态防刺测物比纯玻璃纤维织物具有更优异的抗穿刺性。织物，其防刺性能受到很多因素的影响，其主分散介质、粒子的质量分数以及复合工艺等。evlar 织物抗穿刺性的影响。结果表明，颗粒的，纱线间的摩擦对改善抗穿刺性起着关键作用的 STF 对 Kevlar 织物的静态抗穿刺性的影响，
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本文编号：2853885