剪切增稠流體的制備及其在軟體防刺材料中的應(yīng)用研究.pdf

1、國際恐怖活動(dòng)日益猖獗，國內(nèi)反恐、反分裂形勢嚴(yán)峻，對于像包括我國在內(nèi)的許多國家，槍械的使用管理嚴(yán)格，軍警、治安人員等面臨匕首、錐、針等銳器的威脅相對較多，使得防刺材料的研究和開發(fā)越來越受到重視。傳統(tǒng)防刺材料面臨著防護(hù)性能和靈活性難以兼顧的矛盾，本課題主要針對現(xiàn)有防刺材料的不足，提出采用剪切增稠流體和凱夫拉(Kevlar)織物進(jìn)行復(fù)合，以期制備一種防護(hù)性能和靈活性兼?zhèn)涞男滦头来滩牧稀?br>　　本課題以亞微米SiO2粒子為分散相，聚乙二醇2

2、00(PEG200)為分散介質(zhì)采用濕法球磨制備剪切增稠流體(STF)，通過旋轉(zhuǎn)流變儀對剪切增稠流體的流變性能以及影響流變性能的因素進(jìn)行分析。STF經(jīng)無水乙醇稀釋后采用靜止浸漬法制備Kevlar-STF復(fù)合材料，采用數(shù)字顯微鏡和掃描電子顯微鏡對復(fù)合試樣的表面形貌和微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。對制備的試樣分別進(jìn)行動(dòng)態(tài)及準(zhǔn)靜態(tài)防錐、防刀測試，分析了粒子粒徑、STF稀釋比、試樣面密度對材料防刺性能的影響，并提出了相關(guān)防刺機(jī)理。
　　研究結(jié)果表明，濕

3、法球磨可以制備具有良好分散性的剪切增稠流體。流變性能分析表明，SiO2/PEG200體系具有良好的剪切增稠性能，SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)、粒徑、溫度以及制備工藝對流變性能均有不同程度的影響。動(dòng)態(tài)流變測試表明，STF具有粘彈性行為，儲能模量(G+)和耗能模量(G+)隨著所受剪切應(yīng)力、角頻率以及應(yīng)變的改變而發(fā)生變化?！傲Ｗ哟亍崩碚撃芨玫亟忉岓w系的剪切增稠行為。
　　防錐測試結(jié)果表明，Kevlar-STF復(fù)合試樣的防錐性能顯著優(yōu)于相同面密度下

4、的純Kevlar試樣，相同面密度下復(fù)合試樣的層數(shù)更少，因此具有更好的靈活性。16層復(fù)合試樣能有效防住22.9J的錐體沖擊。26層Kevlar試樣18.4J錐的刺入深度達(dá)到42.34mm。STF進(jìn)入纖維織物，試樣受到錐體沖擊時(shí)提高了試樣與錐體間的摩擦力是防錐性能提高的關(guān)鍵。防刀測試結(jié)果表明，復(fù)合試樣的防刀性能略優(yōu)于相同面密度下的純Kevlar試樣，在13.0J刀具沖擊下16層復(fù)合試樣刺入深度為28.29mm，26層純Kevlar試樣刺入深