剪切增稠流体增强尼龙纤维织物的防刺性能

研究了SiO2/PEG剪切增稠流体对尼龙纤维织物防刺性能的影响.研究结果表明,固相体积分数为10％的SiO2/PEG 400分散体系,具有典型的剪切增稠特性.经过SiO2/PEG 400剪切增稠流体处理的复合防刺纤维织物的防刺性能优于普通尼龙纤维织物.对纤维织物的显微损伤机制的研究表明,剪切增稠流体使尼龙纤维实现强化粘...     

纺织结构/STF柔性复合材料的机械防护性能

以纺织结构为增强体和剪切增稠液(STF)为基体制备的柔性复合材料为研究对象,综述了纺织结构/STF柔性复合材料在机械受力下的防护机理,分别介绍了织物结构、STF的流变性能及复合工艺等因素对机械防护性能的影响,对STF在柔性复合材料应用中目前存在的问题及应用前景进行了展望。为开发轻便、性能良好及舒适的柔性复合材料提供依据。     

浸轧压力对STF-Kevlar织物高速冲击性能影响研究

为研究浸轧压力对剪切增稠液体(STF)增强Kevlar织物高速冲击性能的影响,分别采用50 kPa, 100kPa, 200kPa的压力浸轧STF-Kevlar织物,并使用钛合金模拟叶片弹体开展打靶试验。研究结果表明:STF表现出明显的剪切增稠现象,增稠范围为169~1 500 s^-1,增稠比为56.4;Kevlar织物浸渍STF后,二氧化硅(SiO₂)纳米粒子均匀附着在纤维表面;浸轧压力的增加使STF-Kevlar织物的质量增加率降低;STF-Kevlar织物的能量吸收较纯Kevlar织物高29.4%,但其弹道性能指数(BPI)低于纯Kevlar;浸轧后STF-Kevlar织物的能量吸收高于纯Kevlar织物,但低于未浸轧STF-Kevlar织物;在100 kPa的浸轧压力下,STF-Kevlar织物的单位面密度吸收的能量最高;STF-Kevlar织物能量吸收的变化趋势与织物极限变形高度的变化一致。     

SiO2粉体粒径对Kevlar/STF复合材料防刺性能的影响

采用自制的不同粒径的SiO2粉体,利用球磨分散技术配制具有剪切增稠特性的SiO2/PEG200悬浮液流体(STF),并利用静态浸渍方法制备Kevlar/STF复合材料,研究了粉体粒径对流体体系流变性能和复合材料防刺性能的影响。结果表明,不同粒径SiO2粉体配制的悬浮液均具有明显的剪切增稠性能,当SiO2粉体质量分数相同时,流体体系的起始黏度、临界剪切速率、最大黏度均随着粒径的增大而减小。16层Kevlar/STF试样能防住24.0J锥体冲击,远远优于相同面密度的纯Kevlar试样,随着粒径的增加试样防锥刺性能提高。刀体冲击能量为13.0J时,Kevlar/STF试样的防刀刺性能优于相同面密度的纯Kevlar试样,随着粒径的增大试样被刺穿深度减小,主要表现为剪切断裂破坏。     

STF/abs稀释比例对STF/UHMWPE材料高速冲击性能的影响

研究了剪切增稠液(STF)不同稀释比对STF/UHMWPE材料抗高速冲击性能的影响。按照V(剪切增稠液)∶V(无水乙醇)(abs)=1∶1、1∶2、1∶3、1∶4对STF稀释,制备4组STF/UHMWPE材料靶样,利用扫描电镜(SEM)分别观察织物复合前后和材料断裂处纤维表面形态。利用高速冲击实验测试4组靶样的高速冲击性能。实验结果表明,剪切增稠行为发生在材料断裂处;剪切增稠液与无水乙醇体积比为1∶3的STF/UHMWPE材料高速冲击性能最好。     

SiO2粉体粒径对STF/Kevlar复合材料防刺性能的影响

采用自制的不同粒径的SiO₂粉体, 利用球磨分散技术配制具有剪切增稠特性的SiO₂/PEG200悬浮液流体(STF), 并利用静态浸渍方法制备STF/Kevlar复合材料, 研究了粉体粒径对流体体系流变性能和复合材料防刺性能的影响。结果表明, 不同粒径SiO₂粉体配制的悬浮液均具有明显的剪切增稠性能, 当SiO₂粉体质量分数相同时, 流体体系的起始黏度、 临界剪切速率、 最大黏度均随着粒径的增大而减小。16层STF/Kevlar试样能承受24.0 J锥体冲击, 远远优于相同面密度的纯Kevlar试样, 随着粒径的增加, 试样的防锥刺性能提高。刀体冲击能量为13.0 J时, STF/Kevlar试样的防刀刺性能优于相同面密度的纯Kevlar试样, 随着粒径的增大, 试样的被刺穿深度减小, 主要表现为剪切断裂破坏。      

剪切增稠凝胶/环氧树脂复合材料的制备及性能研究

剪切增稠凝胶(STG)是近年来引起人们极大研究兴趣的一种剪切增稠材料,表现出冲击硬化效应。将STG与环氧树脂材料进行复合,获得一种强度更高的STG增强环氧树脂材料,一方面解决剪切增稠材料在实际过程中的冷流问题,另一方面通过高分子聚合物与剪切增稠凝胶材料的耦合作用,进一步改善环氧树脂的脆性以抗冲击防护性能。采用热分析表征样品的热稳定性;采用电子万能材料试验机对复合材料进行了多重拉伸速率的拉伸力学性能测试;采用扫描电子显微镜对材料进行微观结构观察。     

经编间隔织物增强柔性复合材料冲击性能

针对传统个体防护材料刚硬、限制人体活动的缺点,设计了2种柔性复合材料: 剪切增稠液(STF)和硅橡胶填充经编间隔织物(WKSF)柔性复合材料,并对其冲击性能进行研究。WKSF具有上、下两个表层和间隔丝构成的间隔层,在其间隔层中加入STF和硅橡胶2种柔性材料。STF采用将纳米SiO₂分散于聚乙二醇(PEG)中制成,硅橡胶采用硅胶和固化剂混合而成。采用流变仪对STF的流变性能进行测试,采用Instron落锤冲击仪对WKSF及其复合材料的冲击性能进行测试。实验表明: STF在达到临界剪切速率后出现剪切增稠现象,纯织物的冲击过程可分为弹性、平台和压实3个阶段,且具有明显的平台阶段;经填充后所制成的2种复合材料的冲击过程与纯织物明显不同,其载荷-位移曲线呈线性;加入硅橡胶的复合材料刚度较大,没有应变率效应;加入STF的复合材料具有较好的能量吸收性能和明显的应变率效应。     

Effect of Si02 particle size on stab resistant properties of STF/Kevlar composites

采用自制的不同粒径的SiO2粉体,利用球磨分散技术配制具有剪切增稠特性的SiO2／PEG200悬浮液流体（STF）,并利用静态浸渍方法制备STF／Kevlar复合材料,研究了粉体粒径对流体体系流变性能和复合材料防刺性能的影响。结果表明,不同粒径SiO2粉体配制的悬浮液均具有明显的剪切增稠性能,当Si2粉体质量分数相同时,流体体系的起始黏度、临界剪切速率、最大黏度均随着粒径的增大而减小。16层STF／Kevlar试样能承受24．0J锥体冲击,远远优于相同面密度的纯Kevlar试样,随着粒径的增加,试样的防锥刺性能提高。刀体冲击能量为13．0J时,STF／Kevlar试样的防刀刺性能优于相同面密度的纯Kevlar试样,随着粒径的增大,试样的被刺穿深度减小,主要表现为剪切断裂破坏。     

复配型剪切增稠液体对非织造织物防刺性能的影响

引入"复配"的概念,制备出不同复配方式的剪切增稠液体(STF),并将该复配型STF对超高分子量无纺布进行处理,通过对STF无纺布的复合材料进行扫描电镜形貌分析以及静态防刺实验,来对复合织物的防刺性能进行研究。主要阐述了不同分子量分散介质(PEG200、PEG600)复配后的剪切增稠液与无纺布织物复合后对复合材料防刺性能的影响,发现采用不同分子量分散介质较单一分子量分散介质的STF无纺布复合织物的防刺性能好,采用复配分散介质的方式对剪切增稠液体在防刺效果上有一定程度的改善作用,在同等单位质量的情况下,此复配方式可将复合材料的防刺性能提高7.13%。     

不同分子量PEG对剪切增稠液体流变性能的影响

将两种不同分子量的聚乙二醇(PEG200,PEG600)作为剪切增稠液体的分散介质,按不同比例进行复配,制备剪切增稠液并在透射电镜中进行观察,同时对几种不同的剪切增稠液进行流变性能测试。比较了不同分子量的分散介质对剪切增稠液流变性能的影响,包括稳态流变性能以及动态流变性能。研究得出,分散相粒子质量分数相同的情况下,适当提高分散介质的分子量对剪切增稠液体的流变性能有积极的影响,在较小的冲击力下,STF体系便能发生剪切增稠效应。     

纳米材料在防弹衣上的应用

简单介绍防弹衣的重要性以及防弹衣材料的发展历程;阐述了剪切增稠液体（STF）特点以及STF—Kevlar织物的制备方法、防护机理;并指出其应用发展方向。     

剪切增稠胶/碳酸钙复合材料的制备及其抗冲击性能研究

为了提升人体防护装备的轻便性和灵活性,以剪切增稠胶(STG)为基体,并用纳米CaCO₃对其进行补强,制备了缓冲吸能性能优异的剪切增稠STG/CaCO₃复合材料,研究了CaCO₃含量和粒径对STG剪切增稠性能的影响。结果表明:添加CaCO₃后复合材料的最大储能模量比未添加时增加455%;添加的CaCO₃粒径越小,复合材料的剪切增稠性能越优异。通过落锤冲击实验表征了复合材料的抗冲击性能,CaCO₃的填充可使复合材料在具有最小变形量的情况下吸收更多的冲击力。探究了STG剪切增稠和CaCO₃补强的作用机理,指出剪切增稠现象是由交联键的形成和分子链的缠结作用产生的,CaCO₃通过吸能阻裂,分散冲击力产生补强作用。     

含铁剪切增稠流体含浸芳纶复合织物防刺及电磁屏蔽性能研究

为满足屏蔽电磁波干扰的防刺服需求,利用超声波振荡法将分散相粒径为100nm的SiO_2与聚乙二醇(PEG)200配制成剪切增稠液体(STF),利用浸渍法制成STF/芳纶复合织物。在SiO_2质量分数为15%的STF中加入平均粒径为2.75m的Fe粉,制成铁粉质量分数分别为5%、10%、15%和18%的STF-Fe非牛顿流体,研究了SiO_2含量以及Fe粉固含量对复合织物防刺性能以及STF-Fe分散体系对电磁屏蔽的影响。结果表明,复合织物的防刺效果随着SiO_2、Fe含量的增加而增强。SiO_2质量分数大于15%时,复合织物的刀刺载荷明显提高。STF-Fe分散体系可以显著提高芳纶织物的刀刺性能,但效果不如STF。随着SiO_2含量的增加,STF/芳纶复合材料的防刺效果明显提高;在SiO_2质量分数为15%的条件下,随着Fe含量的增加,STF-Fe/芳纶复合织物的锥刺性能明显提高。当STF-Fe分散体系中Fe质量分数达到40%时,电磁屏蔽率可达到90%~99.9%。     

硅微粉对剪切增稠液流变性能的影响

以聚乙二醇为分散介质,二氧化硅作为第一分散相粒子,硅微粉作为第二分散相粒子制备增稠效果显著的新型复合剪切增稠液(STF)。基于PEG—SiO2基础体系,研究不同比例第二分散相粒子对新型体系的流变性能的影响并探讨其作用机理。结果表明:随着添加硅微粉含量的增加,剪切增稠效果大幅提升,临界剪切速率变小,最大黏度上升。但当第二分散相粒子比例达到3%后,临界剪切速率和最大黏度受其影响变小,其相应数值始终保持在0.21/s和2000Pa·s左右,外观由接近透明变得偏向灰色。     

工艺参数对SiO_2/PEG分散体系流变性能的影响及机理分析

用应力控制流变仪考察了合成温度和分散时间对SiO2/PEG分散体系流变性能的影响,实验结果表明,随着合成温度的升高,分散体系的表观粘度增大,剪切增稠行为显著;随着分散时间的延长,分散体系的表观粘度减小,剪切增稠行为不明显。进一步探讨了工艺参数影响SiO2/PEG分散体系流变性能的机理,研究表明,合成温度和分散时间主要是通过改变分散体系中气相成分的量而产生影响,体系中气相成分越多,其粘度越大,剪切增稠的特性也更加明显。     

剪切增稠胶/超高分子量聚乙烯复合材料低速冲击性能研究

剪切增稠胶(STG)是一种新型功能材料,通过流变测试研究了STG的稳态流变性能及其剪切增稠的作用方式。将STG与超高分子量聚乙烯(UHMWPE)织物复合制备了STG/UHMWPE复合材料,利用扫描电子显微镜对复合前后材料的形貌进行分析,并研究了复合材料的低速冲击性能。结果表明:加入STG后,STG/UHMWPE复合材料的剩余冲击载荷可减少50%;在不同冲击速度条件下,复合材料能量吸收系数均超过80%。STG具有优异的力学性能,通过与UHMWPE织物复合可显著提高复合材料的抗冲击性能。     

碳纤维/SiO2/聚苯并(噁)嗪复合材料的制备及性能研究

以纳米SiO2/聚苯并(噁)嗪(PBOZ)为基体树脂,与碳纤维(CF)复合,制备了CF/SiO2/PBOZ复合材料,研究了纳米SiO2含量对其弯曲强度、层间剪切强度以及断面形貌的影响.结果表明,纳米SiO2含量为4%时,CF/SiO2/PBOZ复合材料的性能最好,材料的弯曲强度和层间剪切强度分别达到835和72.1MP...     

剪切增稠液及其复合材料

剪切增稠液以其独有的剪切增稠效应引起了研究者的关注,以其为增强体开发的复合材料显著增强了基体材料的抗冲击性能。首先综述了剪切增稠液的基本性质、影响剪切增稠行为的因素、新型剪切增稠液体系和不同剪切增稠体系的增稠机理,然后概述了基于剪切增稠液制备的复合材料在防弹防割刺、抗冲击和夹层结构等领域的应用,并对其作用机理进行了阐述,最后展望了剪切增稠液及其复合材料的发展。     

STF/UHMWPE柔性防刺复合材料制备工艺

通过将具有显著剪切增稠效果的剪切增稠液体(STF)与超高分子量聚乙烯(UHMWPE)进行复合制备得到柔性防刺复合材料。通过对STF/UHMWPE的复合材料进行扫描电镜形貌分析以及静态防刺实验,来研究该复合材料的防刺性能及其机理。重点研究不同稀释剂、稀释比对复合材料防刺性能的影响。研究结果发现,对于UHMWPE织物而言,在面密度相同下,水作为稀释剂的效果更优,当其稀释比为1∶2时防刺性能提高幅度最大,其顶破强力比未处理的提高了50.94%。