Si02纳米粒子／Kevlar织物复合材料的防刺性能研究

经过对SiO2纳米粒子与Kevlar织物以及SiO2纳米粒子与锦纶、涤纶织物的复合材料防刺性能的研究发现,相对于同样面密度的纯织物,SiO2纳米粒子与Kevlar织物复合材料的防刺性能有了极大的改进。研究结果显示这种新颖的SiO2纳米粒子与Kevlar织物复合材料能用来制造防刺服等防刺装备,而且比纯Kevlar织物的防刺材料更有效、更轻、更柔软、更经济。     

SiO_2纳米粒子/Kevlar织物复合材料的防刺性能研究

经过对SiO2纳米粒子与Kevlar织物以及SiO2纳米粒子与锦纶、涤纶织物的复合材料防刺性能的研究发现,相对于同样面密度的纯织物,SiO2纳米粒子与Kevlar织物复合材料的防刺性能有了极大的改进。研究结果显示这种新颖的SiO2纳米粒子与Kevlar织物复合材料能用来制造防刺服等防刺装备,而且比纯Kevlar织物的防刺材料更有效、更轻、更柔软、更经济。     

剪切增稠液的制备及其在涤纶织物中的应用

文章以直径为12 nm的SiO_2粒子作为分散相,PEG 200作为分散介质,通过机械搅拌和超声振荡的方法分别制备出20%、22%、24%、26%、28%五种质量分数的剪切增稠液(STF)体系。并对纳米SiO_2粒子的外观形貌及团聚情况、STF的稳态流变性能进行了测试,并将STF与涤纶织物复合进行防刺实验。结果表明,纳米SiO_2粒子的团聚现象明显,部分团聚体呈现网状结构;STF的黏度随着剪切速率的增加呈现先变稀、再增稠的现象,表现为非牛顿流体特性;STF的临界黏度随着纳米SiO_2粒子浓度的增加而增加;STF有利于提高涤纶织物的防刺性能。     

多层防刺材料中间隔织物的缓冲作用

为减轻防刺服的质量,同时增加其穿着舒适性,采用涤纶间隔织物与防刺材料结合的方式制作复合防刺织物。通过对涤纶间隔织物进行压缩测试和对复合织物进行刺割测试,探究间隔织物厚度、间隔丝密度、织物层数对其缓冲性的影响,同时比较了纯防刺材料与不同结构间隔织物防刺材料的防刺效果。研究发现:间隔丝密度越大、织物厚度越小,间隔织物单位厚度的缓冲性越好,当涤纶间隔织物厚度为6.7 mm、间隔丝密度为 9 744根/(0.01 m²)时,缓冲性能最好,为25.1 J/m;使用2层涤纶间隔织物叠加时,间隔织物单位厚度的缓冲性最好,能量吸收为31.9 J/m;当间隔织物置于防刺材料底部时,在刺割受力最大值附近力的方差约为纯防刺材料的50%,此时缓冲效果最好。     

纳米纺织复合材料防刺性能研究

以涤纶织物为基材,以苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯(SEBS)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)、纳米二氧化硅(SiO2)为涂层剂制备涂层复合材料。分析不同涂覆量、纳米粒子含量对织物涂层前后性能的影响,以及单层涂层织物、叠层复合后防刺性能的影响。结果表明:经过涂层处理后,SBS和SEBS涂覆量分别为30%、纳米SiO2添加量为3%时,涂层织物的性能最好;经过叠层复合后,在相同的复合叠层数时,面密度大,则防刺穿性能较好;涂层整理后,SBS树脂的性能要好于SEBS树脂。     

柔性个体防护材料抗穿刺性能的试验研究

以防刺材料的测试标准介绍测试仪器、试验参数及样品结构选择,分析柔性防刺服的防刺机理和性能。结果表明,一定范围内增加材料厚度是提高柔性防刺服防刺性能的有效途径;混合结构的柔性复合防刺服能达到较为理想的防刺效果。试验中验证的这类复合结构包括纬编轴向衬纱(MBWK)织物与纬平针织物混合制作而成的防刺织物;单一结构织物复合材料的防刺性能比复合结构材料的差。     

涤纶与芳纶及超高分子量聚乙烯纤维复合纱防刺织物的制备及其性能

为降低高性能纤维防刺织物的成本,改善产品的舒适性,通过将芳纶、超高分子量聚乙烯纤维与涤纶进行复合纺纱并制备防刺织物,测试分析了复合纱线基织物以及铺叠层数等对其静态防刺、透气和透湿性能的影响。结果表明:织物穿刺载荷随着面密度的增加而增加,复合纱中引入涤纶可保持或提高织物的防穿刺性能;增加复合纱线织物堆叠层数,织物刺破载荷值最大提升536%;通过增加纤维根数可在较低铺叠层数下达到相当程度的穿刺载荷;加入复合纱后,织物的透湿性和透气性无明显变化;多层织物堆叠对织物透气性有明显影响,随织物经纬密增大,堆叠后织物透气率下降,最大为64.82%。     

改性纳米SiO_2/WPUA复合材料在合成革上的应用

采用超声波分散法将光敏性可聚合改性纳米SiO_2共混于光固化水性聚氨酯(WPUA)中,制备改性纳米SiO_2/WPUA光固化复合材料;以其作为成膜剂,用干法移膜法制备超细纤维合成革。通过对超细纤维合成革的卫生性能、耐用性能等指标的测定,考察了复合材料的应用性能。结果表明:加入改性纳米SiO_2对涂层表面平整度无影响,当改性纳米SiO_2的加入量为5%时,超细纤维合成革的透水汽性提高了142.1%,添加量为7%时,超细纤维合成革的透气性提高了184.1%,其耐磨性和耐折性也有明显改善。     

碳化硅/聚氨酯涂层织物的制备及其防刺性能北大核心

利用热塑性聚氨酯(TPU)和碳化硅(SiC)涂覆芳纶织物,制备具有良好柔韧性和抗刺穿性能的防刺织物。测试了织物的刚柔性、层间剥离性能和准静态穿刺性能,探讨碳化硅含量、粒径大小对涂层织物防刺性能的影响。结果表明:添加碳化硅颗粒后的涂层溶液能够进一步提高织物的防刺性能,而且柔韧性下降较小;当碳化硅粒径相同时,涂层织物的防刺性能随着添加量的增加先增大后减小,当30 nm碳化硅质量分数为1%,或80 nm碳化硅质量分数为3%时,涂层织物有较好的防刺性能。     

低熔点薄膜法多层复合高强聚酯织物的制备及其防刺穿性

为克服传统粘合剂层压法存在的不环保和剥离性能较差的缺陷,利用绿色环保的低熔点薄膜法制备了多层复合高强聚酯织物材料,探索了低熔点薄膜树脂类型及其涂覆量对该高强聚酯复合材料剥离强度的影响,讨论了单层织物克重、层数对高强聚酯复合材料防刺性能的影响,同时考察了其耐油、耐热老化、耐化学腐蚀等性能。结果表明,相同条件下,使用PET低熔点薄膜时,高强聚酯复合材料剥离强度最高;该高强聚酯复合材料制备较合适的涂覆量为135g/m~2,剥离强度为7.97N/cm;该高强聚酯复合材料防刺穿性随单层平纹布克重和层数的增加逐渐增强,当克重为700g/m~2,层数为5时,最大穿刺力为2100N;经过低温、高温、酸、碱和油处理后的高强聚酯复合材料最大穿刺力基本不变,具有较好的耐低温、高温、酸、碱和油性能。     

柔性苎麻复合材料制备及其性能表征

采用纳米SiO_2为原料,制备不同质量分数的剪切增稠液,按照一定复合工艺制备剪切增稠-苎麻织物复合材料。采用SEM、FTIR表征,并对其进行交织阻力、透气性、拉伸性能等测试。结果表明:剪切增稠液是一个未发生化学反应的稳定体系。经过浸渍处理,苎麻纤维表面被均匀包覆,织物表面变的粗糙,被大量纳米SiO_2颗粒填充;随着浸渍处理质量分数增加,交织阻力增大。织物的透气性随着浸渍处理增加而降低,在质量分数为20%时,透气性明显下降;断裂强力随着浸渍质量分数增加而增大,高速拉伸时断裂强力明显增大。     

剪切增稠液对不同结构芳纶织物防刺性能的影响

为实现防刺服的轻量化以提高可穿戴性,用剪切增稠液 (STF) 浸渍不同结构的芳纶织物制备柔性防刺材料,探究织物结构对STF/芳纶复合织物防刺性能的影响。借助流变仪、扫描电子显微镜、万能强力仪对STF的流变性及STF/芳纶复合织物的形貌、纱线抽拔力、准静态锥刺和刀刺性能进行表征。结果表明:STF的流变性能随着分散相质量分数的增加而明显增强;经STF浸渍后各织物的防刺性能都有明显提升,经纬密度较大的平纹织物表现出较优的抗锥和抗刀刺性能,其中最大抗锥刺和抗刀刺力分别为993.75 N和687.50 N;STF的剪切增稠作用能有效提高纤维间的摩擦从而限制纱线滑移,且随着织物交织点数增多,纱线间摩擦力增大;斜纹复合织物的刀刺性能提升最为明显,提升了387%,因为斜纹织物较长的浮长线能有效抵抗刀刃的切割作用。     

剪切增稠流体运用于低速冲击防护的研究

利用剪切增稠流体与芳纶织物进行复合得到STF-芳纶复合材料,通过低速冲击测试平台对STF-芳纶复合材料与多层纯芳纶织物进行低速冲击对比实验。实验结果表明,在相同冲击能量下,纯芳纶织物的隔冲系数和能量吸收率随织物层数的增加而增大;浸渍剪切增稠流体制得的STF-芳纶复合材料与同质量的纯芳纶织物相比,抗低速冲击性能有明显提高,其表面最大冲击力与剩余冲击力小,隔冲系数与能量吸收率大。增加纯芳纶织物层数和采用浸渍剪切增稠流体的复合材料都能提高抗低速冲击性能,后者效果更明显。     

PAN/SiO2复合纳米纤维滤膜的制备及性能分析

文章采用静电纺丝技术,以二氧化硅(SiO_2)作为驻极体,制备了不同的PAN/SiO_2复合驻极纳米纤维膜,并对其微观结构、透气性能和过滤性能等进行了分析。结果发现:与纯PAN纳米纤维滤膜相比,PAN/SiO_2纳米纤维的直径和表面水接触角都呈现增加的趋势。随着SiO_2质量分数的增加,PAN/SiO_2纳米纤维滤膜的透气率先减小后增加,过滤效率和阻力压降先增加后减小。当SiO_2的质量分数为0.5%,纺丝时间为30 min,制备的PAN/SiO_2复合纳米纤维滤膜的品质因子最高为0.087 15 Pa-1,此时滤膜的透气率为65 mm/s,过滤效率为99.95%,阻力压降为87.22 Pa,过滤性能最优,可开发高效低阻的空气过滤材料。     

组织结构对UHMWPE短纤纱织物防刺性能的影响

UHMWPE短纤纱具有优秀的抗切割性与较好的树脂浸润性,非常适用于制作防刺材料。文章试织了12种不同织物规格的试样,进行准静态穿刺实验,探究5种因素(组织、紧度、纱线线密度、经纬密和面密度)对织物防刺性能的影响,并比较不同穿刺角度下织物防刺性能的差异。结果表明:与方平织物与接结双层织物相比,平纹织物的防刺性能最好;同种经纬密或同紧度下,粗特纱织制的平纹织物防刺性能好;随着经密增加,紧度增加,面密度增加,防刺性能逐渐增加,但织物过于紧密时,防刺性能反而降低;平纹织物的穿刺性能具有各向异性,经纬向的防刺性能优于45°方向。     

纳米二氧化硅/聚氨酯仿木材料的制备与性能研究

以纳米SiO_2为改性剂,采用"一步法"制备聚氨酯仿木材料,并对仿木材料的抗弯性能、抗拉伸性能、抗压缩性能及纳米SiO_2对聚氨酯仿木材料的复合机理进行探讨。研究结果表明:添加纳米SiO_2使仿木材料的弯曲断裂力降低,使断裂形变量增加;当纳米SiO_2添加量为3%时,仿木材料的拉伸应力及相对伸长率最大。而当纳米SiO_2添加量为5%时,仿木材料的压缩形变量最大。红外光谱显示814 cm~(-1)处的吸收峰对应于Si-O-C键的吸收,表明纳米SiO_2与聚氨酯中的基团发生了化学反应,形成了一定的键合。     

阻燃高分子纳米复合织物的制备

含磷化合物是最容易成炭的材料之一。通过酸浸渍处理工艺,采用含纳米SiO_2颗粒的磷化合物处理织物,可提高硅纳米复合织物的阻燃性能。由ASTM 1230-94的45°火焰测试可知,制备的高分子纳米SiO_2复合织物具有良好的阻燃性能。     

SiO2质量分数对高性能纤维机织物静态防刺性能的影响

为了研究不同浓度的剪切增稠液体对超高分子量聚乙烯纤维机织物静态防刺性能的影响,配制了剪切增稠液体,并与超高分子量聚乙烯纤维机织物复合,制成剪切增稠液体防刺材料,测试了该材料的防刺性能。试验结果表明,剪切增稠液体一聚乙烯纤维机织物静态防刺性能在一定范围内随着SiO2颗粒在剪切增稠液体中占比的增加而增加。在该试验所选的几个百分比浓度中,SiO2质量分数为25％时的静态防刺性能表现最佳。     

织物增强柔性防刺复合材料的研究进展

为进一步了解警用防刺服用织物增强柔性防刺复合材料,提升现有柔性防护装备的防刺性能水平,以复合材料的柔性基体作为切入点,系统介绍了剪切增稠型、硬质颗粒涂层型和树脂增强型等多种类型的柔性防刺复合材料的结构特点、性能特征及其主要影响因素,并从柔性基体的结构特征出发,总结了织物增强柔性防刺复合材料在防刺机制研究方面的最新进展;最后针对防护装备在穿着灵活性和舒适性方面的不足,提出了整合不同类型柔性防刺复合材料在结构性能特征和防刺机制方面的优势,开发复合型织物增强柔性防刺复合材料的发展方向。     

PVP改性水性聚氨酯的合成及应用

为改善涂层织物的防水透湿性,采用乳液聚合法制备聚乙烯吡咯烷酮(PVP)/水性聚氨酯(WPU)乳液。利用红外光谱对PVP/WPU膜进行结构表征,考察PVP质量分数和相对分子质量对PVP/WPU乳液性能及胶膜性能的影响,并与未改性水性聚氨酯涂层性能进行对比。结果表明:PVP和水性聚氨酯之间存在氢键作用。当PVP相对分子质量为8 000,质量分数为10%时,制备的改性乳液粒径小、存储稳定性好,成膜后仍较好地保留聚氨酯原有的弹性和力学性能;使用该改性乳液作为织物涂层剂,涂层织物静水压为393 mm H2O,透湿量为2 237 g/m2·24 h,与未改性水性聚氨酯涂层织物相比,静水压值和透湿量分别提高了17%和8%,显著改善了涂层织物的防水透湿性。