STF-芳纶织物复合材料防刺性能研究

以不同质量分数的SiO_2和不同摩尔质量的聚乙二醇(PEG)通过声化学方法制备了剪切增稠液体(Shear Thickening Fluid, STF),并将其浸渍到芳纶织物制成了STF-芳纶复合材料,研究了这种复合材料的动静态防刺性能和柔韧性,并与纯芳纶织物性能进行了对比.通过对比不同配比SiO_2和PEG制备的STF可知,随着SiO_2颗粒质量分数的增加,颗粒间的作用力增强,摩擦力增大,故STF的剪切增稠能力明显增强,并且SiO_2颗粒质量分数越高STF的剪切增稠能力越高.在静态防刺性能测试中,在SiO_2颗粒质量分数相同的条件下,用摩尔质量为200 g/mol的PEG时,芳纶织物的静态防刺性能好于其他摩尔质量的STF.在柔韧性测试中,所制芳纶织物的弯曲度随着SiO_2质量分数和PEG摩尔质量的增加而减小.     

剪切增稠液体增强织物防刺性能的机理研究

制备出质量分数分别为20%和26%的剪切增稠液体(STF),研究了其流变性能、浸渍UHMWPE织物后所得的复合材料在不同条件下的防刺性能和STF增强织物防刺性能的机理.结果表明:2种液体均具有先剪切变稀后剪切增稠的流变性能曲线;由于STF具有钝化刀具和限制织物纱线或纤维移动的作用,能明显增强UHMWPE织物的防刺性能;STF/UHMWPE无纺布复合材料的防刺性能优于STF/UHMWPE机织布复合材料;随着STF固含量的增大,STF增强织物防刺性能的效果更加显著;STF/UHMWPE复合材料与纯UHMWPE复合铺层的防刺性能优于STF/UHMWPE复合材料单独铺层时的防刺性能,而且STF/UHMWPE复合材料放在最上层效果较好.     

第三组分对纳米二氧化硅STF体系性能的影响

通过添加纳米纤维素(CNF)、氧化石墨烯(GO)或多壁碳纳米管(MWNT)制备了基于纳米二氧化硅的多相剪切增稠液体(STF)。对制得的多相STF体系进行了红外光谱、扫描电子显微镜和流变性能表征。结果表明:CNF由于分散尺度小和提供大量氢键的原因,可以增强纳米二氧化硅STF体系的综合性能,包括稳态流变表征下的临界剪切速率降低和最大增稠黏度增大,动态流变表征下的模量增强响应提前。GO和MWNT的加入则会使STF的性能降低。CNF的增强效果出现先增大后减小的趋势,最佳用量的质量分数为0.2%～0.3%。     

CA砂浆的流变特性

CA砂浆是应用在板式轨道结构中的一种新型有机无机复合灌浆材料,其流变性能直接决定CA砂浆的灌注效果.通过流变仪研究了新拌CA浆体的瞬态与稳态流变特性及其影响因素.结果表明,CA浆体属于非牛顿流体,表现在低剪切速率时,CA浆体的粘度随时间先减小后增大;中高剪切速率时,其粘度先随时间减小后趋于稳定.在绝对水灰比固定条件下,随着沥青乳液与水泥质量比、硅灰和流变助剂掺量的增大,CA浆体的粘度增加;随着粉煤灰掺量的增加,CA浆体粘度略有降低.     

STF/UHMWPE织物复合材料防刺性能的研究

为拓宽STF/防刺织物复合材料的种类,寻求更轻、更薄、更软和更经济的防刺材料,用原生粒径20nm的SiO2分散于PEG200中制得不同SiO2含量的STF,通过浸泡的方式制备出STF/UHMWPE织物复合材料.参照GA 68—2003《防刺服》标准,在TLC-30A微处理器控制落锤式防刺服专用冲击试验机上测定不同条件下STF/UHMWPE复合材料的防刺性能.结果表明,STF能明显增强UHMWPE织物的防刺性能,STF/UHMWPE无纺布复合材料的防刺性能优于STF/UHMWPE机织布复合材料;并且随着STF固含量的增大,STF增强织物防刺性能的效果越显著;STF/UHMWPE复合材料与纯UHMWPE复合铺层的防刺性能优于STF/UH-MWPE复合材料单独铺层时,而且STF/UHMWPE复合材料放在最上层效果较好.     

氧化锆/氧化铝复合陶瓷悬浮体的制备及流变性能

选用Al2O3、ZrO2为粉体原料,在不同介质中测定了粉体的Zeta电位和粒度分布;研究了各种固含量条件下分散剂加入量对悬浮体流变性的影响.结果表明:在pH=10-11附近、分散剂的加入量为0.9%(质量百分数,下同)时复合陶瓷悬浮体的表观粘度呈现最低值;在优选实验条件下,固含量为85%的悬浮体表观粘度随剪切速率的增大而降低,带有明显的"剪切变稀"现象,呈现假塑性流体的特征.采用固含量85%的悬浮体,制备出氧化锆/氧化铝复合泡沫陶瓷.     

DNTF/TNT/HMX基熔铸炸药流变性能研究

为了得到流变性能良好并且适用于微型沟槽装药的熔铸炸药配方,选取质量比为60/40的DNTF/TNT作为熔铸载体,HMX作为固相主体炸药,制备了不同配比时的熔铸炸药,并采用Brookfield R/S Plus流变仪对其进行了流变性能测试.对比和分析了固相主体炸药HMX的百分含量、颗粒大小和形貌以及温度对熔铸炸药粘度的影响.结果表明:随着HMX含量的增大和粒径的减小,熔铸悬浮体系的粘度增大;随着温度的升高,熔铸悬浮体系的粘度减小;在温度为85~90℃,适当的搅拌条件下,2μm超细主体炸药HMX的含量在40%~50%时,该熔铸配方具有良好的微型沟槽装药工艺性能.     

水包油型乳状液粒度分布影响因素研究

利用马尔文激光粒度仪对不同条件下制备的水包油型乳状液粒径分布进行了研究。结果表明,水包油型乳状液粒度随活性剂的质量分数增加而减小,当活性剂的质量分数达到0.5%时,乳状液体系很稳定,粒度随静置时间变化较小;聚合物的加入使水包油型乳状液粒度先增大后减小再增大;在一定剪切速率范围内,水包油型乳状液粒度随剪切速率的增加而减小,当剪切速率超过6 000 r/min时,粒度几乎不随剪切速率发生变化;剪切达到一定时间后,乳状液粒径随剪切时间变化很小;在低剪切速率下,剪切时间较短时形成的乳状液体系不稳定。     

颗粒组分特性对稠密细颗粒固液两相流流动特性的影响

为进一步探讨旋转工况下稠密细颗粒固液两相流的流动特性,分析颗粒浓度、粒径和剪切速率对固液两相流流动特性的影响,以玻璃珠、水固液混合介质为研究对象,首先分析了颗粒浓度和粒径对群体颗粒沉降速度的影响;然后通过旋转流变仪测量了不同工况下流体的剪切应力与粘度,在回归分析的基础上获得同一粒径下不同浓度流体的流变特性曲线和粘度曲线;最后通过正交实验表(L8(4×24))分析了颗粒浓度、粒径、剪切速率对混合介质流变性能变化的影响。结果表明:在旋转工况下,稠密细颗粒固液两相流符合膨胀性非牛顿流体特征,粘度与剪切速速率呈递增指数关系,流体粘度随颗粒粒径的增大而减小,随颗粒浓度的增大而增大;对混合介质流变性能影响最大的因素是颗粒体积浓度,其次是粒径,最后是剪切速率。     

纺丝油剂微乳体系的制备及其性能研究

以脂肪酸聚氧乙烯醚LAE-9、脂肪酸聚氧乙烯醚双酯DQA-600作为复合乳化剂,以矿物油为油相,制备了纺丝油剂微乳体系,并对其性能进行了系统的研究.研究表明:LAE-9与DQA-600比例为7∶3时,可显著降低矿物油与水相之间的界面张力,从而减小乳液的粒径;当复合乳化剂/矿物油比例在5∶5~9∶1的范围内时,可以形成一定浓度的微乳液,且当复合乳化剂/矿物油比例为7∶3时,形成微乳液的浓度范围最宽.乳液的电导率及运动粘度随着乳液中含水量的变化有显著地改变:在含水质量分数小于20.97%时,随着含水量的增加乳液电导率增加缓慢,之后讯速增大,含水质量分数超过64.12%后电导率又迅速下降;乳液运动粘度随浓度的增加先增大后减小,并在质量分数达到50%时乳液运动粘度达到最大值.矿物油含量增加使乳液粒径有所增大,而乳液质量分数在小于20%的范围内,浓度变化对乳液粒径及其分布影响并不大,但温度的升高却使乳液粒径增大且分布变宽.     

不同岩性石粉对于水泥复合浆体流变性的影响

采用R/S SST2000型粘滞系数测试仪测定不同掺量下的花岗岩、玄武岩、石灰岩石粉对于水泥-粉煤灰(Cement-Fly ash,用C-F表示)复合浆体流变性能的影响,并使用赫-巴流变模型进行拟合,得到赫-巴切动力与塑性粘度等参数。结果表明:随着石粉掺量的增加,C-F复合浆体的动切力与塑性粘度都增大,其中花岗岩石粉体系与玄武岩石粉体系最大掺量下的动切力较空白组增大了147%与135%,石灰岩石粉体系的动切力增长较小,仅增大20%,表明石灰岩石粉体系有较好的初始流动性。石灰岩体系塑性粘度在石粉掺量为15%时增加了218%,花岗岩与玄武岩则增大了82%与155%,但石灰岩体系在掺量达到9%后塑性粘度增长速率缓慢,且剪切稀释效应较强,塑性粘度增加变小,因此,石灰岩更适合作为机制砂母岩。     

纳米SiO2-聚乙二醇分散体系的分散性及流变行为研究

为了减轻个体防刺装甲质量、增加其穿着舒适性,人们尝试将具有剪切增稠作用的剪切增稠液体（STF）用于改性防护织物．理想的STF取决于流体的分散性与流变行为．本文选用市售国产纳米SiO2、聚乙二醇（PEG）及硅烷偶联剂A1120,采用球磨方法配制分散体系,通过考察球磨时间、分散剂用量等因素考察该体系的分散性和流变性．流体的分散性与流变行为影响因素实验结果表明：延长球磨时间和增加分散剂含量,可有效防止纳米SiO2团聚,提高其分散性;当分散剂含量较低时,随着球磨时间延长、分散剂含量增加、分散相含量增加,纳米SiO2-聚乙二醇分散体系都具有明显的先剪切变稀后剪切增稠的效果;而当分散剂含量过大时,体系则是先剪切增稠后剪切变稀．     

SrO含量对Li_2O-ZnO-SrO-SiO_2系统玻璃结构与性能的影响

用传统熔融冷却法制备Li_2O-ZnO-SrO-SiO_2系统玻璃,并根据测得的红外光谱曲线、热膨胀曲线、差热分析曲线等对该系统玻璃的结构与性能进行了分析研究。结果表明,随着SrO取代SiO_2,转变温度和软化温度先升高后降低,玻璃的失重率先减小后增大,当SrO质量分数达到22.5%时转变温度和软化温度取得最大值,分别为555、611℃。在SrO质量分数达到22.5%时,表面失重率最小为0.98mg/cm2,化学性质最稳定。随着SrO取代SiO_2,玻璃的密度不断增大,玻璃的析出晶体能力先减小后增大。     

STF-柔性复合材料的防弹性能研究

为了研究STF-柔性复合材料的防弹性能和冲击耗能模式,首先使用纯Kevlar织物和STF的分散体系按照一定的工艺复合制备成STF-柔性复合材料,然后采用万能材料试验机对其进行拉伸性能测试,并借助气控高速发射装置分别对不同SiO2固含量以及不同铺层角度的STF-柔性复合材料进行防弹性能测试,以单位面积吸收的能量来表征其防弹性能。结果表明:万能材料试验机低速作用时,纯Kevlar织物和STF-柔性复合材料断裂强力基本一致,说明STF的黏度不会剧烈增加而影响人们的活动;随着SiO2固含量由0增加到45%,单位面积吸收能量由78.8J·m2/kg增加到87.4J·m2/kg,说明STF-柔性复合材料的防弹效果变佳;铺层角度对防弹性能的影响由优到劣的顺序为45°、90°、0°。     

改性SiC粉悬浮浆料流变特性研究

采用亲水、亲油硅烷偶联剂WD-50、WD-20对SiC微粉进行包覆改性。研究表明,有机包覆改性SiC粉的表面结构中亲水与亲油基团的比例对料浆在低剪切速率下的流变特性有极大影响。改性粉表面全是亲水基团时,料浆触变性大,当固相体积含量由57.4%上升到58.5%时,料浆粘度突然增大1 236.0 mPa.s;随着亲油基团的引入,料浆触变性降低,高固相含量时粘度增大平缓。     

水驻极母粒对熔喷聚丙烯流变与结晶性能的影响

为探索水驻极熔喷生产工艺最佳配比和熔融温度，在熔喷聚丙烯原料(熔融指数为1 200 g/10 min)中混入2%～6%(质量分数)的水驻极母粒，对其熔体流变和结晶性能进行了测试研究。实验结果表明：水驻极母粒改性聚丙烯共混体系非牛顿指数(n)小于1，为假塑性流体；温度和剪切速率对共混体系表观黏度的影响显著，随着温度和剪切速率增大，共混体系的黏度呈下降趋势，驻极母粒添加含量(质量分数)低于4%时，有助于降低共混体系的表观黏度；共混体系的黏流活化能(ΔE_η)随剪切速率增加而减小；而共混体系的ΔE_η较纯聚丙烯有所增加，表明加入母粒后共混体系黏度对温度的敏感度增大；DSC结果表明，水驻极母粒加入有助于提高熔喷聚丙烯的结晶速率和结晶度。     

STF-柔性复合材料的防弹性能研究

为了研究STF-柔性复合材料的防弹性能和冲击耗能模式,首先使用纯Kevlar织物和STF的分散体系按照一定的工艺复合制备成ST F-柔性复合材料,然后采用万能材料试验机对其进行拉伸性能测试,并借助气控高速发射装置分别对不同SiO2固含量以及不同铺层角度的STF-柔性复合材料进行防弹性能测试,以单位面积吸收的能量来表征其防弹性能。结果表明：万能材料试验机低速作用时,纯Kevlar织物和ST F-柔性复合材料断裂强力基本一致,说明STF的黏度不会剧烈增加而影响人们的活动;随着SiO2固含量由0增加到45％,单位面积吸收能量由78．8J·m2/kg增加到87．4J·m2/kg,说明STF-柔性复合材料的防弹效果变佳;铺层角度对防弹性能的影响由优到劣的顺序为45°;、90°、0°。     

蚕丝蛋白／粘胶共混纺丝液的流变性能研究

将蚕丝蛋白和粘胶按一定比例共混,用旋转粘度计测试蚕丝蛋白/粘胶共混纺丝液的流变性能,并分析了蚕丝蛋白含量和温度对共混纺丝液表观粘度、非牛顿指数、结构粘度指数的影响.结果表明:蚕丝蛋白/粘胶共混流体为切力变稀型流体,共混体系的表观粘度随剪切速率的增加而降低;随着蚕丝蛋白含量的升高,表观粘度降低,平均非牛顿指数变小,结构粘度指数在一定的剪切速率范围内逐渐增大;随着温度的升高,共混体系的表观粘度降低,温度超过30℃时,表观粘度随温度的升高而降低的现象减弱.     

载银沸石/稀土/尼龙共混物的性能

以沸石为载体,AgNO3溶液为交换液,通过离子交换法将Ag离子交换进入沸石中,制成了载银沸石,并将其与稀土添加入尼龙(PA)中共混制备了载银沸石/稀土/PA复合材料。对复合材料进行力学性能和流变性能分析。结果表明,随着添加组分质量分数的增加,改性纤维的拉伸强度降低,当载银沸石和稀土质量分数达3%时,断裂强度明显大幅度下降。共混体系的流变曲线表现出明显的切力变稀行为,表明共混体系为假塑性流体。其表观黏度随剪切速率的增大而减小,随温度升高而降低,随着添加组分质量分数的增加而减小。共混体系的非牛顿指数随添加组分质量分数增加而降低,流变性能得到改善。     

SiO_2气凝胶绝热材料传热模型及导热性能研究

常温、真空条件下,SiO_2气凝胶材料的导热性能决定了真空绝热板的表观导热性能,真空条件下影响其等效热导率的因素及对影响因素的规律研究可为芯材和真空绝热板的生产提供理论依据。文章基于气凝胶绝热材料的热导率计算模型,利用MATLAB软件编程计算其有效热导率,研究了压强、密度、纤维体积分数对SiO_2气凝胶绝热材料等效热导率的影响规律。结果表明:常温条件下,随着压强降低,气凝胶的热导率显著降低,压强1 k Pa时,气凝胶的热导率随压强降低趋于平缓,材料内气相热导率降低;密度减小使得固相热导率降低,而同时孔隙率增大使气相热导率增加,二者共同作用时,气凝胶材料存在最佳密度值,导致总热导率最小;纤维体积分数增加,固相热导率增大,增加对材料内部热辐射的抑制,最佳纤维体积分数使复合了纤维的SiO_2气凝胶材料热导率最小。