柔性防刺材料及其制品的研究现状与进展

从实际应用角度阐述不同种类防刺材料的防刺机理,对比不同种类防刺服的防护性能与穿着舒适性。结合目前柔性防刺材料的加工工艺,重点对比剪切增稠液体整理、树脂浸渍整理、表面涂层整理、离散树脂涂层整理及石墨烯强化的复合材料防刺性能的差异。指出柔性防刺材料的发展趋势及其未来在民用防护领域的应用。

多相剪切增稠液增强柔性层合结构防刺材料的制备及其性能

为提高柔性复合材料的防刺性能,制备多相剪切增稠液(MSTFs),并以流变性能为依据探究剪切增稠液的时效性影响因素;其次,采用纯芳纶织物、MSTFs浸渍芳纶织物与碳化硅/聚氨酯(SiC/TPU)涂层芳纶织物制备不同层合结构的复合材料,进行准静态钉刺和动态刀刺性能研究,探究层合结构对防刺性能的影响。结果表明:MSTF易受到空气湿度的影响,随着储存时间的增加,溶液吸湿后流变性能在短时间内下降幅度较大;在单位面密度下,以浸渍织物在上层、纯芳纶织物在中间、涂层织物在下层的层合结构复合材料表现出最佳的准静态钉刺性能,并且该层合结构6层和15层复合材料也表现出较优的动态防刺性能,研究结果可为防刺服用柔性防刺材料的应用研究提供一定的参考。

仿生树型超高分子量聚乙烯柔性防刺复合材料制备及其透湿性能

为获得仿生树型结构的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)非织造复合材料,采用针刺-水刺复合技术制备聚对苯二甲酸乙二醇酯/聚酰胺6中空橘瓣型双组分超细纤维层夹持UHMWPE长丝层的树型柔性防刺复合材料,并对样品形态结构和理化性能进行表征。结果表明:超细纤维以纤维簇的形式在UHMWPE长丝层内形成超细纤维通道,UHMWPE长丝层与两侧超细纤维层在针刺和水刺的冲击作用下紧密缠结成仿生树型结构;针刺密度和针刺深度对透湿率有显著影响,在针刺密度为274.37刺/cm^2,针刺深度为7.70 mm时,样品透湿率为889.20 g/(m^2·24 h);建立的二次方模型的置信度高,可用于仿生树型UHMWPE柔性防刺复合材料透湿性能的理论分析。

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。

超高分子量聚乙烯纬编针织结构的防刺割断裂机理

为提高柔性防护材料在匕首、尖刀等带刃利器下的防刺性能,进行防刺材料的防割性能研究尤为必要。采用INSTRON万能材料实验仪测试了超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纬编针织物的防刺割性能,研究了织物结构、方向性及叠层数和刺割速度对材料防刺割性能的影响,并分析了纬编针织物刺割过程的变形特征。研究结果表明:纬编针织物的双面结构及织物的纬向具有更好的防刺割性能。纬编针织物的防刺割性能随织物叠层数的增加而增加,并由于是自由叠层,呈非线性递增关系。织物变形是主要的吸能方式,变形包括背凸和线圈扩张。最后,结合材料断裂力学能量平衡分析方法,模拟出刺割力的简单数学模型,为防刺材料的研究和开发提供了理论支持。