抗弹复合材料用高性能有机纤维、树脂及其匹配性研究进展

简述了纤维增强树脂基复合材料的抗弹机理,介绍了装甲防护领域常用的高性能有机抗弹纤维和树脂,分析了影响纤维复合材料抗弹性能的主要因素。从纤维/树脂协调匹配的角度出发,揭示了匹配的各组分可以最大程度上发挥增强体高强度、高模量和基体能量吸收率高的特性,分析了纤维/树脂匹配性的发展趋势,指出下一步研究重点在于构建恰当的纤维/树脂匹配体系,通过调整纤维/树脂含量、树脂模量和对纤维进行表面处理等进行调控。

高性能有机纤维在防弹复合材料领域应用研究现状

纤维增强树脂基复合材料在弹道防护领域表现出极大的应用潜能,可显著提升防护装备的防护能力和轻量化水平,已成为各国互相竞争的核心战略材料。纤维增强体的性能对复合材料的抗弹性能起到决定性作用。本文首先简要探讨了纤维复合材料的抗弹吸能机理,分析了纤维力学性能与抗弹性能之间的关系。重点介绍了目前几种弹道防护领域常用高性能有机纤维如对位芳纶纤维、杂环芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维、聚对苯撑苯并双噁唑纤维、聚苯撑吡啶并二咪唑纤维等的合成制备、结构特性、物理机械性能、主要优缺点及在弹道防护领域的应用现状,展望了高性能有机纤维在防弹复合材料领域的发展趋势。

高性能有机纤维——‘M5’的制备研究

介绍了一种氮杂环刚棒型有机纤维聚 [2 ,5 -二羟基 - 1 ,4苯撑吡啶并二咪唑 ]—PIPD (简称M5)的结构、制作方法及性能特点 。

高温对几种有机高性能纤维力学性能及结构的影响

轻质高强、温度适应范围广的有机高性能纤维常应用于高温过滤、国防军事、特殊防护、航空航天等领域。为探究几种有机高性能纤维的耐热性能及结构变化,采用扫描电子显微镜、热重分析仪、傅里叶红外光谱仪研究了聚酰亚胺纤维(PI)、聚芳酯纤维(PAR)Vectran■、聚芳酯纤维(PAR)Yokolar■和芳纶Ⅲ纤维在200℃~350℃高温下处理一定时间后的表面形貌、拉伸性能、化学结构变化。结果表明:PI、Vectran?、Yokolar■和芳纶Ⅲ单纤维拉伸断裂应力分别为3.3 GPa、4.0 GPa、3.9 GPa和5.0 GPa,经过200℃~350℃高温条件长时间处理后,PI纤维表面无明显缺陷,其余三种纤维沟槽、颗粒等缺陷结构增多;PI纤维的红外光谱图特征峰没有特别明显的变化,相应官能团未被高温完全破坏,其他三种纤维红外光谱图中特征峰强度有不同程度减弱或消失,有化学键发生断裂;耐热性能PI>芳纶Ⅲ>Vectran■>Yokolar■,质量损失5%时对应的温度分别为529℃、506℃、472℃和445℃;分子链的断裂和表面缺陷增多是纤维力学性能下降的关键影响因素。

有机高性能纤维的研发方向与建议

本文介绍了有机高性能纤维的发展近况和研发方向,其中高强高模纤维包括对位芳酰胺纤维、超高相对分子质量聚乙烯纤维、聚苯并双唑纤维、芳纶Ⅲ、聚酰亚胺及共聚纤维、液晶聚芳酯纤维;耐高温纤维包括间位芳酰胺纤维、聚苯硫醚纤维、聚酰亚胺纤维和聚二唑纤维;抗燃纤维包括酚醛和蜜胺纤维。这些纤维的总研发方向是朝更高性能、低成本、系列化、改进自身不足和扩大应用等发展。由于不同纤维的特点各异,开发历程不同,固此当前和今后研发方向也不一样。

烯碳材料改性有机高性能纤维:制备、性能及应用

有机高性能纤维是全球化纤工业的重要发展方向之一。提升现有纤维力学性能的同时研发新型结构功能一体化的纤维对提升我国在航天航空等领域的国际地位具有重要意义。以石墨烯和碳纳米管为代表的烯碳材料具备优异的力、电、热学等性能,可用于改性传统有机高性能纤维。通过制备不同物化性质的烯碳材料并设计合理的改性方式,可将烯碳材料优异的性能传递到传统纤维中,形成具备更高力、电、热学等性能的烯碳材料改性有机高性能纤维。本文首先综述了烯碳材料改性有机高性能纤维的制备方式,包括烯碳材料的分散与功能化、烯碳材料对有机高性能纤维的改性方法,阐述了烯碳材料改性有机高性能纤维的力、电、热学等性能以及烯碳材料的增强机理,进而总结了烯碳材料改性有机高性能纤维的应用,并对其现存的挑战和未来的发展做出展望。