高性能纤维叠层的抗破片冲击性能研究

为了获得高性能纤维叠层防护材料的抗破片冲击性能,设计并开展了弹道冲击试验,对芳纶Ⅲ纤维无纬布和超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维无纬布在不同叠层方式下的复合材料靶片进行研究。结果发现:芳纶Ⅲ纤维无纬布在破片冲击过程中表现出较好的抗剪切性能,UHMWPE纤维无纬布则在破片冲击过程中表现出较好的抗拉伸性能;2种无纬布2:2层数交替叠层方式的复合材料靶片抗破片冲击性能优于3∶3、1∶1、4∶4层数交替叠层方式;芳纶Ⅲ纤维无纬布和UHMWPE纤维无纬布的质量比为1∶2时,其复合材料靶片抗破片冲击性能最佳;迎弹面为芳纶Ⅲ纤维无纬布的靶片比迎弹面为UHMWPE纤维无纬布的靶片具有更好的抗破片冲击性能。研究结果可为个人防弹、防爆等防护装备的结构设计提供实验和理论依据。

芳纶Ⅲ纸及蜂窝的性能研究

实验以自制芳纶Ⅲ纸和聚酰亚胺树脂为原料,制备不同上胶量的芳纶Ⅲ纸蜂窝格壁材料,并制备芳纶Ⅲ纸蜂窝。实验结果表明,芳纶Ⅲ纸的拉伸强度、弹性模量和断裂伸长率均随着树脂上胶量的增加先上升后下降,撕裂度随着上胶量的增加先大幅度下降后缓慢上升,综合力学性能在上胶量为29.80%时达到最优,其中拉伸强度为102.7 MPa,弹性模量为6736 MPa,断裂伸长率为1.78%。芳纶Ⅲ纸蜂窝经过异面压缩破坏后,蜂窝结构的正六边形孔格发生了较小程度的变形,孔格壁产生较小幅度的形变和脱胶现象,表面胶层发生开裂。芳纶Ⅲ纸蜂窝的异面压缩强度实测值与塑性坍塌计算模型所得的理论值对应性较好。

面向实战化的某型北斗设备高性能天线罩设计

为了提高新型北斗装备应对恶劣作战环境的能力,及应对第三代北斗卫星导航系统新信号体制接收需求,设计了某型设备的高性能防弹天线罩,天线罩具备一定的抗毁伤能力,同时兼具某些频段优异的电磁波透波性能。从应用需求、材料、电磁、力学等方面解析了天线罩的全设计流程,通过理论、仿真及试验等多维技术手段验证了设计方案的可行性,并实现了该型防弹天线罩的实战化应用。

苯并咪唑杂环改性芳纶的结构与性能

采用X衍射仪、强力仪、热失重仪及动态热分析仪等研究了K49、PABI及2种芳纶ⅢF3-1和F3-2的结晶性能、力学性能、热性能、动态热机械性能及热氧老化性能等,并根据结果分析了芳纶结构对性能的影响。力学性能分析结果显示,杂环结构的引入大幅度提高了纤维的强度和模量,F3-1、F3-2和PABI的干纱强度较K49分别提高61.2%、70.5%和67.2%。热氧老化实验表明,在250℃下经192 h老化后,K49、F3-1、F3-2和PABI的强度保持率分别为30%、78%、80%和68%,说明杂环结构的存在提高了纤维的热氧化稳定性。杂环结构的引入导致结晶度、初始热分解温度和玻璃化转变温度有所降低,但DMA的结果显示,杂环芳纶在200℃以内的动态模量较K49高出很多。

芳纶Ⅲ与芳纶Ⅱ防弹性能研究

选用两种不同型号芳纶,通过单向复合工艺分别制造成靶板。以NIJⅢA标准通过弹道试验,测试出两种靶板的弹坑凹陷深度与子弹穿透层数差异,并进一步通过测试两种芳纶SEA值比较其防弹性能差别,结果表明,芳纶Ⅲ抗弹性能比芳纶Ⅱ提高近30%。最后讨论了纤维力学性能对其防弹性能的影响,指出更高的拉伸强度和断裂伸长率是芳纶Ⅲ抗弹性能更优的主要原因,并预测芳纶Ⅲ的抗弹性能还有进一步提升的空间。

新型芳纶纤维复合材料用于制造毫米波天线罩的研究

为弥补现有毫米波天线罩战场防护性差的缺点,根据毫米波天线罩的特点,在适用于制造毫米波天线罩的通用材料(E玻璃纤维、石英玻璃纤维复合材料)及新型材料(芳纶纤维复合材料)之间进行理论及试验比较,得出适合于制造具有防弹能力的毫米波天线罩的材料,并对使用该材料的天线罩在防护性、电性能和生产性等方面的性能提升做出评估。

塑化拉伸对芳纶Ⅲ结构性能的影响

芳纶Ⅲ主要采用湿法纺丝,在纺丝成形过程中须经过凝固浴,常采用一凝和二凝凝固成形,其中二凝塑化拉伸比对芳纶Ⅲ的结构及性能有显著影响。对二凝拉伸比进行了系列试验,通过X射线衍射、声速取向度、干纱及浸胶丝力学性能对比分析了凝固浴拉伸对芳纶Ⅲ结构与性能的影响。

芳纶Ⅲ单向纤维增强复合材料测试方法研究

芳纶Ⅲ单向纤维增强复合材料由于其优良的力学性能,在航空航天、军事及个体防护装备等领域中应用广泛,因此采用合理的手段准确测试出芳纶Ⅲ单向纤维增强复合材料的力学性能变得十分重要。本文对芳纶Ⅲ单向纤维增强复合材料的拉伸性能、弯曲性能、压缩性能以及层间剪切性能进行测定,采用正交试验的方法,通过控制不同的测试条件(例如试验速度、试样尺寸、夹具尺寸等),分析不同测试条件对芳纶Ⅲ单向纤维复合材料测试结果的影响,以得到更为准确合理的力学性能试验方法。

杂环芳纶毛丝成因研究

纤维毛丝一方面影响其织造性能,另一方面导致机织物缺陷增多。通过研究芳纶Ⅲ的原材料单体纯度、聚合液过滤器精度、聚合液脱泡时间、纤维凝固浴温度、纺丝导辊粗糙度对纤维毛丝的影响,得到结论:原材料杂质对芳纶Ⅲ毛丝影响显著;聚合液过滤精度越高,纤维毛丝越少;聚合液脱泡时间延长有利于提高纤维毛丝合格率;凝固浴温度太高,对纤维毛丝具有负作用;导辊设备越光滑,对纤维磨损越小,纤维毛丝越少。研究结果对指导纤维生产,提高产品质量具有重要意义。

芳纶Ⅲ纤维增强复合材料老化测试方法研究

芳纶Ⅲ纤维增强复合材料在航空航天、军事及个体防护装备等领域中应用广泛,在使用和贮存过程中材料会受到温度、水、化学物质及紫外线等因素的影响,这些影响因素会不同程度地导致材料性能的劣变,甚至会导致其丧失原本的功能。采用热老化实验箱、温度冲击实验箱和氙灯老化实验箱对芳纶Ⅲ纤维增强复合材料进行人工加速老化实验,以模拟材料在应用场景中受到环境条件的影响。结果表明,在芳纶Ⅲ纤维增强复合材料人工加速老化实验中,应根据材料的实际应用场景选择合适的老化时间、温度、湿度、辐照度等条件,适当延长老化时间可以提高测试结果的稳定性;而老化后的芳纶Ⅲ纤维增强复合材料进行16 h以上的状态调节时间可以减少测试结果的分散性;通过氙灯老化实验,发现树脂基体力学性能受到温度的影响相对较大,而芳纶Ⅲ纤维对光和水分更敏感。通过分析不同老化测试条件对芳纶Ⅲ纤维复合材料测试结果的影响,为科学合理选择相应的老化测试方法提供依据。