UHMWPE纤维复合材料防弹机理和性能

以立方体弹片作为冲击体,对UHMWPE纤维复合材料进行了大量的弹道冲击实验;基于实验结果和冲击波理论,研究了UHMWPE纤维复合材料受冲击时的表观破坏形态和微观损伤机理以及靶板面密度、冲击速度、冲击方式等因素对材料防弹性能的影响规律。

UHMWPE纤维/LDPE复合材料防弹性能及机理研究

本文探讨了用超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维增强低密度聚乙烯(LDPE)复合材料的防弹性能,研究了不同基体含最对复合材料防弹性能的影响。实验证明,UHMWPE纤维/LDPE复合材料具有较好的防弹性能,其最佳的基体含量在26％左右。同时,本文还通过分析防弹片材的断裂区域及复合材料的防弹机理确定了弹丸的变形情况和靶片“背凸”在防弹作用中的贡献。

水性聚氨酯/UHMWPE纤维防弹复合材料无纬布预浸料成型工艺研究

本文比较了纤维预浸料不同结构形式与防弹性能的关系,并详细研究了水性聚氨酯/UHMWPE纤维防弹复合材料的含胶量、面密度和叠层方式等预浸工艺参数对材料防弹性能的影响,结合弹道实验分析了各因素作用的机制。

UHMWPE防弹复合材料正交试验设计与分析

铺层结构和成型工艺是影响超高分子量聚乙烯(ultra-high molecular weight Polyethylene,UHMWPE)纤维复合材料弹道防护性能的重要因素。为评估各因素对UHMWPE纤维复合材料防弹性能的影响程度,基于正交试验设计建立了铺层角度以及包括温度、压强、时间三个热压成型工艺条件下的4因素3水平正交表并进行了9组弹道极限试验。通过对试验结果进行极差和方差分析表明,各试验因素对弹道防护影响程度由大到小依次为铺层角度、成型时间、成型压强和成型温度。此外,研究发现:[(0°/90°)_(2)]_(2n)和[(-45°/45°)_(2)]_(2n)铺层复合材料弹道冲击吸能体现为多破坏模式协同耗能,而[(0°/90°)_(2)/(-45°/45°)_(2)]n准各向铺层复合材料的弹道冲击吸能体现为单一破坏模式耗能;综合考虑防弹性能和成本确定的最优组合为成型温度120℃、压强25 MPa、时间20 min,铺层角度[(0°/90°)_(2)]_(2n)。

基于神经网络的UHMWPE复合材料防弹性能

提出了一种基于神经网络的弹道实验数据处理方法,建立了UHMWPE纤维复合材料防弹性能分析的BP神经网络模型,并基于模型研究了靶板的面密度、弹片的冲击速度、冲击方式等因素对材料防弹性能的影响。

西门子LOGO!在UHMWPE纤维无纬布绕制机上的应用

介绍西门子LOGO!控制器及以其为核心构建的UHMWPE纤维防弹片无纬布绕制机的自动控制系统。

软质防弹衣中减凹陷材料和防弹层结构的研究

本论文为实现软质防弹衣的轻量化,并减轻子弹冲击对人体造成的非贯穿性损伤,设计了一种新型的减凹陷片和防弹层叠层方式,并通过弹道测试系统进行打靶测试。结果表明:相比单一的减凹陷片材料,采用复合材料加强的减凹陷片,其减凹陷效果更好,并且,复合材料与减凹陷材料的组合方式影响减凹陷效果;防弹层采用防弹单元面密度阶梯递减的叠层方案,能减小软质防弹衣中防弹层的面密度,实现防弹衣的轻量化,并且,防弹层面密度减小的同时,防弹衣的凹陷值不会增大,大幅度提高了软质防弹衣的防弹性能。

帝斯曼公司合作伙伴评估其UHMWPE纤维的可回收性

帝斯曼公司于2021年1月7日表示,其已经与清洁技术公司Clariter达成合作关系,寻求基于帝斯曼公司的超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)纤维的产品化学回收解决方案。Clariter公司在波兰的试验工厂用帝斯曼公司的UHMWPE纤维制成的绳、网和防弹材料等试样进行了测试,测试结果符合预期,证明了这种纤维的可回收性潜力。

帝斯曼合作伙伴评估其UHMWPE纤维的可回收性

帝斯曼公司于2021年1月7日表示,它已经与卢森堡Clariter公司达成合作关系,寻求基于帝斯曼超高分子质量聚乙烯(UHMWPE)纤维的化学回收解决方案。Clariter公司在波兰的试验工厂用UHMWPE纤维制成的绳、网和防弹材料等样品进行了测试,测试结果是积极的,证明了这种纤维的可回收性潜力。

纤维复合材料在装甲防护上的应用

反装甲武器威力的飞速发展,迫使装甲防护材料必须具备轻质高强、优异的防弹性能及耐疲劳等性能。本文首先阐述了在装甲防护上纤维复合材料的优点和防弹机理,其次介绍了国外复合材料在装甲防护上的研究应用现状和新型研制技术,主要包括玻璃纤维、芳纶纤维、UHMWPE纤维以及PBO纤维等复合材料,然后介绍了我国纤维复合材料的研究及应用现状。最后结合我国目前的研制情况,提出了复合材料装甲的研究发展方向。

辐照改性对超高分子量聚乙烯防弹性能影响的研究

本文通过电子束辐照和紫外光辐照的方式,对超高分子量聚乙烯纤维进行了一系列改性处理,对比不同辐照工艺下纤维各项性能的变化,发现紫外光辐照处理对纤维的力学性能影响较小,界面性能提高更加明显。分别确定两种辐照工艺后,通过V50防弹测试,分析辐照改性对超高分子量聚乙烯纤维防弹性能的影响。

超高分子量聚乙烯纤维及其复合材料的热氧老化行为

通过傅里叶变换红外光谱仪、差示量热扫描仪、动态热机械分析仪、万能强力试验机及扫描电镜测试手段探究超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维及UHMWPE纤维/氢化苯乙烯-丁二稀-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)复合材料的热氧老化机理,系统分析老化温度对UHMWPE纤维及其复合材料的结构和热性能、界面性能、机械强度和防弹性能的影响。研究结果表明:老化后的UHMWPE纤维机械性能与热氧老化温度密切相关,经高温热氧老化后拉伸强度显著下降,但纤维结晶结构基本不变;UHMWPE纤维/SEBS复合材料在70℃和90℃热氧老化336 h后纤维与树脂界面已发生破坏;在90℃热氧老化672 h后,UHMWPE复合材料弯曲强度和弯曲模量分别下降了28%和49%;然而,在50℃、70℃及90℃下热氧老化1344 h后,UHMWPE复合材料防1.1 g标准模拟破片的弹道极限速度v_(50)保持率均高于95%。

防弹衣史话

第一代防弹衣古代战争中,人们使用大刀、长矛、弓箭等冷兵器作战,会使用盔甲来保护身体,身披金属战袍的骑士,冷兵器自然很难伤害他们。自从战争中出现火枪,这种情况就发生了变化,为防止热兵器的伤害,需要重达30～40公斤的甲胄,坦白说带上这样重的防护,士兵连走路都困难,更不用说去完成各种作战任务。因此,在热兵器时代,人们逐渐放弃使用甲胄。但是人们并没有放弃对身体防护装备的追求。第一次世界大战中。

聚酰亚胺/超高分子量聚乙烯纤维混杂增强复合材料防弹性能

针对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维增强防弹复合材料背部凸起(BFS)较高的不足,本研究充分利用聚酰亚胺(PI)纤维耐高温、高模量的优势,制备了一系列PI和UHMWPE纤维混杂复合材料靶板,研究了混杂靶板的铺层结构和混杂比例对比吸收能(SEA)值和背部凸起(BFS)值的影响,分析了混杂靶板防护作用机制。结果显示:PI纤维的使用可以在不影响SEA值的情况下有效限制BFS值,其中两极铺层结构(H3、UHMWPE/PI)和夹芯铺层结构(H4、PI/UHMWPE/PI)表现出混杂正效应,两种结构的SEA值和BFS值分别可达193.2 J·m^(2)/kg,17.40 mm和208.9 J·m^(2)/kg,17.77 mm,表现出优异的防弹性能。

纬编双轴向织物复合材料的弹道冲击响应

对深冲成型的防弹制品,纬编双轴向织物具有良好的加工特性,可使最终产品既没有搭缝又能避免形成褶皱。研究UHMWPE纤维双轴向织物复合材料在弹道冲击作用下的响应特征,发现这种织物结构增强的复合材料与其它结构形式增强的复合材料的弹道冲击响应基本类似,但又有其特殊性。

超高分子量聚乙烯纤维增强防弹复合材料研究进展

介绍了超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维的特点、种类及编织结构,分析了UHMWPE纤维复合材料的防弹机理,总结了UHMWPE纤维的编织结构、树脂基体性能、界面性能等因素对防弹性能的影响,归纳了UHMWPE纤维防弹复合材料的优缺点,并对UHMWPE纤维复合材料的发展进行了展望。

复合膜材料制备防弹插板的防弹性能研究

目前,无论是国外的高端防护产品,还是国内的中低端防护产品,UHMWPE纤维应用于硬质装甲、软质装甲和头盔的机械和弹道性能已经进入了停滞期,应用上遇到了难以逾越的瓶颈,主要问题有:(1)纤维中的溶剂无法彻底清除,纤维蠕变较大,(2)纤维无纬布制备时复杂的整经工艺易造成纤维断丝、扭曲、缠绕打结、排列不均匀等,外力传导性差,纤维强度和模量利用率低,(3)纤维无纬布用胶量大,导致在应用于一些防弹结构件如头盔时,刚性不足、背凸较大.

防弹衣、防弹头盔视界

防弹材料内窥 防弹衣使用的材料由早期的钢、锰钢合金，发展到防弹尼龙加铝片或陶瓷片，到高强度尼龙纤维和凯夫拉材料．再到超高分子量聚乙烯（UHMWPE）纤维，不但防弹农材料有了很大实破．防弹衣的性能也在不断电跃。要了解防弹衣产品，还是先从防弹材料入手吧。目前．我国采用的软质防弹材料主要有以下几种——

Synthesis and properties of ultrahigh molecular weight polyethylene/WS_2 nanoparticle fiber for bullet-proof materials

Ultrahigh molecular weight polyethylene (UHMWPE)/WS2 nanoparticle fibers were prepared by adding WS2 nanoparticles treated by coupling agent in the precursor solution of UHMWPE. The influence of WS2 nanoparticles on the microstructure and properties of UHMWPE fibers was characterized by SEM, TGA, mechanical property measurement and bullet-shock test. The results showed that WS2 nanoparticles can be uniformly dispersed in the UHMWPE fiber. After incorporating of WS2 nanoparticles, UHMWPE fibers became stiffer and tougher than the pristine ones. Particularly, the modulus of the fiber increased from 1203 to 1326cN/dtex. Furthermore, UHMWPE/WSfibers showed an improved thermal stability.