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超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维织物凭借着高强、轻质、耐冲击、耐腐蚀、耐磨损等优良特性被广泛应用于制各个人防护装备。其中,UHMWPE纤维单向布(UD布)中的纤维不存在屈曲现象,是制备软质防弹衣的重要材料。 本文采用UHMWPE纤维UD布为原料,采用层压成型工艺制备了UHMWPE纤维层压复合材料,研究了层压成型工艺对于复合材料力学性能的影响。同时,采用实验和模拟的方法研究了成型过程中复合材料内部的温度变化。另外,研究了复合材料成型温度、陶瓷厚度、多层陶瓷结构对于复合材料与陶瓷组合防弹板防弹性能影响。 结果表明:(1)随着成型温度提高,层压复合材料的拉伸强度逐渐下降,层间粘结性能逐渐提高。在层压温度90℃,层压压力6MPa,层压时间25min制备的复合材料拉伸强度最高,为431.97MPa。DSC结果显示,随着热压温度由80℃提高到120℃,UHMWPE纤维结晶度由83.98%下降到77.06%。(2)在温度场研究中,温度的实测值和模拟值最大温差为12.31℃,实验和模拟结果拟合较好,通过模拟结果可以有效预测成型过程中复合材料内部的温度分布。(3)对组合防弹板防弹性能研究发现,当陶瓷厚度大于6mm时,复合材料中UHMWPE纤维的抗拉强度才能得到有效地发挥。同时,热熔胶粘结的多层陶瓷结构能够提高组合防弹板的抗多次击打能力。