【摘 要】
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由于国外战争、恐怖袭击事件频发,给建筑结构的爆炸防护能力带来了更为严峻的考验。涂层技术是提高建筑结构抗爆能力有效的方法。聚脲作为一种高性能涂层材料,目前广泛应用于耐磨、防腐、防水、抗冲击等多个领域。然而在爆炸这种苛刻的使用条件下,聚脲的性能仍需进一步提高。将玻璃纤维添加到聚脲中,可以有效改善其理化性能,对其在抗爆领域中的效应及应用的研究具有重要的意义。本文制备了玻璃纤维增强聚脲复合材料（以下简称玻
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由于国外战争、恐怖袭击事件频发,给建筑结构的爆炸防护能力带来了更为严峻的考验。涂层技术是提高建筑结构抗爆能力有效的方法。聚脲作为一种高性能涂层材料,目前广泛应用于耐磨、防腐、防水、抗冲击等多个领域。然而在爆炸这种苛刻的使用条件下,聚脲的性能仍需进一步提高。将玻璃纤维添加到聚脲中,可以有效改善其理化性能,对其在抗爆领域中的效应及应用的研究具有重要的意义。本文制备了玻璃纤维增强聚脲复合材料（以下简称玻纤/聚脲）,采用显微镜观察、傅里叶变换红外光谱分析、动态热机械分析仪、高速液压伺服材料试验机等宏观与微观相结合的研究手段,系统地研究了玻纤长度、用量及偶联剂种类对玻纤/聚脲性能的影响;并在此基础上,通过接触爆炸试验,研究了涂层钢板复合结构的抗爆性能以及涂层的防护机理。主要研究结果有:（1）玻纤/聚脲的性能研究结果表明,玻纤可以阻碍基体裂纹的扩展,并且与聚脲（PU）相比,玻纤/聚脲的N-H基氢键作用增强,脲羰基总氢键化程度增加,宏观上则表现为力学强度的提高;当玻纤长度和质量分数分别为165μm、1.5%时,玻纤/聚脲（PU/L1.5）的力学强度最高,其拉伸强度、撕裂强度和断裂伸长率分别为29.89MPa、128.86MPa、456.67%,;另外,玻纤可以有效限制基体分子链的运动,与PU相比,玻纤/聚脲的Tg向高温区移动,证明材料玻璃化转变需要吸收更多的能量。综合来看,PU/L1.5具有最优异的性能。（2）改性玻纤/聚脲的性能研究结果表明,偶联剂会改善玻纤和基体之间的界面结合情况,提高玻纤对基体分子链的限制作用,从而提高材料的力学强度和动态力学性能,其中KH550的改性效果最好;分析0.01～500s-1应变率下PU/L1.5和KH550改性材料（KH550-PU/L1.5）的拉伸应力-应变曲线,发现两种材料均具有明显的应变率敏感性,且应变率相同时,KH550-PU/L1.5的弹性模量、应力水平和储能能力均高于PU/L1.5,证明KH550-PU/L1.5具有更优异的变形行为;另外,材料的应力水平和储能能力在高应变率(50～500s-1)和低应变率(0.01～1s-1)下的增幅程度是不同的,揭示了其不同的变形机理。（3）爆炸试验研究结果表明,在爆炸载荷作用下,涂层可以通过自身的弥散作用衰减大量的冲击波能量,但由于涂层和钢板之间波阻抗不同,迎爆面涂层对钢板变形起到正向的加载作用,因此迎爆面复合结构的抗爆性能与裸钢板相比并无明显提升;背爆面涂层对钢板变形起到反向的抑制作用,因此背爆面复合结构的抗爆性能要明显优于裸钢板和迎爆面复合结构。另外,由于KH550-PU/L1.5涂层存在玻纤/聚脲界面,经弥散作用可以衰减更多的冲击波能量,因此,背爆面KH550-PU/L1.5涂层复合结构的抗爆性能最佳。
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