20世纪70年代以来，随着宇航、导弹、原子能、高速运载工具等现代技术的迅速发展，对材料的使用提出了更高的要求。抗冲击防护复合材料的研究，包括装甲车的防弹装甲、人体防护的防弹衣。课题以芳纶立体结构织物为增强体、橡胶为基体制成芳纶织物橡胶基复合材料。按设计模型，在复合材料板中增加具有抗冲击性能的金属钢板和具有缓冲性能的耐高温硅胶泡沫。课题主要研究了间隔型芳纶立体织物的织造、芳纶长丝的表面处理方法及处理前后性能的表征、多元组合抗冲击复合材料的制作、芳纶织物橡胶基层合板和涤纶织物橡胶基层合板的对比性能测试、多元组合抗冲击材料的防弹性能测试。课题选用1500D芳纶1414复丝为原材料，在传统小样织机上织造间隔型三维机织物。三维机织物的织造选择角联锁结构，基础组织为平纹、接结方式为自身接结、单层织物总紧度为92.5%、公制筘号为100。为了充分发挥芳纶高强高模的优异性能，提高芳纶与基体的黏结强度，从而提高芳纶复合材料的性能，需要对芳纶进行表面改性处理。课题采用五种不同的化学处理方法对芳纶表面进行处理，并采用单丝断裂强度、扫描电镜、接触角试验、红外光谱仪分别表征改性前后单丝强度、单丝微观表面形貌、浸润性、芳纶表面基团吸收谱带的变化。为了比较不同材料、不同结构多元组合复合材料的抗冲击性能，课题设计制作了三种板材。制作板材时，织物增强橡胶基复合材料的硫化温度为160℃、硫化时间为15min、压力为5MPa，三维机织物空隙之间增加具有抗冲击性能的金属钢板和具有缓冲性能硅胶泡沫。课题制作的用来对比测试复合材料力学性能的芳纶织物橡胶基复合材料和涤纶织物橡胶基复合材料是用10层平纹织物叠合起来的层压板。选择测试拉伸强度和弯曲强度来表征复合材料的力学性能。通过复合材料拉伸性能测试得出，织物橡胶基复合材料是线弹性材料，芳纶层合板的拉伸应力和拉伸弹性模量远远大于涤纶层合板，涤纶层合板的拉伸断裂伸长率大于芳纶层合板；通过复合材料弯曲性能测试得出，芳纶织物复合材料和涤纶织物复合材料弯曲载荷—位移曲线都是随着应变的增大应力增大到最大值再逐渐减小，芳纶复合材料的弯曲应力和弯曲弹性模量比涤纶复合材料小，芳纶复合材料的弹性更好。多元组合抗冲击防护材料的防弹性能经中国兵器工业防弹器材质量监督检测中心检测，3块靶板都被子弹穿透，但是靶板没有出现分层现象，整体性没有被破坏。测试结果显示，多元组合抗冲击防护材料中芳纶增强材料三维立体结构的设计提高了复合材料的层间剪切性能，硅胶泡沫会发挥一定的吸波作用，2.2mm厚的防弹钢板裁成10mm宽之后由于钢板变为细条状，抗外力剪切能力减弱，因此，防弹性能大大降低。但是，由于复合材料靶板与发泡剂减震体不是一次整体发泡成型，发泡体对钢板无粘结作用，在外力冲击作用下钢板产生移位，因此没有要达到最佳的防弹效果。