防刺割柔性复合织物的研究

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随着各国对枪支管控力度的加大,现今执法人员、保安人员和军队等人员主要面临着刺刀等尖锐武器的攻击。此外,人们在日常生活的各个领域也面临着被刀具刺伤割伤的危险。因此,防刺割复合织物的开发受到越来越多的关注。现有的柔性防刺服主要是由高性能纤维材料直接制成或者在高性能织物表面浸渍剪切增稠液或涂覆纳米粒子而成,这些方法制备的防刺服的价格普遍高昂很难在民用中普及。本文尝试在常规有机纤维织物上进行无机材料涂层,以期在确保材料防护性能的基础上,设计一种成本低、制备方法简便的防刺割柔性复合织物为广泛的民用提供可能。论文主要研究内容如下:(1)防刺割柔性复合织物胶粘剂的选择。通过实验对比了四种胶粘剂制备的防刺割复合织物的柔韧性和粘结效果,优选出聚丙烯酸酯作为制备防刺割柔性复合织物的胶粘剂。另外还通过准静态防刺性能测试和透气性测试,确定了胶粘剂的最佳配比为聚丙烯酸酯:去离子水=2.5:1。(2)防刺割柔性复合织物制备方法的对比研究。对铺成法和热压法两种制备方法制备的防刺割柔性复合织物进行准静态防刺性能、撕裂、拉伸、刚柔性能测试。结果表明:采用铺成法制备的防刺割柔性复合织物的防刺性能、服用性能和力学性能均优于热压法制备的防刺割柔性复合织物。(3)碳化硅(Si C)颗粒的粒径及涂覆方式对防刺割柔性复合织物的防刺性能影响的探究。通过扫描电镜图观察和动态穿刺性能测试,研究了Si C颗粒粒径和涂覆方式对防刺割柔性复合织物防刺性能的影响。通过单次涂覆可以发现,Si C颗粒的粒径对防刺割柔性复合织物的抗穿刺性存在影响,涤纶/Si C(80目)的复合织物的防刺性能最好,优于涤纶/Si C(60目)和涤纶/Si C(100目)复合织物的防刺性能;动态防刺测试表明,双次涂覆的防刺割柔性复合织物的刺破强力优于单次涂覆的防刺割柔性复合织物的刺破强力。分析了双面单层涂覆(DSSC)方式制备的防刺割柔性复合织物的刺破强力低于采用单面双层涂覆(SSDC)方式制备的防刺割柔性复合织物的原因:一是DSSC方式制备的防刺割柔性复合织物在涤纶织物两侧存在的薄弱点不同,容易被刺刀刺穿;二是DSSC方式制备的防刺割复合织物两侧的Si C颗粒阻碍了织物变形吸能。(4)多层复合防刺柔性材料的组合设计。对单面双层涂覆(SSDC)方式制备的涤纶/Si C(80目),涤纶/Si C(100目)材料进行组合设计。在同一个组合内分别有9层涤纶/Si C(80目)、9层涤纶/Si C(100目)SSDC方式制备的柔性复合织物。通过四种设计方案研制的多层复合防刺柔性材料的抗穿刺性测试表明:在制备多层复合防刺柔性材料时,将涤纶/Si C(80目)防刺割柔性复合织物放在上层的组合方式优于把涤纶/Si C(100目)复合织物放在上层的组合方式。采用80/100/80组合方式制备的多层复合柔性防刺材料具有最佳的防刺性能,在厚度为24.099mm时即达到GA68-2008标准的要求。(5)防割性能测试及防刺防割机理的初步分析。根据ISO13997-2016标准,对SSDC涂覆方式制备的涤纶/Si C(80目)、涤纶/Si C(100目)防刺割柔性复合织物的防割性能进行测试,结果表明SSDC涂覆方式制备的涤纶/Si C(80目)、涤纶/Si C(100目)防刺割柔性复合织物防割性能优异,达到ISO13997 E级。通过动态防刺测试、防割测试、刚柔性测试、透气性测试表明采用SSDC方式制备的涤纶/Si C(80目)柔性防刺割复合织物的防刺、防割性能和服用性能最佳。防刺、防割机理的初步分析表明防刺机理和防割机理存在相通之处,在进行防刺割复合织物设计时应综合考虑这两种机理。对六层SSDC涂覆方式制备的柔性防刺割复合织物的能量耗散模式进行分析,表明此防刺割柔性复合织物的两种耗散吸能方式:一是通过Si C颗粒耗能,二是织物通过拉伸变形耗能。
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