【摘 要】
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随着奥运会、全运会等国内外各大体育赛事的熏染和各种运动短视频的推广,我国民众的体育锻炼热情也越来越高涨。但体育运动当然也避免不了人体伤害,如在日常长跑、篮球运动等摔倒扭伤,都会造成人们身心上痛苦的煎熬和日常生活的不便。现在人类自身保护意识的日益增强,大家对于日常生活的防护材料关注度和需求也增加了。而柔性的防护复合材料因为其体质轻,柔韧性好等优势,成为了日常防护材料领域的研发热门。国内出现了聚氨酯弹
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随着奥运会、全运会等国内外各大体育赛事的熏染和各种运动短视频的推广,我国民众的体育锻炼热情也越来越高涨。但体育运动当然也避免不了人体伤害,如在日常长跑、篮球运动等摔倒扭伤,都会造成人们身心上痛苦的煎熬和日常生活的不便。现在人类自身保护意识的日益增强,大家对于日常生活的防护材料关注度和需求也增加了。而柔性的防护复合材料因为其体质轻,柔韧性好等优势,成为了日常防护材料领域的研发热门。国内出现了聚氨酯弹性体材料与高性能的化纤面料复合来研制柔性防护材料,此类材料在具备可穿戴的同时具备一定的抗冲击性能。本课题借鉴弹性体与高性能纤维织物复合的设计思路,设计制备以有机硅改性聚天冬氨酸酯聚脲为基体,芳纶织物为增强体的柔性防护材料。通过端环氧基聚硅氧烷改性制备耐高温、柔韧性优良的聚天冬氨酸酯（PAE-S）聚脲,借助红外、热失重、DSC、AFM、DMA等测试分析不同软硬段比、不同分子量的聚硅氧烷（PDMS）对PAE-S聚脲微观形貌结构、力学性能、热性能的影响规律,最后对芳纶/PAE聚脲复合材料的服用性能以及抗低速抗冲击性能进行了测试,为抗冲击防护材料结构优化、损伤评估以及抗冲击性能规律探索提供重要的理论依据和实验支撑。主要研究内容如下:（1）有机硅改性PAE聚脲性能研究。通过红外和热失重测试,调控PDMS分子量,研究了有机硅改性制备的PAE-S聚脲分子结构和热稳定性。在此基础上借助DMA、AFM、DSC以及力学性能测试探究不同分子量PDMS、不同硬段百分数对PAE聚脲的影响规律,获得性能最佳的优选软硬段比与合适分子量的PDMS。（2）芳纶/PAE聚脲复合材料的制备及服用性能研究。通过“刮涂-干燥”的方式制备了芳纶/PAE聚脲复合材料,研究分析了芳纶/PAE聚脲复合材料的重量、厚度等基本性能及其服用性能。研究结果表明在不明显影响材料透气的前提下保持了较好的柔韧性;芳纶织物加入PAE-S聚脲以后复合材料顶破性能相比于纯织物提高了约50%,复合后的材料不论是经纬向,其拉伸强度提高了约32%-44%。（3）芳纶/PAE聚脲复合材料抗冲击性能研究。对制备的防护复合材料进行抗低速冲击实验。通过对冲击后复合材料表面形貌的分析,揭示复合材料在受到低速冲击时的能量耗散机制。结果表明在不同冲击条件下加入了改性PAE-S聚脲的复合材料变形和损伤都有所减少,说明在受到外力时PAE-S聚脲基体一方面承担了一部分载荷,另一方面阻止了纱线的滑移使织物中的纱线更好的结合在一起。同时通过改变不同铺层角度（0/0/0°、0/45/0°）和结构设计来进一步优化材料的抗冲击性能。最后,对复合材料进行了地面反作用力的实验,加入了改性PAE-S聚脲的试样在落地时的垂直速度、爆发力方面都有所改善,在一定程度上能够降低被防护材料所受的的损伤,具备一定的防护性能。
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