细菌纤维素基柔性防护材料的制备与性能研究

来源 :南京理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:abcdefg1987
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
剪切增稠液是一种在低剪切速率下拥有高流动性,在高剪切速率下具有硬化特性的柔性防护的材料,其在抗冲击防护方面具有较强的优势。依据目前两种剪切增稠体系(颗粒粒径在微米量级以下的胶体体系剪切增稠液(STF)和非布朗颗粒体系剪切增稠液(DSTF)),本文制备了以SiO2为分散相,以PEG为分散介质的STF和以精细玉米淀粉颗粒为分散相,以纯水或氯化铯溶液为分散介质的DSTF。结合本课题组对BC材料研究的相关优势,分别制备了STF-BC复合材料和BC-DSTF复合材料;采用SEM、TEM、XRD、DLS等方法对分散相颗粒进行了表征;使用流变仪对剪切增稠液的相关流变性能进行了表征;使用自制的落锤机对STF-BC复合材料的防刺性能进行了测试;采用自行设计的弹道发射系统对BC-DSTF的宏观防护性能进行了表征。具体工作包括以下几个方面:(1)采用机械搅拌和超声联用的方法,制备出了STF剪切增稠液,结合DLS的分析结果,对制备工艺进行了优化。使用MCR302型流变仪对STF进行流变性能表征,结果显示:分散相的质量分数越大,剪切增稠效果越强,分散介质的分子链长越长,剪切增稠效果越明显(PEG600>PEG400>PEG200);在此基础上,结合实际使用温度,确定了STF剪切增稠液制备参数(分散介质:PEG400,分散相质量分数28wt%),流变结果表明:在此基础上制备的STF不仅具有优异的剪切增稠性能,稳定性和可逆性皆优,剪切增稠粘度可达50 Pa·s。(2)采用原位调控的方法,通过添加海藻酸钙模板胞外调控制备出了平均孔径为30μm具有三维结构的多孔BC膜,将多孔BC膜浸渍到STF中得到STF-BC复合材料。使用落锤机对STF-BC进行防刺性能表征,结果表明:相对于STF-Kelvar材料,STF-BC对于STF的保有量高达69%,远远高于STF-Kelvar的11%;STF-BC的柔韧性佳,弯曲角为85°超过STF-Kelvar的45°;STF-BC的防刺性能优异,当落锤动能为8J时,6.11mm的STF-BC的防刺性能甚至超过了5.76mm的STF-Kelvar复合材料。(3)基于对“Jamming”机理的研究,在剪切的作用下DSTF剪切增稠液有可能发生“Jamming”行为,而分散相颗粒间的摩擦力直接影响“Jamming”行为的发生和强度。在此基础之上,以增强摩擦力为思路,通过向DSTF体系中添加BC/SiO2粗糙纤维制备出BC-DSTF复合材料,采用MCR302型流变仪对DSTF和BC-DSTF剪切增稠液进行流变性能表征,结果表明:由于粗糙纤维的加入,相对于DSTF,BC-DSTF的临界剪切速率?c大幅下降,剪切增稠粘度ηjam大幅增加。自行设计并订制了发射动能为90J的弹道发射系统,使用该系统对DSTF和BC-DSTF进行了宏观防护性能测试,结果显示:分散相体积分数均为43%的DSTF和BC-DSTF,5cm厚的BC-DSTF可以达到9cm厚DSTF的防护效果,在应对90J的冲击能量时,5cm厚的BC-DSTF剪切增稠液能够将法向压强降低到人体承受的安全范围,弹道测试结果表明BC-DSTF复合材料在个体防护领域具有巨大的应用潜力。
其他文献
随着汽车、高铁、建筑等行业对轻量化材料的持续需求,聚合物微孔发泡材料近年来引起了人们广泛的关注。聚合物微孔发泡材料是一种可以保持自身必要机械性能的前提下实现聚合物材料轻量化的一种新型材料,其性能主要取决于聚合物基体材料的性质以及自身的泡孔结构。聚碳酸酯(PC)是一种性能均衡且优异的通用工程塑料,拥有出色的热稳定性、尺寸稳定性以及机械强度,在照明、汽车、玻璃等行业中被大量使用。本文以超临界二氧化碳(
从20世纪60年代开始,随着半导体技术的迅速发展,让人们掌握了控制电子传输的手段。通过控制掺杂,可以调节半导体的电子带隙,电子的流动特性较容易被操控。半导体的发现给人们
方钢管鸟嘴式焊接具有造型美观、横向受荷面小、节点刚度大、结构承载力高等优点,在桥梁、房屋、海洋等结构中具有较好的应用前景,但在循环荷载作用下的疲劳性能尚不明确,相
随着教育与科技的融合,我国的教育事业不断创新发展,学生对知识的学习已经不局限在课堂,为了促进教育内容、教学手段和方法更加现代化,许多高校推行了翻转课堂的新型教学模式
间位芳纶纤维(PMIA)纸具有高强力、柔性、阻燃性和耐腐蚀性,广泛应用于电子电器绝缘部件和航空航天工业。本文提出利用低温氧等离子体处理和化学镀银技术相结合的方法,以绝缘
对于水中有机物污染的问题,常规的处理方法有:生物法、化学氧化法、吸附法等。在这些处理技术中,光催化技术具有高效、低能耗、操作简便、反应条件温和、应用范围广、可重复
电解水是低成本、无污染、产量丰富的制取氢能源的有效方法。电解水过程包括电解水析氢和电解水析氧两个反应过程。其中,电化学析氧反应(OER)涉及4电子(4e-)传输,动力学缓慢,是电解水制备氢能源的决速步骤。而钴硫化合物(Co-S)中的钴(Co)元素因其3d轨道电子排布的一个低自旋电子接近于e02g的填充状态,而有利于OER催化反应的电子传输,经常被应用于OER电催化反应。但Co-S化合物作为电催剂用
随着社会生产力的发展及人民生活水平的提高,纺织品的意义已从防寒保暖拓展到健康环保等功能,植物染料以其生态、绿色、环境友好等优良特性再次受到人们的关注和推崇,广泛应
集中供热作为提高能源利用率,降低燃料污染排放物的供热方式,逐步取代了效率低,污染大的分散供热方式。集中供热管道直埋敷设因其热损失小、使用寿命长和造价低等优势成为集
进入21世纪以来,人类越来越发现自身面临着两大主要挑战:一是能源短缺问题,二是环境污染问题,这两个问题的存在已经严重制约了工业社会的长期性发展。出于自救目的,我们有必