专业论文---防弹材料.doc

超高分子量聚乙烯纤维由于其优越性被用于防弹材料中,各国也在发展技术克服它的不足。高性能纤维得到了不断发展创新,目前已进入了一个高速发展阶段。我国企业也应抓住机会发展技术,在此领域上有更长远的发展。关键词超高分子量聚乙烯纤维、防弹材料、应用前景引言传统钢制防弹材料的防护水平能满足使用要求,不过重量和刚性严重降低了此类材料在使用中的舒适性,、纤维合成与纺丝工艺的发展,高性能纤维得到了不断发展创新,目前已进入了一个高速发展阶段,用高性能纤维材料制成的防弹材料质轻、柔韧性好、防护效果佳,近年来,各国用高性能纤维材料开发出了各种软式、软硬复合式防弹衣和防弹头盔。。与芳纶相比,UHMWPE纤维具有更高的强度、模量、比强度、比模量及声波传递速度,,上述几个指标越高,纤维的防弹性能越好超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)也称UHMWPE纤维,是继碳纤维、Kevlar纤维之后的第三代高性能纤维。1979年由荷兰DSM公司生的Dyneema(迪尼玛)纤维,是世界上第一种超高分子量聚乙烯纤维,此后各国相开发了多种超高分子量聚乙烯,如:美国联合信号公司(AlliedSignal)Spectra三井石油化的Tekmilon等。国内对UHMWPE纤维的研究开发工作,始于20世纪的80年代初期,经过几十年的研究开发,国内已经形成了多家UHMWPE纤维生产厂家。由于UHMWPE纤维具有低密度、高比模量、高比强度、良好的能量吸收性能等优点,UHMWPE纤维出现后打破了芳纶纤维在防弹材料领域的垄断地位,并有逐渐取代芳纶防弹纤维的趋势。UHMWPE纤维增强复合材料的准静态力学分析蔡忠龙和冼杏娟对UHMWPE纤维增强复合材料的力学行为进行了一系列研究。UHMWPE纤维增强复合材料的轴向压缩性能较低,即使处理后的sK66/(sK66是UHMWPE纤维的商品名)。试样受压缩达70%极限荷载时开始产生塑性形变,并逐渐增大,出现剪切破坏,直至试样失效,但并不断开。这类材料压缩破坏的主要机理是UHMWPE纤维受压失稳弯折界面脱粘。此外,UHMWPE纤维增强复合材料的弯曲性能也很低,如处理后的SK66/环氧复合材料的弯曲强度最高只有150MPa,约为拉伸强度的1/7。在弯矩作用下,受压部分的承载超过SK66纤维的压缩强度时,纤维失稳,从而导致分层;受拉部分由于纤维与树脂的脱粘产生分层。逐层失效,最后韧性弯曲破坏。受弯分层是这类材料主要弯曲破坏机理。冼杏娟等人进一步研冗了UHMWPE纤维增强复合材料的断裂韧性和裂缝扩展,。她们采用三点弯曲加载方式,试样单边缺口,缺口长度(a)和试样宽度(w)之比为03,用长焦显微镜观测拍摄变形和断裂裂缝的扩展。实验表明:LDPE基体较环氧基体有更高的断裂韧性,因而能吸收更多的能量。LDPE基体在弯曲荷载达到临界值时,裂缝顶端钝化,在裂缝附近受剪部位,纤维脱粘而发白。若采用单向UHMWPE纤维增强树脂,试样中纤维垂直于缺口方向会出现裂缝增长;采用I胁UHMWPE纤维正交编织布增强树脂,试样的缺口顶端会出现钝化,累积