剪切增稠液-碳纤维复合材料的制备与性能研究

摘要

传统的防护材料具有质量重，体积大，不灵活，只能防护胸腹等人体主要部位的缺点，越来越不符合当代战争的需求。因此急需一种新型的，具有质轻柔软以及良好的防护性能的柔性防护材料。
　　针对这种需求，本课题分别制备了剪切增稠液(STF)—碳纤维复合材料。其中，分别对分散相粒子纳米SiO2进行了粒径、透射电镜、红外以及XRD测试，分析其粒径的大小、形状、粒径分布、官能团以及物相等情况;采用机械搅拌法和超声分散法制备STF，通过AR2000ex型流变仪测试STF的流变性能，并分析其影响因素;采用静态浸渍法制备STF-碳纤维复合材料，分别对其进行防护性能测试，通过扫描电镜观察测试前后纤维织物的微观形貌。
　　测试结果表明:(1)纳米SiO2为非晶态，粒径约为50nm，表面含有大量的羟基，单分散性很差，团聚现象严重;(2)制备的STF具有良好的流变性能，且SiO2质量分数、分散介质以及温度对流变性能均有影响;(3) STF-碳纤维复合材料的防刺性能要优于纯碳纤维织布，10层复合材料的防护性能与16层纯纤维织物相当，且前者的质量与柔韧性要远好于后者，纤维之间的摩擦力在防刺过程中起着主要作用。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 本课题研究的目的及意义

1．2 剪切增稠液(STF)简介

1．2．1 剪切增稠效应

1．2．2 剪切增稠机理研究现状

1．2．3 剪切增稠液流变性能的影响因素

1．2．4 剪切增稠液的制备

1．3 高性能纤维简介

1．3．1 高性能纤维的特点

1．3．2 STF-高性能纤维复合材料的防护机理

1．3．3 主要高性能纤维介绍

1．4 剪切增稠液在人体防护材料方面的研究及应用现状

1．4．1 剪切增稠液在人体防护材料方面的研究

1．4．2 国内外研究现状

1．5 本课题的研究内容和创新点

1．5．1 本课题的研究内容

1．5．2 本课题的创新点

2 实验内容

2．1 实验流程

2．2 实验原料及仪器设备

2．2．1 实验原料

2．2．2 仪器及设备

2．3 剪切增稠液(STF)的制备及性能表征

2．3．1 纳米二氧化硅的表征分析

2．3．2 剪切增稠液(STF)的制备

2．3．3 剪切增稠液的分散性测试

2．3．4 剪切增稠液的流变性能测试

2．4 软体防护材料的制备与表征

2．4．1 软体防护材料的制备

2．4．2 软体防护材料的形貌表征

2．4．3 防护材料的柔韧性能评价

2．4．4 软体防护材料的防护性能评价

2．5 本章小结

3 剪切增稠液的制备工艺及性能研究

3．1 剪切增稠液制备工艺分析

3．1．1 剪切增稠液制备工艺的选择

3．1．2 分散剂的选择

3．1．3 分散时间的确定

3．2 剪切增稠液的流变性能测试分析

3．2．1 剪切增稠性能测试分析

3．2．2 可逆性测试分析

3．2．3 稳定性测试分析

3．2．4 触变性测试分析

3．3 影响剪切增稠液的流变性能的因素分析

3．3．1 分散相粒子浓度

3．3．2 分散介质

3．3．3 温度

3．4 本章小结

4 软体防护材料的制备及性能研究

4．1 软体防护材料的制备工艺研究

4．2 软体防护材料的柔韧性研究

4．3 软体防护材料的形貌分析

4．3．1 软体防护材料的微观形貌分析

4．3．2 软体防护材料穿刺后的形貌分析

4．3．3 软体防护材料的防刺机理分析

4．4 软体防护材料的防刺性能评价

4．5 软体防护材料的防刀割性能分析

4．6 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学位论文情况

致谢