树脂片防刺织物的结构设计与防护性能研究

摘要

在个体防护领域，防刺服的应用受到人们越来越多的重视。目前使用较多的是金属或陶瓷等硬质片材搭建而成的片状或鱼鳞式防刺服。随着高性能纤维在防刺服上的应用，防刺服变得更加轻质贴身。本论文在此基础上将硬质树脂片与高性能织物有效结合在一起构成防刺材料，提高织物的防刺割能力和穿着舒适性。主要研究结论如下： （1）首先，假定各个形状的树脂片面积相同，树脂片层空隙率p一定，计算树脂片之间的空隙宽度w和空隙面积S。比较各个形状树脂片层的w和S值，发现正六边形的w和S最小，即防刺性能最好。确定正六边形树脂片层的详细尺寸，即正六边形树脂片边长、厚度和空隙宽度w分别是5.5mm、1.5mm和0.48mm。 （2 ）由于超高分子量聚乙烯(Ultra High Molecular Weight Polyethylene，简称 UHMWPE)纤维表面呈现化学惰性，UHMWPE织物与树脂片构成的防刺复合材料之间的界面粘结性能低。使用铬酸溶液改善 UHMWPE 织物的表面活性，提高织物与树脂片之间的界面粘结性。 （3）将表面处理后的UHMWPE织物与树脂片通过热熔胶粉末粘结在一起制备防刺复合材料。并对单层复合材料进行准静态刺割实验，发现刀具从织物不同位置刺入时穿刺功不同。树脂片的添加大大增加了织物的防刺能力。刀具从树脂片正中心穿刺时，织物防刺效果最好。多层防刺层叠加后各个位置必须有四层树脂片覆盖。基于此，设计一种叠加方式，六层正六边形树脂片层与两层圆形树脂片层叠加制备的防刺材料具有良好的防刺性能。 （4）理论计算分析刀具作用于织物不同位置时的防刺效果，并与上面实际测量值对比。发现刀具作用在树脂片之间空隙时刀具与树脂片的接触面积最大。但是穿刺过程中，由于织物的拉伸性能，刀具与树脂片的实际作用范围比较小，穿刺功不是最大的。

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