论文题目：混杂复合材料的制备与防刺性能研究
摘要：随着人们对于自身安全防护意识的加强,防刺服作为一种个体防护装备也越来越受到重视。碳纤维复合材料机械性能优异,制备成防刺材料不仅拥有优秀的防刺性能,而且有着质地轻、制备简单等特点,因而得到研究人员的关注。但因为碳纤维断裂伸长小,冲击防护中能量吸收少,有关碳纤维防刺复合材料的研究较少。本文将企业生产的匀质碳纤维防刺材料进行分解,将碳纤维复合材料与综纤维素纤维增强复合材料、颗粒涂覆复合材料结合,制备了混杂复合材料,提高了防刺材料的防刺性能和能量吸收性能。主要结论如下:（1）密度梯度复合材料的制备。通过正交试验探究了碳纤维复合材料密度配置、堆叠顺序和堆叠方式对复合材料防刺性能的影响,确定了制备复合材料的最优工艺。结果表明,当防刺复合材料的上层和中层采用4层200 g·m-2的碳纤维织物进行制备,下层采用6层280g·m-2的碳纤维织物进行制备,此时的碳纤维复合材料防刺性能达到最佳。当厚度为2.85 mm时能够抵挡测试刀具的穿刺。通过最优工艺制备的复合材料防刺性能和能量吸收性能得到明显提升。（2）混杂复合材料的制备。利用碱液对泡桐木片进行化学处理得到改性木材,对改性木材再加工得到综纤维素纤维增强复合材料,将其作为中间层与碳纤维复合材料粘接得到综纤维素混杂复合材料。通过测试发现,化学处理改善了木材与环氧树脂的结合性能,经过一定角度螺旋铺叠的综纤维素纤维增强复合材料具有优秀的机械性能,拉伸强度达到171.98 MPa,拉伸模量达到14.55 GPa,将其放置在混杂复合材料的中间层,能够有效延长复合材料裂纹的扩展路径,混杂复合材料在获得优秀防刺性能的同时,能量吸收性能显著提高,其中单位面密度刺破功提高20%。（3）颗粒涂覆复合材料的制备。将碳化硼颗粒与碳纤维复合材料结合,制备了颗粒涂覆复合材料,探究颗粒涂覆方法、颗粒形状和粒径对复合材料防刺性能的影响。结果表明,通过混合树脂刷涂法在复合材料中加入粒径为1μm的不规则形状颗粒对复合材料防刺性能提升最大。碳化硼颗粒的加入不但增加了材料的韧性,还提高了复合材料能量吸收性能,其中颗粒涂覆复合材料的单位面密度刺破功提升40%。将上述研究的碳纤维复合材料、综纤维素纤维增强复合材料与颗粒涂覆复合材料结合,制备了混杂复合材料。并且参考榫卯结构,对复合材料结构进行设计,得到了方便进行拆卸、加装的结构,使防刺复合材料能够针对不同防护等级、防护需求和应用场合进行变换,有效减少防刺服生产成本和后期维护成本。同时参考各国防刺标准起草了企业防刺材料相关标准,针对不同的适用场合和防护区域添加了更为详细的防护指标。
关键词：密度梯度;综纤维素;颗粒涂覆;混杂;防刺
学科专业：纺织工程（专业学位）
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 防刺服
1.3 密度梯度复合材料
1.4 综纤维素纤维增强复合材料
1.5 颗粒涂覆防刺复合材料
1.6 防刺材料搭接设计
1.7 防刺标准
1.7.1 国内标准
1.7.2 国外标准
1.8 课题研究意义与内容
第二章 密度梯度碳纤维复合材料防刺性能探究
2.1 实验部分
2.1.1 原材料与样品制备
2.1.2 密度梯度复合材料性能测试
2.2 结果分析
2.2.1 不同规格密度梯度复合材料动态穿刺结果
2.2.2 不同规格密度梯度复合材料的准静态穿刺结果
2.2.3 密度梯度复合材料破坏形貌
2.3 本章小结
第三章 综纤维素混杂复合材料防刺性能探究
3.1 实验部分
3.1.1 原材料与样品制备
3.1.2 混杂复合材料性能测试
3.2 结果分析
3.2.1 木材脱胶率
3.2.2 不同材料表面形貌观察
3.2.3 综纤维素纤维增强复合材料拉伸性能
3.2.4 综纤维素纤维增强复合材料准静态穿刺性能
3.2.5 混杂复合材料准静态穿刺性能
3.2.6 混杂复合材料动态穿刺性能
3.3 本章小结
第四章 颗粒涂覆碳纤维复合材料防刺性能探究
4.1 实验部分
4.1.1 原材料与样品制备
4.1.2 颗粒涂覆复合材料性能测试
4.2 结果分析
4.2.1 碳化硼颗粒涂覆对复合材料防刺性能的影响
4.2.2 颗粒涂覆复合材料形貌分析
4.3 混杂复合材料防刺性能
4.4 混杂复合材料结构设计
4.5 企业相关标准的提出
4.6 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 主要结论
5.2 不足与展望
参考文献
致谢