防護(hù)裝甲用聚氨酯彈性體的制備與性能研究.pdf

1、在戰(zhàn)爭(zhēng)中,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,極具殺傷力武器不斷地涌現(xiàn),防護(hù)裝甲材料面臨著越來越嚴(yán)峻的挑戰(zhàn),提高裝甲防護(hù)能力的同時(shí)往往導(dǎo)致其重量的提高,因此,研究開發(fā)高防護(hù)能力、低密度、低成本的新型先進(jìn)復(fù)合材料防護(hù)裝甲具有十分重要的意義。
　　本文利用聚氨酯彈性體(TPU)受到高速?zèng)_擊作用時(shí)可以發(fā)生玻璃化轉(zhuǎn)變,同時(shí)吸收大量的能量以及其低密度,低成本的優(yōu)勢(shì),將其用作防護(hù)裝甲材料,設(shè)計(jì)了以TPU為面板,纖維復(fù)合材料為背板的新型復(fù)合材料防護(hù)裝甲。依

2、據(jù)TPU面板防彈性能的主要影響因素,對(duì)其進(jìn)行了結(jié)構(gòu)與配方設(shè)計(jì)。按所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)與配方,采用半預(yù)聚體聚合法合成了一系列的TPU,并利用紅外光譜法和掃描電子顯微鏡分別對(duì)TPU進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征與形態(tài)觀察,同時(shí)研究了硬段含量對(duì)TPU的拉伸性能、形狀記憶性能、特性粘度、耐熱性能以及動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的影響,從而確定了具有最佳防彈性能的TPU的硬段含量。
　　TPU受到彈丸沖擊作用時(shí),在高頻與高壓的作用下,使其軟段相的Tg升高到室溫以上，TPU就會(huì)在瞬

3、間發(fā)生玻璃化轉(zhuǎn)變。同時(shí)由于 TPU在玻璃化轉(zhuǎn)變區(qū)有嚴(yán)重的內(nèi)耗現(xiàn)象,所以有大量的外力用于克服鏈段運(yùn)動(dòng)的內(nèi)摩擦阻力而損失,這就是TPU的防彈機(jī)理。為了獲得高防彈性能的TPU,依據(jù)其防彈性能的主要影響因素,設(shè)計(jì)了以PBA為軟段、MDI-50與BDO為硬段的TPU分子鏈結(jié)構(gòu)。紅外結(jié)果表明,實(shí)驗(yàn)中成功地制備了具有所設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的TPU。而對(duì)TPU的相關(guān)性能研究表明:隨著硬段含量的提高,TPU的拉伸強(qiáng)度、形狀回復(fù)率、黏流溫度、軟段相 Tg以及 TPU在

4、玻璃化轉(zhuǎn)變區(qū)的力學(xué)損耗、動(dòng)態(tài)力學(xué)損耗的最大值均呈現(xiàn)上升趨勢(shì),但 TPU反應(yīng)液的粘度會(huì)急劇升高,TPU的斷裂伸長(zhǎng)率、回彈性會(huì)急劇下降,同時(shí)軟段相的Tg范圍會(huì)顯著變窄。因此,為了獲得優(yōu)異的綜合性能,TPU中硬段含量不宜過高。硬度含量為16.18％的TPU既具有高的拉伸強(qiáng)度、形狀回復(fù)率、黏流溫度,又具有較好的彈性,而且反應(yīng)液的粘度可以實(shí)現(xiàn)均勻涂布。另外,此硬段含量的TPU既具有較高的Tg及較寬的Tg范圍又具有高的力學(xué)損耗及動(dòng)態(tài)損耗模量,在受到