第44卷第3期2023年3月纺织学报JournalofTextileResearchVol.44,No.3Mar.,2023DOI:10.13475/j.fzxb.20220303809超高分子量聚乙烯织物/聚脲柔性复合材料的抗破片侵彻机制刘东炎,郑成燕,王晓旭,钱坤,张典堂(生态纺织教育部重点实验室(江南大学),江苏无锡214122)摘要为研究平纹机织叠层和三维角联锁增强聚脲柔性复合材料的抗侵彻性能,以15mm角联锁整体织物及叠层平纹织物(单层厚度0.39mm,40层)为研究对象,通过表面喷涂聚脲制备2种不同织物结构的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)织物/聚脲柔性复合材料;采用1.1g柱状楔形破碎片,开展了弹道侵彻实验,并获取了弹道极限速度和比吸能;在此基础上,借助超景深显微镜及计算机断层扫描仪,观察侵彻后UHMWPE织物/聚脲柔性复合材料的表面及内部损伤形貌,分析抗破片侵彻机制。研究结果表明:UHMWPE织物/聚脲柔性复合材料抗破片侵彻性能具有明显的织物结构效应;相较于同厚度的叠层平纹织物增强聚脲柔性复合材料,角联锁织物增强聚脲柔性复合材料的弹道极限速度提升了4.9%;对于未被穿透的UHMWPE织物/聚脲柔性复合材料,其被侵彻过程主要包括聚脲对破片的包裹、剪切冲塞和纤维拉伸断裂破坏;叠层平纹织物的主要失效模式为剪切冲塞、分层失效,角联锁织物主要为纤维拉伸变形、拉伸断裂破坏。关键词角联锁织物;柔性复合材料;破片侵彻;弹道极限速度;Micro-CT技术;超高分子量聚乙烯中图分类号:TB332;TS101文献标志码:A收稿日期:2022-03-09修回日期:2022-10-04基金项目:国家自然科学基金项目(11702115,12072131)第一作者:刘东炎(1999—),男,硕士生。主要研究方向为先进纺织复合材料。通信作者:张典堂(1986—),男,副研究员,博士。主要研究方向为先进纺织复合材料设计及制造。E-mail:zhangdiantang@jiangnan.edu.cn。近年来,炸弹袭击门窗、玻璃、墙体而产生的破碎片是威胁人民生命安全的最大隐患,防爆装具向高效化、快速化和大面积防护方向逐步发展。超高分子量聚乙烯(UHMWPE)织物/聚脲复合材料因其低密度、高性能、柔性化、耐腐蚀、突出抗侵彻性能和方便携带等优势而得到学者的广泛关注[1-3]。因此,开展破碎片高速冲击下UHMWPE织物/聚脲复合材料的织物结构设计和破坏机制研究具有重要的工程应用价值。大量研究表明,在复合材料表面涂覆聚脲可减少高速冲击对目标物的伤害。Mohotti等[4]通过在复合铝板上涂覆不同厚度的聚脲,发现其不仅降低了弹丸的剩余速度,并且可以减少飞行粒子和碎片对目标物的伤害。Iqbal等[5]综述了聚氨酯基复合材料的制...
