橡膠類樹脂基體由于富有韌性和抗震性,其防彈性能整體上優于聚氨酯類基體,被大量用于防彈復合材料韌性層中,以提高防彈效果。趙俊山等人曾在防彈材料中加入橡膠,發現它的存在延長了彈頭侵徹過程,吸收了更多的彈體能量。由于天然橡膠具有易老化和耐有機溶劑性能不佳等缺點,人造橡膠聚苯乙烯一聚乙烯一聚丁烯一聚苯乙烯(SEBS)在防彈材料中的使用逐漸浮出水面。俞喜菊等采用聚乙烯對SEBS彈性體進行改性,結果表明,在SEBS中加入高密度聚乙烯(HDPE)大大提高了復合材料的抗沖擊強度,又賦予復合材料良好的加工流變性能及適當的硬度。
防彈領域采用的聚乙烯類樹脂主要有HDPE和低密度聚乙烯(LDPE)。Arazi_4等分別使用UHM—WPE纖維增強HDPE及LDPE,結果表明HDPE由于發生較多的縱裂而使得其復合材料的防彈性能會高于LDPE基復合材料。
乙烯基酯樹脂因為具有酯基,密度低,綜合了環氧樹脂的粘結性能和不飽和樹脂的加工工藝。Walsh在測試UHMWPE纖維增強復合材料的抗彈道侵徹的性能中發現,乙烯基酯樹脂由于對纖維具有較好的粘結性,因此乙烯基酯復合材料的吸能性高于聚氨酯基復合材料。但它作為熱固性樹脂(包括環氧樹脂和酚醛樹脂)所具有的低韌性特點限制了它在防彈復合材料領域的應用。
3.2基體含量的影響
熊杰等人通過對芳綸層壓復合材料彈道性能的研究,揭示了靶板的彈道極限、彈道性能指數與樹脂體積含量的關系。他認為層壓板的彈道極限主要取決于織物層數,與樹脂體積含量關系不大,然而樹脂含量太低或者太高都會對材料的防彈性能產生不利的影響。一方面樹脂體積含量不能太低,防止樹脂層過薄造成織物與樹脂的界面黏結力過低,從而在子彈的高速沖擊下易產生界面粘結破壞;另一方面,樹脂體積含量也不能過高,對于具有相同織物層數的層壓板,樹脂含量增加導致了靶板重量的增加,而且樹脂含量偏高,層間的樹脂層變厚,而樹脂層又是弱相,彈擊時容易造成樹脂基體內聚破壞,不能充分發揮纖維的作用。
Andrew等認為,在兩層織物之間僅需使用一層樹脂薄膜,以保證樹脂不會浸潤到纖維之間或者穿過整層纖維布,這樣可以獲得良好的彈道性能。同樣Cun—ning的專利也揭示了在層間鋪三層樹脂的復合材料的防彈性能要明顯遜于層間僅鋪一層樹脂的復合材料。劉國權等人_l4。還分析了對于不同種類的樹脂,增加其體積含量會導致復合材料。值有不同的變化,例如橡膠等熱塑性樹脂作為基體的防彈復合材料隨著基體含量的增加。逐漸趨向于某一個值,而不會降低;而熱固性樹脂層合板當樹脂含量增加到一定程度以后,隨基體體積含量的增加而下降。同樣,對于不同纖維增強的防彈復合材料,理想樹脂含量也是不同的。表2為不同纖維增強防彈復合材料的理想樹脂含量。
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