纤维增强树脂基复合材料防弹性能影响因素及破坏机制

焦亚男¹，何业茂^1,2，周庆²，刘婷²

1. 天津工业大学复合材料研究所先进纺织复合材料教育部重点实验室2. 北京普诺泰新材料科技有限公司

摘 要：以超高分子量聚乙烯（Ultra High Molecular Weight Polyethylene,UHMWPE）纤维、S-玻璃纤维、芳纶1414纤维和杂环芳纶纤维增强聚烯烃（Polyolefin,PO）和水性聚氨酯（Waterborne Polyurethane,WPU）树脂,采用热压工艺制备正交单向无纬（UD）结构复合材料装甲板;通过装甲板弹道极限速度测试,研究了纤维增强树脂基复合材料装甲板防弹性能的影响因素;通过体视显微镜观察装甲板侵彻破坏形貌,分析了纤维增强树脂基复合材料的破坏机制。结果表明:UHMWPE纤维增强PO树脂基复合材料的防弹性能与UHMWPE纤维的强度和模量呈正相关,但纤维模量对复合材料防弹性能的影响随着纤维模量的增大而逐渐变弱;在WPU树脂体系下,四种纤维的防弹性能由高到低依次是UHMWPE纤维、杂环芳纶纤维、芳纶1414纤维、S-玻璃纤维;纤维增强树脂基复合材料装甲板中纤维破坏方式有迎弹面纤维被剪切冲塞、中部被纤维拉伸变形后剪切、背弹面纤维被拉伸断裂,中部纤维拉伸变形是消耗子弹动能的主要方式。

关键词：层压复合材料;纤维性能;防弹性能;弹道极限速度;比吸收能;破坏机制;