Приложението на UHMWPE влакнести материали в областта на бронеустойчивостта

Jan 19, 2024 Остави съобщение

Полиетиленовите влакна със свръхвисоко молекулно тегло (UHMWPE), известни още като полиетиленови влакна с ултрависок модул (UHMPE) или полиетиленови влакна с удължена верига (ECPE), са трето поколение влакна с висока якост и висок модул, появили се в началото на 90-те години. Относителното му молекулно тегло варира от 1 милион до 6 милиона, а молекулната му форма е линейна разширена верижна структура. Неговата ориентация е близо до 100%, а здравината му е най-високата сред влакната днес, с добри механични свойства. Сравнение на ефективността с други влакна. UHMWPE влакната също имат отлични свойства като устойчивост на ултравиолетова радиация, химическа корозия, високо специфично поглъщане на енергия, ниска диелектрична константа, висока пропускливост на електромагнитни вълни, нисък коефициент на триене и изключителна устойчивост на удар и срязване. Следователно, UHMWPE влакното е идеален материал за изработка на меки бронирани костюми, жилетки, устойчиви на пробождане, леки бронирани каски, радарни капаци, бронирани брони за носители на пари, бронирани брони за хеликоптери, кабели за кораби и океански плавателни съдове, леки контейнери под високо налягане, авиационни конструкции компоненти, устойчиви на дълбоководен вятър и вълни клетки, риболовни мрежи, състезателни лодки, платноходки, ски шейни и др. Благодарение на отличното представяне и огромния потенциал за приложение на UHMWPE влакната, UHMWPE влакната и техните композитни материали получиха широко внимание както в страната, така и в международен план през последните години.

Ефективността на аксиално натиск на композитни материали, подсилени с влакна UHMWPE, е сравнително ниска и дори след обработка, якостта на аксиално натиск на композитни материали sK66/епоксид е само 54,4 MPa (sK66 е търговското наименование на влакна UHMWPE). Когато пробата се компресира до 70% от крайното натоварване, започва да се появява пластична деформация и постепенно се увеличава, което води до повреда при срязване, докато пробата се повреди, но не продължи да се отваря. Основният механизъм на повреда при компресия на такива материали е нестабилността на UHMWPE влакната при компресия и отделянето на границата на огъване. В допълнение, ефективността на огъване на UHMWPE подсилени с влакна композитни материали също е много ниска. Например, най-високата якост на огъване на обработения SK66/епоксиден композитен материал е само 150MPa, което е около 1/7 от якостта на опън. Когато носещата способност на компресираната част надвиши якостта на натиск на влакната SK66 при момент на огъване, влакната стават нестабилни, което води до разслояване; Опънната част се разслоява поради отделяне на влакна и смола. Повреда слой по слой, което в крайна сметка води до повреда при пластично огъване. Разслояването при огъване е основният механизъм за отказ при огъване на този тип материал. Xian Xingjuan и други допълнително проучиха якостта на счупване и разпространението на пукнатини на UHMWPE подсилени с влакна композитни материали. Те възприеха метод на натоварване при огъване в три точки с едностранен прорез върху пробата и съотношението на дължината на прореза (a) към ширината на пробата (w) беше 0,3. Деформацията и разпространението на пукнатини на счупване бяха наблюдавани и фотографирани с помощта на телефото микроскоп. Експериментите показват, че LDPE матрицата има по-висока якост на счупване от епоксидната матрица и следователно може да абсорбира повече енергия. Когато натоварването на огъване на LDPE матрицата достигне критичната стойност, върхът на пукнатината става пасивен и влакната се отделят и побеляват близо до зоната на срязване на пукнатината. Ако се използва еднопосочна смола, подсилена с влакна UHMWPE, ще се появят пукнатини, перпендикулярни на посоката на прореза в пробата; Чрез използване на I-образна UHMWPE влакнеста ортогонална тъкан за подобряване на смолата, може да настъпи пасивация в горната част на прореза в пробата и натрупаната пластична деформация може да причини микропукнатини, превръщайки се в точки на концентрация на напрежение и водещи до пластична повреда.