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抗刺织物从碳纳米管和聚丙烯酸酯中获得强度

抗刺织物从碳纳米管和聚丙烯酸酯中获得强度

  • 分类:新闻动态
  • 发布时间:2023-05-19 13:48
  • 访问量:

【概要描述】

抗刺织物从碳纳米管和聚丙烯酸酯中获得强度

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在芳纶织物(AF;AF/PAE)表面涂覆水溶性聚丙烯酸酯乳液(PAE),制备了柔软的复合织物。AF/PAE织物的单位面积重量仅比AF织物高7.1%。在刺突作用下,AF/PAE的最大载荷和吸能能力都比AF高4.5倍左右,在相同的面重或厚度下,AF/PAE的抗刺突性能优于剪切增稠液(STF)浸渍AF (AF/STF)和聚氨酯(PU)喷涂AF (AF/PU)。

然后将羧基多壁碳纳米管(MWCNTs-COOH; 0.4 wt %)添加到AF/PAE中,以进一步增强复合织物的抗穿刺性。添加MWCNTs-COOH后,AF/PAE的抗穿刺性提高了约49.2%。

图形概要

耐刀割的织物有助于防止受伤和挽救生命。但是一把足够锋利的刀或非常有力的刺戳可以穿透其中一些材料。日前,研究人员在 ACS Applied Nano Materials 报告说,碳纳米管和聚丙烯酸酯加强了传统的芳纶,以生产出轻质、柔软的织物,提供更好的保护。应用包括防刺服装、头盔和鞋垫,以及防切割包装。

软质防弹衣通常由芳纶、超高分子量聚乙烯或碳纤维和玻璃织物制成。它们的抗穿刺性部分取决于这些材料内部纱线纤维之间的摩擦。在某种程度上,更大的摩擦意味着更大的保护。制造商可以通过粗糙化纤维表面来增加摩擦力,但这需要复杂的工艺,而且产品良率低。

或者,可以通过添加另一种成分来增强纱线之间的粘合力,例如纯增稠液(STF)或聚氨酯(PU)涂层。但这些复合织物不能同时满足薄、柔、轻的要求。天津工业大学的Ting-Ting Li,Xing-Xiang Zhang及其同事希望找到另一种方法,在满足这些标准的同时提高性能。

研究人员测试了聚丙烯酸酯乳液(PAE)、STF和PU作为芳纶织物涂层。在模拟刺伤试验中,涂有PAE的芳纶织物比单独使用或与STF或PU结合使用的未涂覆材料性能更好。

众所周知,碳纳米管可以使复合材料更坚韧,将它们添加到芳纶/PAE中可以进一步提高抗冲击性。研究小组表示,这是因为碳纳米管在纤维之间建立了桥梁,从而增加了摩擦。碳纳米管还形成了一个薄的保护性网络,将应力从撞击点分散开,并有助于防止纤维崩解。据研究人员介绍,这种新型轻质、柔韧、抗刺的复合织物在军事和民用方面都很有用。

防护服(如图所示)的性能可以通过用碳纳米管和聚丙烯酸酯涂覆芳纶织物来提高。

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