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1、防刺服用材料浅析余科(苏州大学纺织与服装工程学院,江苏苏州215021)摘要:随着人们对防刺服要求的提高,追求轻便软质的防刺服已经成为主流。防刺材料的开发是提高防刺服防刺性能和穿着舒适性的主要途径。列举了现阶段市场上常用的防刺材料。蚕丝材料由于丝胶的存在,通过固着丝胶的方法可以获得高性能的丝纤维,所以蚕丝作为防刺材料具有可行性。关键词:防刺服;防刺材料;蚕丝;丝胶;无纺布防刺服装为个体装甲,又称人体装甲,主要保护人体免受刺刀、匕首等利器的伤害。近年来,防弹装甲的研究已经取得了巨大的进步,但是由于防弹和防刺机理的不同,大多数防弹衣不能有效的防刺,所以防
2、刺机理与防刺服的研究越来越受到人们的关注。维材料应具有高强度、高模量、耐剪切、耐冲击等性能。目前,国际上常见的防刺纤维材料包括超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)、芳纶、以及聚对苯撑苯并双噁唑纤维(PBO),此外,聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、陶瓷纤维、碳纤维、聚酯纤维、蜘蛛丝等也有所应用。2.1超高分子量聚乙烯纤维超高分子量聚乙烯纤维,又被称为超高强高模聚乙烯(UHS-HMPE)纤维,20世纪70年代由荷兰的Pennings首先成功地用“凝胶纺丝2热拉伸”的方法得到,并由DSM公司进行工业化生产[1]。目前国外市场上除了DSM公司和美国Honeyw
3、ell(原AlliedSignal)公司分别采用“凝胶纺丝-热拉伸法”生产的Dyneema纤维和Spectra纤维,还有日本的Mitsui公司用溶液法生产的Tekmilon纤维等[2]。国内也有如中纺投资、湖南中泰、宁波大成等可以连续生产。超高分子量聚乙烯纤维是低密度、高强力、高模量的纤维,所以其比强度和比模量极高。如同其他高性能纤维,超高分子量聚乙烯纤维的断裂伸长率相对较低。该纤维还具有优良的耐疲劳性能和耐摩擦性能。此外,由于其分子链不含有氨基、羟基或者其他活性基团,结晶度高,对于水、酸、碱等介质也很稳定[3],轻质和很高的能量吸收特性,为其在防护
4、领域的应用提供很大的优势。2.2芳纶芳纶是芳香族聚酰胺纤维在我国的商品名。因纤维大分子链节中酰胺键和亚胺键位置的不同,芳1防刺服的发展过程从远古时代起,人们就在不停地寻找保护自己的个体装甲。冷兵器时代,士兵们都穿着厚厚的金属或皮革类盔甲,这类盔甲可以有效的保护刀枪、弓箭等冷兵器的伤害。但是这种盔甲比较笨重,很大程度上影响了人的正常活动。随着社会和科技的发展,防刺服已经进入了人们的日常生活中。人们对防刺服的要求越来越高,笨重的硬质防刺服已经不能满足人们的需要,于是出现了半硬质防刺服。半硬质防刺服是具有一定柔韧性的防刺服,这种防刺服由数层材料复合而成,中
5、间有一层或几层特殊的金属片或钢丝圈夹层,这种防刺服大大提高了人们活动的灵活性。近几十年又出现了软质防刺服,软质防刺服的防刺层或防刺板是由叠层高性能防刺纤维织物或高性能纤维柔性单向复合材料构成。这种防刺服的出现使其穿着更加的舒适轻便。2防刺用的纤维材料作为个体防护装甲材料的一种,防刺织物的纤362008年第6期纶得到各种命名,如芳纶14和芳纶1414。聚对苯二甲酰对苯二胺(PPT)纤维是芳香族聚酰胺纤维中最有代表性纤维,该纤维最早由美国杜邦公司于1971年研制成功,商品名为Kevlar。其中Kevlar29,是Kevlar纤维用于防护装甲的第一代产品,
6、强度达到20cN/dtex,PPT纤维具有高强度、高模量、低密度和高的能量吸收能力等优良的物理机械性能,应用范围十分广泛[4]。2.3聚对苯撑苯并双噁唑纤维聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维,最初由美国空军空气动力学研究人员发明,美国道化学公司(DowChemical)获得专利并进行工业化开发。1990年日本的东洋纺公司购得其专利并开发了纤维化技术,1995年初试生产,商品名为ZYLON。1998年,首先由日本东洋纺公司工业开发成功,年生产能力达到200t[5]。PBO纤维是目前所发现的有机纤维中性能最好的一种纤维,其强度、模量、耐热性在所有的纤维中几
7、乎都是最好的,其物理机械性能超过芳纶、碳纤维和超高分子量聚乙烯纤维,拉伸强度为5.8GPa,拉伸模量最高可达180GPa[6],有“纤维之王”的美称。而且其尺寸稳定性、化学稳定性极佳,耐冲击性比芳纶、碳纤维要高很多,耐热性能较之对位芳纶高约100℃,耐燃性能与PBI相似,LOI值高达68[7],优异的性能决定了它的应用领域也十分广阔。2.4蜘蛛丝纤维蜘蛛丝的主要化学成分是由甘氨酸、丙氨酸和小部分丝氨酸,加上其它氨基酸单体蛋白质分子链构成的。由于蜘蛛丝里具有不规则的蛋白质分子链,所以蜘蛛丝具有很好的弹性,另一方面,由于蜘蛛丝里也具有规则的蛋白质分子链,
8、这又使蜘蛛丝具有了很高的强度。很多科学家都一直在研究如何大量制造蜘蛛丝,美国麻省的国家陆军化学生物指挥中心和
