高危从业人员新型stf防刺服性能机理探讨是什么

我国防刺服的研究和应用前景广阔,当今的防刺服主要有质重、体积大、不灵活等缺点,因此,研制出防护能力和灵活性兼具的防刺服是新时期防刺材料的发展目标和方向。具有剪切增稠行为的非牛顿流体stf,在生产中通常会产生诸如阻碍输送管道、破坏生产设备等这些不利的影响,这是由于其具有不可逆絮凝、粒子团聚等特点引起的。因此,人们一方面为减少负面影响而研究如何降低stf粘度,另一方面也在研究如何利用stf的这种增稠性能化害为利,来为生产服务,如设计阻尼控制设备、用于减震等领域、研究最新的防弹材料或其它防护设备等。本文制备出具有剪切增稠行为的stf,并用其处理传统防护材料uhmwpe及kevlar纤维织物,以制备出防护性能和灵活性兼备的新型柔性防刺服。1.剪切增稠液体(stf)据英国giz杂志报道,20世纪90年代中期,美国在“陆军研究实验室”(arl)ericwetzel博士和“特拉华州立大学合成物质研究中心”(udtc)normanwagner教授指导下,运用新型纳米技术成功地研制出了“剪切增稠液体”(shearthickeningfluid,简称stf)。stf是一种新型功能材料,其在正常状态下是略微黏稠的液体,而当受冲击作用时,表观粘度会急剧增加,呈现出固体的抗冲击性能;当冲击力消失之后,又迅速回复到原来的柔性状态。由此可见,这种剪切增稠效应是一种非牛顿流体行为,并且此过程具有可逆性。分散相粒子和分散介质共同组成了stf体系,其中,分散相粒子可以分为两类:一是天然存在的矿物质;二是化学合成的聚合物,如二氧化硅和其它氧化物、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、碳酸钙等,粒子可以是圆盘状、球体、椭圆体和粘土颗粒等形状,以其布朗运动、电荷作用、吸收表面活性剂等稳定分散在介质溶液中,分散方式有单分散、双分散或多分散;而分散介质可以是水、有机物(乙醇、乙烯基乙醇或聚乙二醇)、盐溶液(缓冲液或氯化钠溶液等)等单一介质,也可以是多种介质的复配体。2.stf流变性能和机理分析对stf的研究目前主要有流变性能、剪切增稠机理、应用研究三个方面。其中,关于前两个方面研究的文献较多,而对于其应用研究才刚刚起步,已报道的主要是在防震及防护领域上的应用:fischer等人应用stf设计出三明治梁,达到控制振动响应的目的;美国wagner博士等人制备出stf-kevlar复合织物,不仅具有优异的防弹性能,同时显著地提高了材料的灵活性。2.1stf流变性能概述一般认为,具有剪切增稠现象的体系通常是固/液分散体系,如:sio2分散在聚乙二醇、水、聚丙二醇(polypropyleneglycol:ppg)以及四氢糠醇(htffa)等溶液中;经表面修饰后的聚合物-聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)分散在折射指数相近的有机溶剂中。stf的流变性能研究主要包括两个方面:稳态和动态。kalman等研究了pmma/peg体系的流变性能,和sio2/peg体系一样,该体系会有剪切变稀和剪切增稠现象,但当剪切速率继续增加时,其还会出现一段剪切变稀现象,这可能是因为pmma粒子比较软,在高剪切速率下软化的表现,该研究表明粒子种类对stf流变性有一定的影响。