剪切增稠流体的流变行为研究及其在防刺材料中的应用

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1、东华大学硕士学位论文剪切增稠流体的流变行为研究及其在防刺材料中的应用RHEOLOGICALBEHAVIOROFSHEARTHICKENINGFLUIDANDITSAPPLICATIoNINSTAB．RESISTANTⅣIATERIALS院系：挝料科堂皇工程堂院学科专业：挝魁物理皇丝堂作者姓名：路瑶指导导师：王苤莲副塾拯答辩日期：2014生01且

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3、IIIIIIIIIIIIIIII东华大学学位论文原创性声明Y2506918本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中

4、己明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：语磁日期：扣I午年口7月仟日东华大学学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密口，在——年解密后适用本版权

5、书。本学位论文属于不保密翻。学位论文作者签名：谘磁日期：知件年口f月7十日指导教师签名：嘞日期：b件年／月／徊、剪切增稠流体的流变行为研究及其在防刺材科中的应用剪切增稠流体的流变行为研究及其在防剌材料中的应用摘要剪切增稠流体(SⅡ)属于非牛顿型流体，在常态下呈现浓缩的胶质悬浮分散液状态。高速冲击作用下，体系粘度急剧上升，由液态转变为类固态：冲击消失后又迅速恢复自由流动状态。剪切增稠流体具有的可逆特性及其特殊的增稠特性使其在防护、减震等领域具有广阔的应用前景。本文运用改性剂对STF组分进行改性，通过应力控制流变仪系统研究了影响STF流变性能

6、的因素。使用二氧化硅(nano．Si02)作为分散相、聚乙二醇(PEG)作为分散介质，制备了剪切增稠流体，将其用于浸渍UHMWPE织物。通过穿刺试验检测了复合材料的防刺性能，并探究了其作用机理。nano．Si02粉体表面能高，极易团聚。为了制备得到悬浮稳定的STF，本文第二章采用硅烷偶联剂KH560改性不同粒径的nano．Si02，并通过应力控制流变仪对不同体系的nano．Si02／PEG悬浮液的流变性能及其影响因素进行分析。研究结果表明，采用硅烷偶联剂KH560处理nano．Si02粒子，能够有效解决纳米粒子的团聚问题。稳态流变测试结果

7、表明，分散相的质量分数、分散相粒径以及分散介质的种类都对悬浮体系的流变性能有不同程度地影响。其中，随着分散相含量的提高，体系增稠后的粘度变化更大；经KH560改性后的粒径为12nm的Si02作为分散相的悬浮液在测试的剪切速率范围内增稠幅度更大；PEG400作为分散介质的体系在流变测试中也表现出更为明显的剪切增稠效应。流变测试结果进一步表明，悬浮体系具有可逆性，且用“粒子簇’’生成机理能较好的解释其低剪切速率下剪切变稀、高剪切速率下的剪切增稠现象。‘STF常态下流动性高，在实际应用过程中易发生侧漏或随着使用期限的延长而逐渐流失。本文第三章使

8、用二苯基甲烷二异氰酸酯TO雾季天学h五瞩删瞄竹剪切增稠流体的流变行为研究及其在防翻材料中的应用(加I)对PEG进行扩链改性，制备nano．Si02／PEG／MDl分散体系，旨在降低STF的流动性。通过应力控制流变仪对悬浮体系的流变性能及其影响因素进行分析。流变结果表明：动态测试中，体系的临界剪切应力随测试频率的增大而增大i但其粘度增稠幅度减小；同一粒径的Si02，质量分数越大，悬浮体系的增稠行为越明显：llano．Si02质量分数相同时，粒径小的分散体系整体粘度大，增稠幅度大；nano．Si02伊EG和nano．Si02／PEG／MDI两

9、种分散体系皆表现出剪切增稠。其中，nano．Si02／PEG／MDI体系的整体粘度更大。国内外对于剪切增稠流体在防刺材料方面的研究主要使用亚微米粒子作为分散相，而对纳米粒子的STF的研究相对较少。本文第四章通过穿刺试验研究了nano．Si02／PEG／UHMWPE复合织物的防刺性能并考察了STF的组分对复合材料防刺性能的影响。采用不同粒径的Si02制备的STF／UHMWPE复合织物的穿刺试验结果表明，采用经硅烷偶联剂KH560改性后的粒径为12nm的Si02制备的STF／UHMWPE复合织物具有更好的防刺性能，穿刺后试样只有少量纤维被拉出

10、且织物未被贯穿，同时其穿刺深度仅为5．5cm；采用含有不同质量分数分散相的悬浮液制备的复合织物的防刺试验结果表明，高固含量的STF处理的织物具有更好的防刺性能；采用不同分子量的PEG作为分散介