橡胶类树脂基体由于富有韧性和抗震性,其防弹性能整体上优于聚氨酯类基体,被大量用于防弹复合材料韧性层中,以提高防弹效果。赵俊山等人曾在防弹材料中加入橡胶,发现它的存在延长了弹头侵彻过程,吸收了更多的弹体能量。由于天然橡胶具有易老化和耐有机溶剂性能不佳等缺点,人造橡胶聚苯乙烯一聚乙烯一聚丁烯一聚苯乙烯(SEBS)在防弹材料中的使用逐渐浮出水面。俞喜菊等采用聚乙烯对SEBS弹性体进行改性,结果表明,在SEBS中加入高密度聚乙烯(HDPE)大大提高了复合材料的抗冲击强度,又赋予复合材料良好的加工流变性能及适当的硬度。
防弹领域采用的聚乙烯类树脂主要有HDPE和低密度聚乙烯(LDPE)。Arazi_4等分别使用UHM—WPE纤维增强HDPE及LDPE,结果表明HDPE由于发生较多的纵裂而使得其复合材料的防弹性能会高于LDPE基复合材料。
乙烯基酯树脂因为具有酯基,密度低,综合了环氧树脂的粘结性能和不饱和树脂的加工工艺。Walsh在测试UHMWPE纤维增强复合材料的抗弹道侵彻的性能中发现,乙烯基酯树脂由于对纤维具有较好的粘结性,因此乙烯基酯复合材料的吸能性高于聚氨酯基复合材料。但它作为热固性树脂(包括环氧树脂和酚醛树脂)所具有的低韧性特点限制了它在防弹复合材料领域的应用。
3.2基体含量的影响
熊杰等人通过对芳纶层压复合材料弹道性能的研究,揭示了靶板的弹道极限、弹道性能指数与树脂体积含量的关系。他认为层压板的弹道极限主要取决于织物层数,与树脂体积含量关系不大,然而树脂含量太低或者太高都会对材料的防弹性能产生不利的影响。一方面树脂体积含量不能太低,防止树脂层过薄造成织物与树脂的界面黏结力过低,从而在子弹的高速冲击下易产生界面粘结破坏;另一方面,树脂体积含量也不能过高,对于具有相同织物层数的层压板,树脂含量增加导致了靶板重量的增加,而且树脂含量偏高,层间的树脂层变厚,而树脂层又是弱相,弹击时容易造成树脂基体内聚破坏,不能充分发挥纤维的作用。
Andrew等认为,在两层织物之间仅需使用一层树脂薄膜,以保证树脂不会浸润到纤维之间或者穿过整层纤维布,这样可以获得良好的弹道性能。同样Cun—ning的专利也揭示了在层间铺三层树脂的复合材料的防弹性能要明显逊于层间仅铺一层树脂的复合材料。刘国权等人_l4。还分析了对于不同种类的树脂,增加其体积含量会导致复合材料。值有不同的变化,例如橡胶等热塑性树脂作为基体的防弹复合材料随着基体含量的增加。逐渐趋向于某一个值,而不会降低;而热固性树脂层合板当树脂含量增加到一定程度以后,随基体体积含量的增加而下降。同样,对于不同纤维增强的防弹复合材料,理想树脂含量也是不同的。表2为不同纤维增强防弹复合材料的理想树脂含量。