[发明专利]抗爆抗冲击多级异质纤维预制体复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种具备显著负泊松比效应的抗爆抗冲击复合材料及其制备方法。所述抗爆抗冲击复合材料包括基材和覆盖在基材上的抗爆抗冲击涂层。所述抗爆抗冲击涂层是由涂覆在基材上的涂料固化而成；所述抗爆抗冲击涂层中设置多层平行排布的多级异质纤维预制体。相邻所述各层多级异质纤维预制体间多级异质纤维的投影夹角为5°‑90°。所述各层多级异质纤维预制体所在的平面与涂层所抵抗的冲击载荷方向之间的夹角为5°‑90°。相邻所述多级异质纤维预制体的层间距为2mm‑20mm。所述抗爆抗冲击复合材料的阻尼性能、抗撕裂性能、抗拉性能、耗能吸能性能均大幅度提升，而且可有效防止材料损伤产生碎片飞溅，减少对人员及结构的二次伤害。

技术领域

本发明属于材料领域，涉及一种抗爆抗冲击复合材料及其制备方法，具体地说，涉及一种基于多级异质纤维预制体的抗爆抗冲击复合材料及其制备方法。

背景技术

近年来，国内外爆炸事故频繁发生，对建筑物、装备和人的生命财产造成严重的威胁。爆炸事故之所以能造成巨大的生命财产损失，主要是由于发生时间短，冲击载荷非常大，无法采取有效的应对措施以降低伤害。通常来说，爆炸发生时，能量冲击首先会对爆炸中心周围的单位造成破坏；其次，爆炸产生的高速碎片和冲击波对周遭的建筑物和装备造成的破坏更加严重。而与此相对应的是，目前的建筑物和装备的外表面大多数仅具有防水、防腐蚀、防火的性能，但具有抗爆抗冲击的却鲜有报道，遇到这种情况只能遭受“无妄之灾”。由此可知，研究抗爆抗冲击复合材料并将其应用于建筑物、装备，将在很大程度上降低爆炸事故所带来的损失，具有重要的社会意义和经济意义。

目前，多数建筑物、装备外层防水、防腐蚀、防火等性能是通过在建筑物、装备的基体结构上喷涂具有响应性能的涂层而实现的。建筑物、装备外层的抗爆抗冲击涂层尚未有所报道。但发明专利申请201810482655.5公开了“一种抗水下爆炸冲击涂层材料、制备方法及其应用”。该申请分别制备A、B两种组分并采用双组分高温高压撞击混合无气喷涂设备将A、B组分混合后喷涂于舰船壳体表面的底漆上，形成抗水下爆炸冲击涂层。该申请所述的涂层是目前抗爆功能聚脲材料领域常见的一种，由于该体系的纤维增强体及其基体材料的结构设计较为传统，其玻璃化转变温度区间较窄，抗爆抗冲击性能提升有限。

从材料角度进行研究，改善建筑物、装备结构材料的防护抗爆性能，使建筑物、装备朝着高韧性、高延性方向发展，进而改善结构抗爆炸局部破坏性能；目前的常用手段是在建筑物、装备防护涂层中掺入韧性良好的纤维材料改变涂层低韧性强度和低温脆性状态，形成新的复合材料。但纤维在涂层中的杂乱分布对于建筑物、装备特定方向及内部结构抗冲击性能的提升非常有限。

发明内容

针对现有技术中建筑物、装备抗爆抗冲击方面遇到的问题，本发明提供了一种具备显著负泊松比效应的抗爆抗冲击复合材料及其制备方法。所述抗爆抗冲击复合材料的阻尼性能、抗撕裂性能、抗拉性能、耗能吸能性能均大幅度提升，而且可有效防止材料损伤产生碎片飞溅，减少对人员及结构的二次伤害。

本发明的技术方案：