Экспериментальная оценка ударной прочности слоистых композитов с термопластичной матрицей

Аннотация

Проведены статические испытания нитей арамидных тканей (Twaron^®, РУСЛАН^®-СВМ) на растяжение для определения их упругих и прочностных характеристик на малогабаритной испытательной машине INSTRON 5942. Эксперименты по вытягиванию нитей были проведены для сравнения сил трения между нитями в различных арамидных тканях. Были изготовлены восемь различных вариантов баллистических панелей с термопластичной матрицей на основе полиэтилена и два вида баллистических панелей на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ марки Dyneema^®).

Обширные баллистические испытания были проведены на изготовленных баллистических панелях, использовался стальной шарик диаметром 6,35 мм. Для разгона шарика до скоростей 900 м/с был использован баллистический стенд ЮУрГУ. Баллистические характеристики были оценены с точки зрения предельной характеристики материала – баллистического предела V₅₀.

После испытаний было произведено сравнение эффективности всех материалов, исследованных в данной работе. Композиты, основанные на СВМПЭ волокнах, оказались лучшими из всех рассмотренных материалов по значению баллистического предела (превышение на 10  % по сравнению с ближайшим конкурентом) и по значению поглощенной энергии (около 25  %). Но при превышении баллистического предела способность к поглощению энергии у СВМПЭ резко снижается. При выборе арамидной ткани для баллистических приложений важно учитывать не только механические свойства волокон и тип переплетения, но и все параметры баллистической эффективности такие, как ширина нитей и др. Лучшим баллистическим материалом на основе арамидных тканей стал СВМ S125 с саржевым переплетением и пленками из полиэтилена низкого давления.