本文關(guān)鍵詞：新型便攜式船體的研制

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【摘要】：現(xiàn)代沖鋒舟主要分為兩類——橡皮舟和玻璃鋼舟。橡皮舟雖然質(zhì)輕、便于運(yùn)輸,但其承載能力較小且不夠牢固,若是在使用時(shí),遇到水中尖銳物體,則橡膠織物極易被劃破,船體漏氣從而導(dǎo)致船體下沉；玻璃鋼舟雖然可以克服以上這些缺點(diǎn),但是它不能拆解,具有體積較大,質(zhì)量重,欠缺機(jī)動(dòng)靈活的功能,不易攜帶和存儲等缺點(diǎn),且在裝運(yùn)時(shí)容易碰撞損壞。另外,目前的軍用登陸艇的防彈性能仍不夠理想,在戰(zhàn)爭中易被子彈擊穿而發(fā)生船體下沉。因此,研制一種承載量適中,約為10～12人,可空投,更牢固且易攜帶的沖鋒舟或占地空間小、質(zhì)輕、能單兵攜帶,可隨攜隨走、防彈性能更佳的登陸艇是至關(guān)重要的。本課題將超高分子量聚乙烯纖維與泡沫塑料相結(jié)合,研制出一種新型便攜式船體。該船體可折疊、易攜帶、可隨用隨充。 超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纖維由于其耐化學(xué)腐蝕性、耐磨性、耐候性、耐沖擊性能好,比能量吸收大,在軍事上的應(yīng)用較多。因此在本課題中作為船體的主體材料,但由于其與膠黏劑等的粘結(jié)性能不佳,因此在使用前需要對其進(jìn)行表面改性。同時(shí),在船體超高分子量聚乙烯織物的內(nèi)外兩側(cè)需涂上一層膠黏劑來提高船只總體的耐磨性能及防水性能。另外,閉孔軟質(zhì)泡沫塑料由于具有密度低、不吸水、比強(qiáng)度高、吸收沖擊載荷性好等特點(diǎn),因此在本課題中被作為船體內(nèi)部的填充物使用,這樣即使船只表面的UHMWPE纖維織物在使用中被磨破或被子彈打穿,船體內(nèi)部的泡沫塑料仍能保持船體的穩(wěn)定性,并不會(huì)因此發(fā)生船體下沉的現(xiàn)象。 本文分別采用化學(xué)處理法與空氣等離子體處理法對UHMWPE進(jìn)行表面改性,其中,化學(xué)處理法又分為硫酸溶液處理和過氧化氫溶液處理法。通過對UHMWPE纖維處理工藝的研究,發(fā)現(xiàn)空氣等離子體處理的最佳處理參數(shù)為壓強(qiáng)15Pa、時(shí)間5分鐘、電壓15V,此時(shí)纖維與膠黏劑的粘結(jié)性能提高48.75%,而力學(xué)性能損失為9.7%；硫酸處理法的最佳處理參數(shù)為硫酸：水=4：1(質(zhì)量比),處理時(shí)間為浸泡3秒,此時(shí)纖維與膠黏劑的粘結(jié)性能提高約12.7%,而力學(xué)性能損失為7.4%；過氧化氫處理法的最佳處理參數(shù)為過氧化氫：水=4：1(質(zhì)量比),處理時(shí)間為20秒,此時(shí),纖維與膠黏劑的粘結(jié)性能提高約29.9%,而力學(xué)性能損失為12.9%。因此,這三種改性方法中,空氣等離子體處理法的處理效果最佳。 同時(shí),本文研究了不同固含量的水性丙烯酸膠黏劑的基本性能,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：固含量為42%的水性丙烯酸膠黏劑的總體性能最佳。另外,通過纖維束拔出測試及1800剝離強(qiáng)度測試,系統(tǒng)地研究了固化溫度、固化時(shí)間和固化壓力對膠黏劑與織物復(fù)合材料粘結(jié)性能的影響,得出最佳工藝參數(shù)：當(dāng)固化工藝設(shè)置為190℃、5分鐘時(shí),可滿足工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)。此時(shí),纖維束拔出測試的試驗(yàn)力為83.35N,而水性丙烯酸膠黏劑與超高分子量聚乙烯纖維織物復(fù)合材料間的1800剝離強(qiáng)度為0.67N/mm。在固化溫度為150℃,固化時(shí)間為5分鐘的固化條件下,在織物上增加4.9kPa的壓強(qiáng)后,織物與膠黏劑的剝離強(qiáng)度與固化溫度為170℃,固化時(shí)間為5分鐘時(shí)織物與膠黏劑的剝離強(qiáng)度接近。因此,若想降低固化溫度或減少固化時(shí)間,可在固化時(shí)增加一定的壓力來提高復(fù)合材料間的粘結(jié)性能。 另外,本文在設(shè)計(jì)船體細(xì)節(jié)構(gòu)造的基礎(chǔ)上,研究了船體的承載性能、防水性能、耐磨性能及抗沖擊性能。經(jīng)測試后發(fā)現(xiàn),與純UHMWPE織物制成的船體相比,采用表面涂覆膠黏劑后的UHMWPE復(fù)合織物制成的船體的防水性能、耐磨性能及抗沖擊性能更佳。同時(shí),采用此法制成的船體的承載性能,完全可滿足人們的使用,也可攜帶一定質(zhì)量的物品。
【關(guān)鍵詞】：新型便攜式船體 UHMWPE纖維 表面改性 水性丙烯酸膠黏劑 泡沫塑料
【學(xué)位授予單位】：東華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：U662
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-21
• 1.1 引言11
• 1.2 UHMWPE纖維的概述11-14
• 1.2.1 UHMWPE纖維的制備12-13
• 1.2.2 UHMWPE纖維的性能13-14
• 1.3 UHMWPE纖維的表面改性14-18
• 1.3.1 化學(xué)試劑處理法14-15
• 1.3.2 等離子體處理法15-16
• 1.3.3 電暈放電處理法16-17
• 1.3.4 輻照引發(fā)表面接枝處理法17
• 1.3.5 其它方法17-18
• 1.4 UHMWPE纖維的應(yīng)用18
• 1.5 本課題的研究內(nèi)容及意義18-21
• 1.5.1 研究目的及意義18-20
• 1.5.2 主要研究內(nèi)容20-21
• 第二章 超高分子量聚乙烯纖維的表面改性21-45
• 2.1 實(shí)驗(yàn)部分21-25
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)原料21
• 2.1.2 主要儀器設(shè)備21-22
• 2.1.3 UHMWPE纖維的改性處理22-24
• 2.1.4 樣品表征及性能測試24-25
• 2.2 結(jié)果與討論25-44
• 2.2.1 等離子體處理法對纖維的表面改性25-33
• 2.2.2 化學(xué)試劑處理法對纖維的表面改性33-44
• 2.3 本章小結(jié)44-45
• 第三章 船用膠黏劑的研究45-55
• 3.1 實(shí)驗(yàn)部分45-47
• 3.1.1 實(shí)驗(yàn)原料45
• 3.1.2 主要儀器與設(shè)備45
• 3.1.3 樣品制備45-47
• 3.1.4 樣品表征與性能測試47
• 3.2 固含量對膠黏劑性能的影響47-48
• 3.2.1 固含量對膠黏劑防水性能的影響47-48
• 3.2.2 固含量對膠黏劑粘結(jié)性能的影響48
• 3.3 固化工藝對膠黏劑粘結(jié)性能的影響48-53
• 3.3.1 固化溫度對膠黏劑的影響49-50
• 3.3.2 固化時(shí)間對膠黏劑的影響50-52
• 3.3.3 固化時(shí)的壓力對膠黏劑的影響52-53
• 3.4 本章小結(jié)53-55
• 第四章 船體研究55-69
• 4.1 船體充泡方式設(shè)計(jì)55-57
• 4.2 船體構(gòu)造設(shè)計(jì)57-58
• 4.3 船體性能研究58-68
• 4.3.1 船體防水性能研究58-61
• 4.3.2 船體耐磨性能研究61-63
• 4.3.3 船體抗穿刺性能研究63-66
• 4.3.4 船體承載性能研究66-68
• 4.4 本章小結(jié)68-69
• 第五章 全文總結(jié)69-71
• 參考文獻(xiàn)71-76
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文和獲獎(jiǎng)情況76-78
• 致謝78

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：859650