基体含量对细胞影响的研究

已有试验研究表明［243］，纤维增强复合材料中即使含胶量差异不大，也可能引起复合材料板抗侵彻性能的成倍变化。这说明在弹丸侵彻复合材料板的过程中，破坏模式会因为含胶量的细微差别而发生变化，因此，基体含量对纤维增强复合材料板的抗侵彻性能起着至关重要的作用。

对典型试验进行分析，可以得到弹体贯穿纤维增强复合材料板时的破坏模式，主要有以下4种。

①冲塞侵彻型：该破坏模式复合材料板不产生分层，整体变形小，并且纤维剪切破坏范围很小，吸收能量也较小，多出现在靶板含胶量高或橡胶弹性体基体靶板。

②侵彻＋背板花瓣打开型：该破坏模式由于复合材料板的背板处产生局部分层、凸起和花瓣打开，具有良好的吸能效果。

③脆性分层剪切冲塞型：该破坏模式由于复合材料板中基体材料过脆或含胶量过少，纤维间无黏结强度，导致脆性分层，吸能一般较小。

④分层变形凸起型：该破坏模式在复合材料板的面板处表现为侵彻开坑，背板处出现大面积凸起并产生分层。这种破坏模式一般要求基体与增强纤维结合力适中，基体具有较大的延伸率，并且层间剥离强度较高。

分析以上4种破坏模式，由于分层变形凸起型破坏模式既要克服层间较高的黏结强度，又要使纤维产生大变形而形成拉伸断裂破坏，因此，具有最好的能量吸收能力。当纤维材料和基体材料确定时，基体含量就成为决定纤维增强复合材料板破坏模式的主要因素。如：若复合材料板作为面板，主要表现为开坑破坏，要求纤维材料板整体强度和刚度较高，可采用含胶量较高的高强玻璃纤维；若复合材料板作为后置板，则其主要作用是兜住破片，需要产生分层和大变形拉伸来吸收破片动能，应采用含胶量较少的芳纶纤维。

文献［185］采用不同含量的热塑性基体与芳纶纤维无纬布制备了复合材料板，并进行抗弹性能测试，其结果列于表4.7中。(www.xing528.com)

表4.7　不同含量热塑性基体的弹道极限速度

由表4.7中数据可见，防弹板的弹道极限速度与基体含量并不完全成正比。当基体含量小于28%时，防弹板的弹道极限速度随基体含量的增加而增加，但当基体含量超过28%时，防弹板的弹道极限速度随基体含量的增加反而开始下降。由试验现象可知，当基体含量低于10%时，防弹板会产生严重分层，材料的抗弹性能也有较大的影响。文献中的试验结果表明，当基体含量在14.6%～28.2%范围内时，复合材料板抗弹性能最佳。

此外，文献［244］报道的相关数据列于表4.8中。

表4.8　基体材料种类与含量对芳纶复合材料抗弹性能的影响

由表4.8可见，芳纶复合板的抗弹性能随基体含量的提高反而下降。其主要原因为：芳纶纤维之间的协同作用随树脂含量的提高而减弱，靶板受到弹体的冲击时，会产生分层和开裂，芳纶纤维的强拉伸作用难以有效发挥。

综合表4.7和表4.8分析可见，热塑性树脂基体含量应控制在14%～25%；因此，本书中基体含量选择在15%～25%范围内进行相关试验研究用复合材料板制备。