2.2  实验设计与流程 10

2.3  二氧化硅粉末的制备与表征 10

2.4  二氧化硅表面聚合物接枝改性实验 11

2.5  剪切增稠流体的制备与性能表征 13

2.6  STF-复合材料的制备和测试 14

3  结果与讨论 19

3.1  SiO2的制备与表征分析 19

3.2  SiO2改性表征分析 22

3.3  STF复合材料的制备及其性能分析 28

结  论 38

致  谢 39

参考文献 40

1  引言

1.1本课题研究目的及意义

在历史上人类一直使用各种各样的材料来在战场或其他不安全的情况下保护自己的身体，从穴居人使用的兽皮到罗马战士使用的金属甲，防护材料一直在不断更新和进步着。多年以来，许多新产品的发明用以试图大幅度提高机体防护。

随着我国经济的蓬勃发展，社会上也出现了许多不稳定因素：比如贫富差距越来越大，各种社会矛盾在短时间内无法解决而愈演愈烈。为了维持国家稳定，保障警用人员的人身安全，国家每年在警用装备方面的投入也在大大增加。现阶段，执法及保安人员等大量使用的是防刀防刺服。防护材料研究的主要目的是研制出成本低、重量轻、耐磨的服装材料。普通的装甲材料不但笨重而且不能弯曲，限制了它的舒适性，同时还限制了其应用范围主要是躯干保护。为了保护人体中的运动部位，比如肘部、肩关节等，科学家们研制了柔软性和舒适度都较好的“液体装甲”。这类装甲有两种：一种是“剪切增稠液体”，即我们所说的STF，它在遇到冲击、撞击等情况时会材料会由软变硬：另一种是“磁流变液”，在液体中加入适量具有磁性的离子，若在外部对其施加一个磁场，磁流变液会在很短的时间内变成固体[1]。由于短时间内磁流变液还在研发中不能投入实际使用，使得剪切增稠流体成为当前研究的主流。因此，剪切增稠流体复合高性能织物柔性防护材料是目前最有研究价值的防护材料。

基于剪切增稠流体的应用前景和柔性防刺服的要求，在已有的基础上本课题拟通过改变原料性质、参数，制备剪切增稠流体，并浸渍高性能纤维，制备剪切增稠流体/高性能纤维柔性防护材料，从中优化剪切增稠流体制备参数以及浸渍工艺，并对软体防护材料的防刀防刺性能进行分析。

1.2  剪切增稠流体（STF）简介

1.2.1剪切增稠流体

剪切增稠现象的第一次发现是由Freundlich和Roder两人在1938年，研究硬球型分散液时，发现了随着剪切应力或者剪切速率的增大，粘度显著增加[2]的现象。人们后来把具有这种性能的流体叫做剪切增稠流体，即STF（Shear thickening fluid）[3]。论文网

剪切增稠流体是一种由分散相粒子和分散介质组成的非牛顿流体，其中分散相粒子主要有两类：一种是纯天然矿物质；一种是通过化学反应等条件来合成的聚合物，如二氧化硅、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、碳酸钙等。粒子的形状主要有球体、椭球体等类球形状，为了稳定的分散在溶液中，一般是通过布朗运动、范德华力、接枝其他聚合物（对粒子进行颗粒表面接枝处理）、吸收表面活性剂等途径，其分散性主要有单分散、双分散或多分散。分散介质为H2O、醇类物质（PEG或C2H5OH）等[4,5]。