基体种类与其影响

聚合物基体在不同用途的复合材料中的作用是不相同的，作为承力结构的复合材料，基体的作用是黏结纤维、传递载荷、分散载荷，因而对基体的要求是模量高，其断裂应变应略大于纤维的断裂应变。作为黏结剂用的基体，作用是将被黏物黏牢，希望剥离强度高，因而对基体要求韧性好，断裂延伸率大。作为抗破片侵彻的复合材料，其基体的作用应介于上述两者之间，要求基体具备中等模量、较好的黏结力和较大的断裂伸长。同时，由于复合材料承受的是高速撞击力，这就要求基体有与纤维相适应的动态力学响应，如动态模量、损耗正切及应变速率的敏感性等。

纤维或纤维集合体通过树脂基体形成一个整体，使复合材料具有结构的完整性，同时，树脂起着传递载荷和均衡载荷的作用。只有纤维或纤维集合体与树脂协调匹配，才能充分发挥复合材料的综合性能。树脂的选择主要取决于复合材料的性能要求，必须考虑的因素有成本，密度，界面黏结性能，拉伸性能，压缩和弯曲性能，对溶剂、水分和温度的抵抗能力，以及热膨胀的相容性和可加工性等，通常低模量或软性的树脂具有高的断裂应变、良好的弯曲性能和强的黏结力。

基体材料分为热固性树脂和热塑性树脂两大类。其中热固性树脂一般强度较高，但韧性较差，若选择热固性树脂作为防弹板用树脂，则需考虑韧性好、延伸率大的树脂，如增韧酚醛树脂、增韧环氧树脂及乙烯基酯树脂等。热塑性树脂与热固性树脂相比，具有强度较低和韧性较好的特点，考虑复合结构抗弹体侵彻的机理是以柔克刚为主，显然复合结构的基体材料采用热塑性树脂具有更大的优势。尤其在弹体的高速侵彻过程中必然会产生高温效应，热塑性树脂在高温的作用下将会变软，从而具有较高的黏性，提高了复合结构的抗弹性能。

文献［237］对改性丁苯橡胶、丁苯橡胶、聚丙烯、酚醛树脂等不同的基体材料制备的复合材料板进行抗弹性能测试，分别获得不同基体材料防弹板的弹道极限速度，结果列于表4.5中。

表4.5　不同基体材料防弹板的弹道极限速度

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文献［237］也给出了双酚A环氧体系、双马来酰亚胺、改性酚醛、聚乙烯及橡胶分别与芳纶织物复合，制成不同基体的芳纶复合材料板。对它们分别进行抗弹性能测试，试验结果列于表4.6中。

表4.6　不同基体芳纶复合材料的弹道性能①

由表4.6可知，各种复合板在其他参数基本相同的情况下，抗弹性能的差异非常明显。从能量吸收来看，改性酚醛体系的值最高，达237 J以上，其次是聚乙烯体系，Ed为212 J，而双马来酰亚胺体系与双酚A环氧体系最差，其Ed只有71～72 J；相应的临界速度vjo也有类似规律。

综合表4.5和表4.6分析可见，采用改性酚醛对复合材料板的抗侵彻性能具有较大提升；因此，采用改性酚醛作为基体进行复合材料的制备。