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在战争中，随着科学技术的不断发展，极具杀伤力武器不断地涌现，防护装甲材料面临着越来越严峻的挑战，提高装甲防护能力的同时往往导致其重量的提高，因此，研究开发高防护能力、低密度、低成本的新型先进复合材料防护装甲具有十分重要的意义。本文利用聚氨酯弹性体(TPU)受到高速冲击作用时可以发生玻璃化转变，同时吸收大量的能量以及其低密度，低成本的优势，将其用作防护装甲材料，设计了以TPU为面板，纤维复合材料为背板的新型复合材料防护装甲。依据TPU面板防弹性能的主要影响因素，对其进行了结构与配方设计。按所设计的结构与配方，采用半预聚体聚合法合成了一系列的TPU，并利用红外光谱法和扫描电子显微镜分别对TPU进行了结构表征与形态观察，同时研究了硬段含量对TPU的拉伸性能、形状记忆性能、特性粘度、耐热性能以及动态力学性能的影响，从而确定了具有最佳防弹性能的TPU的硬段含量。TPU受到弹丸冲击作用时，在高频与高压的作用下，使其软段相的Tg升高到室温以上，TPU就会在瞬间发生玻璃化转变。同时由于TPU在玻璃化转变区有严重的内耗现象，所以有大量的外力用于克服链段运动的内摩擦阻力而损失，这就是TPU的防弹机理。为了获得高防弹性能的TPU，依据其防弹性能的主要影响因素，设计了以PBA为软段、MDI-50与BDO为硬段的TPU分子链结构。红外结果表明，实验中成功地制备了具有所设计结构的TPU。而对TPU的相关性能研究表明：随着硬段含量的提高，TPU的拉伸强度、形状回复率、黏流温度、软段相Tg以及TPU在玻璃化转变区的力学损耗、动态力学损耗的最大值均呈现上升趋势，但TPU反应液的粘度会急剧升高，TPU的断裂伸长率、回弹性会急剧下降，同时软段相的Tg范围会显著变窄。因此，为了获得优异的综合性能，TPU中硬段含量不宜过高。硬度含量为16.18%的TPU既具有高的拉伸强度、形状回复率、黏流温度，又具有较好的弹性，而且反应液的粘度可以实现均匀涂布。另外，此硬段含量的TPU既具有较高的Tg及较宽的Tg范围又具有高的力学损耗及动态损耗模量，在受到弹丸冲击时更易发生玻璃化转变而且会吸收更多的能量，即此硬段含量的TPU具有优异的综合性能，因此该硬段含量的TPU是性能最好的防弹面板。