近年来,随着恐怖事件的频发,人们的安全防护意识不断增强,个体防护装甲材料也因此得到了快速发展。其中防刺、防割产品的开发与研究日益受到研究者的重视。从文献资料来看,目前对于纱线的防割性能及防割机理的研究国内外尚没有定论。虽然纱线沿轴向的拉伸性能是评价其防割性能的重要方面,但并不是确定和评价一种纱线的防割性能的唯一指标。例如,碳纤维具有极好的沿轴向的拉伸性能,但其防割性能却很差。基于这种分析,本论文首次系统研究了纱线沿横截面的抗切割性能,同时探讨了纱线沿轴向的拉伸性能对防割性能的影响,为防割纱线的设计和沿横截面的抗切割性能的预测提供了理论基础。 为了实现纱线沿横截面的抗切割性能的研究,本课题自行制备大量的纱线试样,包括不同原料、不同结构的二维编织包缠纱、不同原料的长丝纱、不同捻度的短纤纱及股线。首次自行设计了用来测试纱线沿横截面的抗切割性能的刀架切割装置,该装置可以和目前流行的各种纱线强力仪相连接,通过这种独特的装置和纱线强力仪,可以给出纱线沿横截面的切割力与切割位移之间的关系曲线,可以得到切割断裂强力、抗切割初始模量以及切割功等参数,可以基本实现对纱线沿横截面的抗切割性能的表征。 利用这种装置,本论文系统研究了不同原料的纱线沿横截面的抗切割性能以及不同纱线结构(包缠纱、股线、长丝纱、短纤纱、不同捻度)对纱线沿横截面的抗切割性能的影响,提出了设计和分析纱线沿横截面抗切割性能的“面积论”和“动态响应论”的观点,“面积论”是指“纱线沿横截面的纤维面积越大则纱线沿横截面的抗切割性能越好”,“动态响应论”是指“在设计复合防割纱线时(例如二维编织复合纱),应该把抗切割初始模量大的纤维原料作为外包缠纱,而把切割断裂强力大的纤维原料作为芯纱。实验结果表明,上述观点与实际情况符合较好。研究还发现,芳纶、高性能聚乙烯、芳纶短纤纱等高性能纤维,切割和拉伸性能均突出,可作为防切割产品的首选材料;一般地讲,加捻(在一定的捻度范围内)、合股等方式对不同原料纱线抗切割性能的影响趋势基本相同,即加捻及合股均有利于提高纱线的切割断裂强力,但通常会引起抗切割初始模量的降低;二维编织包缠复合纱具有很好的沿横截面抗切割性能,通过对芯纱和外包缠纱的合理选择,可以使抗切割性能得到显著提高。 此外,本论文还对影响纱线防割性能的轴向拉伸性能进行了研究,并首次研究了与防割防刺织物中纱线受力状态密切相关的纱线屈曲拉伸性能。纱线屈曲拉伸性能的研究是通过自行设计的双辊拉伸装置来完成的,它可以模拟织物中呈现屈曲状态纱线的拉伸情况。研究发现,纱线的屈曲拉伸性能低于轴向拉伸性能,