本发明涉及功能性防护复合材料技术领域，尤其涉及一种半液态防弹刺复合材料的制备方法、防弹刺复合材料及防弹刺防护内芯。
背景技术：
近些年来，世界总体格局是稳定与发展，但是局部冲突事件经常发生，我国往世界各地派遣维和部队也成了新常态。新时代，维和官兵，公安干警，武警刑警甚至部分民众也要求新型防弹刺服装穿着既要具有良好防弹刺功能，又要穿着柔软，灵活性好，最好还有降温、防潮等功能。这就对我们技术工作人员提出了更高、更严苛的要求。
目前采用硬质钢板、特种钢等金属加工的硬质防弹防刺衣逐渐减少，主要原因是坚硬笨重，灵活性差，并且容易发生跳弹现象。其次，像美国JHRG LLC公司(US6280546)公开了一种采用热塑性薄膜与含25％以上芳纶、UHMWPE高性能纤维织造的织物制备的防刺服，具有良好的抗剪切、抗穿刺性能，但是透气性较差，穿着发闷，明显不适；美国Honeywell公司(CN101356054A)公布了防吸液性柔性防弹材料及其生产方法以及由此制造的产品，该复合材料包括多个非织造纤维层，纤维层是由高韧度纤维的网状构造形成的，该纤维被包埋在热塑性聚氨酯树脂的基体中，这种材料有一定的防吸水性和柔软性，但是厚度较厚，穿着臃肿，防弹性能一般；中国专利(CN101799257A)公开了一种柔性防弹护甲，它包括完全封闭的壳体，壳体内填充有浓稠粘性液体，再放置阻挡网，在浓稠粘性液体的中后部放置有高强度合金板。这种防弹护甲防止跳弹性能较好，并减轻器官组织的非贯穿性损伤，但是简单的把合金板和粘稠液体组合起来，仍然穿着笨重，影响开展动作；中国专利(CN101871748A)公开了一种软体防刺防弹材料，包括防弹纤维织物层，剪切增稠液体复合纤维织物层和热塑性树脂复合纤维织物层，各层相叠加，这种防弹刺材料有一定的防护效果和柔软性，但是多种织物复合，厚度较厚，穿着较臃肿。
因此，亟需一种厚度薄，柔软灵活贴合体型，材料稳定性强的防弹刺复合材料。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种半液态防弹刺复合材料的制备方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种半液态防弹刺复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、制备热固性树脂格栅
制备热固性树脂/硬质颗粒溶液，将所述热固性树脂/硬质颗粒溶液均匀涂覆在格栅，将涂覆完成的所述格栅进行固化以得到热固性树脂格栅；
步骤2、制备SiO2/PEG混合体系溶液；
步骤3、制备半液态防弹刺复合材料
在一高性能织物上按一定铺层角度铺至少一层所述热固性树脂格栅，将所述SiO2/PEG混合体系溶液均匀涂覆在所述热固性树脂格栅的网孔中，在最上层的所述热固性树脂格栅上铺一高性能织物以得到初始复合材料，使用耐温胶布将所述初始复合材料进行密封以得到半液态防弹刺复合材料；
其中，在步骤1中，将所述热固性树脂/硬质颗粒溶液均匀涂覆在所述格栅的交叉点。
优选的，在所述步骤1中，所述格栅的网格尺寸为5mm～50mm，所述格栅的厚度为0.2mm～5mm。
优选的，所述热固性树脂为环氧树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯中的一种或几种的组合，所述硬质颗粒为金刚砂、碳化硅、碳化硼、石英砂中的一种或几种的组合，所述硬质颗粒的固含量为10％～30％。
优选的，所述步骤1中，所述固化的方法为，将涂覆完成的所述格栅放置在烘箱内进行固化，固化温度为80℃～120℃，固化时间为20min～40min。
优选的，所述步骤1中，所述热固性树脂/硬质颗粒溶液还包括增韧剂，所述增韧剂的添加量为3％～5％。
优选的，所述增韧剂为苯二甲酸二辛酯增韧剂。
优选的，所述步骤2中，所述SiO2的固含量为20％～40％，所述PEG的分子量为200。
优选的，所述步骤2中，所述SiO2/PEG混合体系溶液还包括碳纳米管、石墨烯，所述碳纳米管的添加量为1％～3％，所述石墨烯的添加量为2％～4％。
优选的，所述步骤3中，所述铺层角度为0°、30°、45°、90°、-45°、-30°中的一种或几种的组合。
优选的，所述高性能织物为芳纶织物、超高分子量聚苯乙烯织物、PBO纤维织物的一种或几种的组合。
本发明的第二个目的是，提供一种半液态防弹刺复合材料。
一种半液态防弹刺复合材料，包括高性能织物、热固性树脂格栅，所述半液态防弹刺复合材料为高性能织物-热固性树脂格栅-高性能织物结构，所述热固性树脂格栅至少为1层，所述半液态防弹刺复合材料的四周覆盖有耐温胶布。
优选的，所述高性能织物至少为1层。
优选的，所述热固性树脂格栅以一定铺层角度铺在所述高性能织物上。
优选的，所述铺层角度为0°、30°、45°、90°、-45°、-30°中的一种或几种的组合。
本发明的第三个目的是，提供一种半液态防弹刺防护内芯。
一种半液态防弹刺防护内芯，包括至少2层半液态防弹刺复合材料。
本发明采用以上技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：
本发明的一种半液态防弹刺复合材料的制备方法、半液态防弹刺复合材料及半液态防弹刺防护内芯，高性能织物作为基层织物，热固性树脂格栅按照一定角度铺层，最后制备成柔性防弹刺复合材料，将多层复合材料进行叠层制备成防护内芯，防弹性能极其稳定，适应高温、低温湿热环境气候；格栅内部填充半液态SiO2和PEG的混合溶液，制备的复合材料有一定的变形能力，更加贴合人体体型，穿戴更加舒适，能够灵活的弯曲，转身，不影响蹲、跳、跑、跪等各种技战术动作实施；在热固性树脂当中添加硬质颗粒，包括金刚砂，碳化硅等，利用硬质颗粒的高硬度、高强度、耐磨质轻的特点，可以有效起到钝化刀具刀头、抵御弹头的作用；使用SiO2/PEG混合体系溶液填充在热固性树脂格栅的网孔中，体系稳定性强，经过长时间的存放，SiO2也不会沉淀，防弹性能稳定，弥补了目前其他STF液体防弹性能不稳定，不能长久存放的缺陷；可以根据应用需要，设计具有不同半液态防弹刺复合材料层数的半液态防弹刺防护内芯，应用广泛，实用性强。
附图说明
图1是本发明的制备的热固性树脂格栅的剖视图。
图2是本发明的填充SiO2/PEG混合体系溶液后的热固性树脂格栅的剖视图。
图3是本发明的半液态防弹刺复合材料的剖视图。
其中的附图标记为：热固性树脂格栅1；SiO2/PEG混合体系溶液2；高性能织物3。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
实施例1
一种半液态防弹刺复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、制备热固性树脂格栅
制备热固性树脂/硬质颗粒溶液，将所述热固性树脂/硬质颗粒溶液均匀涂覆在格栅，将涂覆完成的所述格栅进行固化以得到热固性树脂格栅；
步骤2、制备SiO2/PEG混合体系溶液；
步骤3、制备半液态防弹刺复合材料
在一高性能织物上按一定铺层角度铺至少一层所述热固性树脂格栅，将所述SiO2/PEG混合体系溶液均匀涂覆在所述热固性树脂格栅的网孔中，在最上层的所述热固性树脂格栅上铺一高性能织物以得到初始复合材料，使用耐温胶布将所述初始复合材料进行密封以得到半液态防弹刺复合材料；
其中，在步骤1中，将所述热固性树脂/硬质颗粒溶液均匀涂覆在所述格栅的交叉点。
在步骤1中，首先制备热固性树脂/硬质颗粒溶液，将热固性树脂和硬质颗粒进行混合，使用电动搅拌器和超声波振荡器搅拌均匀。
在热固性树脂和硬质颗粒进行混合时，还可以添加一定量的增韧剂。
在本发明中，热固性树脂为环氧树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯中的一种或几种的组合，硬质颗粒为金刚砂、碳化硅、碳化硼、石英砂中的一种或几种的组合，且硬质颗粒的固含量为10％～30％，增韧剂选用苯二甲酸二辛酯增韧剂，增韧剂的质量百分比为3％～5％。
然后，在离型脱模纸上铺一层格栅，每个格栅的网格尺寸为5mm～50mm，格栅的厚度为0.2mm～5mm。
最后，将调配好的热固性树脂/硬质颗粒溶液均匀涂覆在格栅上，特别是要涂覆在格栅的交叉点(即网孔的交叉点)，然后将涂覆后的格栅放置在烘箱内进行固化，固化温度为80℃～120℃，固化时间为20min～40min。固化完成后得到交叉点加强的热固性树脂格栅，如图1所示。
重复上述步骤多次，以制备大量的热固性树脂格栅。
在步骤2中，将SiO2和PEG进行混合，使用电动搅拌器和超声波振动器搅拌均匀。
在将SiO2和PEG进行混合时，还可以添加碳纳米管和石墨烯。
在本发明中，SiO2的固含量为20％～40％，SiO的粒径为650nm，PEG的分子量为200，碳纳米管的添加量为1％～3％，石墨烯的添加量为2％～4％。
然后，将搅拌均匀的SiO2/PEG混合体系溶液放置在真空干燥箱内进行干燥，温度80℃，时间为24小时，得到没有气泡的稳定的SiO2/PEG混合体系溶液。
如图2～3所示，在步骤3中，在脱模纸上铺上至少一层高性能织物，然后在该高性能织物上铺1～6层制备好的热固性树脂格栅，每一层热固性树脂格栅均以一定的铺层角度进行铺层，然后将SiO2/PEG混合体系溶液均匀涂覆在热固性树脂格栅的网孔中，在最上层的热固性树脂格栅上铺上至少一层高性能织物，得到初始复合材料，在初始复合材料的四周用耐温胶布进行密封，最终得到半液态防弹刺复合材料。
在本发明中，高性能织物为芳纶织物、超高分子量聚乙烯织物、PBO纤维织物的一种或者几种的组合。
利用半液态防弹刺复合材料去制备半液态防弹刺防护内芯，将至少2层半液态防弹刺复合材料进行叠层，然后根据需要进行裁剪，最后进行密封。
在本发明中，一般选择2～10层半液态防弹刺复合材料进行叠层，既能提供相应的防弹刺能力，同时能够保证较轻的穿戴质量。
实施例2
采用实施例1的制备方法制备半液态防弹刺复合材料，具体步骤如下：
步骤1：制备热固性树脂格栅
选择高强高韧环氧树脂、碳化硅、苯二甲酸二辛酯增韧剂制备热固性树脂/硬质颗粒溶液。其中，固化剂为聚酰胺树脂固化剂，高强高韧环氧树脂与聚酰胺树脂固化剂质量比为1：0.6，碳化硅粒径为50μm～90μm，碳化硅在树脂溶液内的固含量为18％，苯二甲酸二辛酯增韧剂的添加量为4％。
在离型脱模纸上铺一层格栅，格栅为芳纶格栅，格栅的网格尺寸为6mm×6mm，格栅的厚度为0.5mm。
将调配好的热固性树脂/硬质颗粒溶液均匀涂覆在格栅上，特别是要涂覆在格栅的交叉点(即网孔的交叉点)，然后将涂覆后的格栅放置在烘箱内进行固化，固化温度为90℃，固化时间为25min。固化完成后得到交叉点加强的热固性树脂格栅。
步骤2：制备SiO2/PEG混合体系溶液
选择SiO2、PEG、碳纳米管和石墨烯制备SiO2/PEG混合体系溶液。其中，SiO2的粒径为650nm，SiO2的固含量为40％，PEG分子量为200，碳纳米管的添加量为1％，石墨烯的添加量为2％。使用电动搅拌器和超声波振动器搅拌均匀，将搅拌均匀的SiO2/PEG混合体系溶液放置在真空干燥箱内进行干燥，温度80℃，时间为24小时，得到没有气泡的稳定的SiO2/PEG混合体系溶液。
步骤3：制备半液态防弹刺复合材料
在脱模纸上铺上1层超高分子量聚乙烯无纬布，然后在该超高分子量聚乙烯无纬布上铺4层制备好的热固性树脂芳纶格栅，每一层热固性树脂格栅均分别按照铺层角度0°、45°、-45°、90°进行铺层，然后将SiO2/PEG混合体系溶液均匀涂覆在热固性树脂芳纶格栅的网孔中，在最上层的热固性树脂芳纶格栅上铺上1层超高分子量聚乙烯无纬布，得到初始复合材料，在初始复合材料的四周用耐温胶布进行密封，最终得到半液态防弹刺复合材料。其中，超高分子量聚乙烯无纬布的克重为160g/m2。
将6层制备好的半液态防弹刺复合材料进行叠层，然后进行剪裁加工，得到半液态防弹刺防护内芯。使用该半液态防弹刺防护内芯加工制备防弹防刺服，制备的防弹防刺服的规格为175cm、90A，其总重为2.7kg，厚度为12.8mm。
将该防弹防刺服按照GA141-2010警用防弹衣标准进行测试，可以有效抵御54式手枪7.62mm铅芯弹的攻击，达到二级防弹标准；将该防弹防刺服按照GA68-2008警用防刺服标准进行穿刺测试，符合标准中所规定的各项指标要求，且不露刀尖。
实施例3
采用实施例1的制备方法制备半液态防弹刺复合材料，具体步骤如下：
步骤1：制备热固性树脂格栅
选择高强高韧环氧树脂、金刚砂、苯二甲酸二辛酯增韧剂制备热固性树脂/硬质颗粒溶液。其中，固化剂为聚酰胺树脂固化剂，高强高韧环氧树脂与聚酰胺树脂固化剂质量比为1：0.6，金刚砂粒径为80μm～140μm，金刚砂在树脂溶液内的固含量为12％，苯二甲酸二辛酯增韧剂的添加量为3％。
在离型脱模纸上铺一层格栅，格栅为聚乙烯格栅，格栅的网格尺寸为12mm×12mm，格栅的厚度为0.4mm。
将调配好的热固性树脂/硬质颗粒溶液均匀涂覆在格栅上，特别是要涂覆在格栅的交叉点(即网孔的交叉点)，然后将涂覆后的格栅放置在烘箱内进行固化，固化温度为90℃，固化时间为25min。固化完成后得到交叉点加强的热固性树脂格栅。
步骤2：制备SiO2/PEG混合体系溶液
选择SiO2、PEG、碳纳米管和石墨烯制备SiO2/PEG混合体系溶液。其中，SiO2的粒径为650nm，SiO2的固含量为45％，PEG分子量为200，碳纳米管的添加量为1％，石墨烯的添加量为1％。使用电动搅拌器和超声波振动器搅拌均匀，将搅拌均匀的SiO2/PEG混合体系溶液放置在真空干燥箱内进行干燥，温度80℃，时间为24小时，得到没有气泡的稳定的SiO2/PEG混合体系溶液。
步骤3：制备半液态防弹刺复合材料
在脱模纸上铺上2层超高分子量聚乙烯无纬布，然后在该超高分子量聚乙烯无纬布上铺4层制备好的热固性树脂聚乙烯格栅，每一层热固性树脂格栅均分别按照铺层角度0°、45°、-45°、90°进行铺层，然后将SiO2/PEG混合体系溶液均匀涂覆在热固性树脂聚乙烯格栅的网孔中，在最上层的热固性树脂聚乙烯格栅上铺上2层超高分子量聚乙烯无纬布，得到初始复合材料，在初始复合材料的四周用耐温胶布进行密封，最终得到半液态防弹刺复合材料。其中，超高分子量聚乙烯无纬布的克重为160g/m2。
将4层制备好的半液态防弹刺复合材料进行叠层，然后进行剪裁加工，得到半液态防弹刺防护内芯。使用该半液态防弹刺防护内芯加工制备防弹防刺服，制备的防弹防刺服的规格为175cm、90A，其总重为1.8kg，厚度为10.5mm。
将该防弹防刺服按照GA141-2010警用防弹衣标准进行测试，可以有效抵御54式手枪7.62mm铅芯弹的攻击，达到二级防弹标准。
实施例4
采用实施例1的制备方法制备半液态防弹刺复合材料，具体步骤如下：
步骤1：制备热固性树脂格栅
选择高强高韧环氧树脂、碳化硅、苯二甲酸二辛酯增韧剂制备热固性树脂/硬质颗粒溶液。其中，固化剂为聚酰胺树脂固化剂，高强高韧环氧树脂与聚酰胺树脂固化剂质量比为1：0.8，碳化硅粒径为50μm～90μm，碳化硅在树脂溶液内的固含量为22％，苯二甲酸二辛酯增韧剂的添加量为5％。
在离型脱模纸上铺一层格栅，格栅为芳纶格栅，格栅的网格尺寸为6mm×6mm，格栅的厚度为0.5mm。
将调配好的热固性树脂/硬质颗粒溶液均匀涂覆在格栅上，特别是要涂覆在格栅的交叉点(即网孔的交叉点)，然后将涂覆后的格栅放置在烘箱内进行固化，固化温度为90℃，固化时间为30min。固化完成后得到交叉点加强的热固性树脂格栅。
步骤2：制备SiO2/PEG混合体系溶液
选择SiO2、PEG、碳纳米管和石墨烯制备SiO2/PEG混合体系溶液。其中，SiO2的粒径为650nm，SiO2的固含量为35％，PEG分子量为200，碳纳米管的添加量为1％，石墨烯的添加量为1％。使用电动搅拌器和超声波振动器搅拌均匀，将搅拌均匀的SiO2/PEG混合体系溶液放置在真空干燥箱内进行干燥，温度80℃，时间为24小时，得到没有气泡的稳定的SiO2/PEG混合体系溶液。
步骤3：制备半液态防弹刺复合材料
在脱模纸上铺上1层芳纶平纹布，然后在该芳纶平纹布上铺6层制备好的热固性树脂芳纶格栅，每一层热固性树脂格栅均分别按照铺层角度0°、30°、45°、-45°、-30°、90°进行铺层，然后将SiO2/PEG混合体系溶液均匀涂覆在热固性树脂芳纶格栅的网孔中，在最上层的热固性树脂芳纶格栅上铺上1层芳纶平纹布，得到初始复合材料，在初始复合材料的四周用耐温胶布进行密封，最终得到半液态防弹刺复合材料。其中，芳纶平纹布的克重为220g/m2，经纬密度分别为11×11根/cm。
将4层制备好的半液态防弹刺复合材料进行叠层，然后进行剪裁加工，得到半液态防弹刺防护内芯。使用该半液态防弹刺防护内芯加工制备防弹防刺服，制备的防弹防刺服的规格为175cm、90A，其总重为1.6kg，厚度为9.5mm。
将该防弹防刺服按照GA141-2010警用防弹衣标准进行测试，可以有效抵御54式手枪7.62mm铅芯弹的攻击，达到二级防弹标准；将该防弹防刺服按照GA68-2008警用防刺服标准进行穿刺测试，符合标准中所规定的各项指标要求，且不露刀尖。
实施例5
采用实施例1的制备方法制备半液态防弹刺复合材料，具体步骤如下：
步骤1：制备热固性树脂格栅
选择高强高韧环氧树脂、石英砂、苯二甲酸二辛酯增韧剂制备热固性树脂/硬质颗粒溶液。其中，固化剂为聚酰胺树脂固化剂，高强高韧环氧树脂与聚酰胺树脂固化剂质量比为1：0.7，石英砂粒径为50μm～90μm，石英砂在树脂溶液内的固含量为8％，苯二甲酸二辛酯增韧剂的添加量为3％。
在离型脱模纸上铺一层格栅，格栅为玻纤格栅，格栅的网格尺寸为12mm×12mm，格栅的厚度为0.4mm。
将调配好的热固性树脂/硬质颗粒溶液均匀涂覆在格栅上，特别是要涂覆在格栅的交叉点(即网孔的交叉点)，然后将涂覆后的格栅放置在烘箱内进行固化，固化温度为100℃，固化时间为20min。固化完成后得到交叉点加强的热固性树脂格栅。
步骤2：制备SiO2/PEG混合体系溶液
选择SiO2、PEG、碳纳米管和石墨烯制备SiO2/PEG混合体系溶液。其中，SiO2的粒径为650nm，SiO2的固含量为30％，PEG分子量为200，碳纳米管的添加量为1％，石墨烯的添加量为1％。使用电动搅拌器和超声波振动器搅拌均匀，将搅拌均匀的SiO2/PEG混合体系溶液放置在真空干燥箱内进行干燥，温度80℃，时间为24小时，得到没有气泡的稳定的SiO2/PEG混合体系溶液。
步骤3：制备半液态防弹刺复合材料
在脱模纸上铺上1层芳纶平纹布，然后在该芳纶平纹布上铺3层制备好的热固性树脂玻纤格栅，每一层热固性树脂格栅均分别按照铺层角度0°、45°、90°进行铺层，然后将SiO2/PEG混合体系溶液均匀涂覆在热固性树脂玻纤格栅的网孔中，在最上层的热固性树脂玻纤格栅上铺上1层芳纶平纹布，得到初始复合材料，在初始复合材料的四周用耐温胶布进行密封，最终得到半液态防弹刺复合材料。其中，芳纶平纹布的克重为220g/m2，经纬密度分别为11×11根/cm。
将1层制备好的半液态防弹刺复合材料进行剪裁加工，得到半液态防弹刺防护内芯。使用该半液态防弹刺防护内芯加工制备防护装甲，包括小腿装甲、防臀部装甲以及护臂装甲。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。