一种特种防护材料的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种特种防护材料的制备方法，该方法为：一、将芳纶纤维编织成面密度为320g/m2～380g/m2，厚度为0.2mm～0.3mm的编织布；二、将环氧树脂、聚酰胺固化剂、环氧增韧剂和环氧树脂稀释剂混合均匀，然后向混合物中加入丙酮，搅拌均匀得到胶液；三、采用胶液对编织布进行浸胶处理，得到预浸布；四、将预浸布置于平板液压机上进行固化，得到纤维/树脂特种防护材料。本发明采用纤维树脂预浸渍工艺，操作简单方便，大大改善了高性能机织布材料的非贯穿损伤较大的防弹防护缺陷，且性能优异稳定；制备的特种防护材料多层叠合后能有效防护刀砍、枪刺。
【专利说明】一种特种防护材料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于特种防护材料【技术领域】，具体涉及一种特种防护材料的制备方法。
【背景技术】
[0002]目前工业化、大规模生产、广泛用于防弹领域的高性能纤维主要有对位芳香族聚酰胺纤维(芳纶纤维)和超高分子量聚乙烯纤维两种。单根纤维或束丝并不能起到防弹的作用，只有将纤维按一定的规律排列整合起来，才能有效地抵御枪弹或破片的侵袭。将纤维有规律整合起来主要有两种途径:机织布和无纬布。前者是通过织机进行编织，后者则是通过特殊的单向排列与树脂复合而成。对于机织物，纤维在织机上编织过程中会受到损伤?’另夕卜，应变波在织物面上传播时，纱线的连接点会对应变波进行反射，应变波的叠加易造成纱线过度伸长而断裂。而单向复合材料技术制成的无纬布，解决了这一问题，但同时带来致命缺陷，即单向复合的预浸防弹材料中含有水溶性粘接剂，材料浸水后会失去防弹效果，同时由于存在不耐老化的粘接剂，大大缩短了材料的使用寿命，材料的保护条件相应提高。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种特种防护材料的制备方法。该方法采用纤维树脂预浸溃工艺，操作简单、方便，大大改善了高性能机织布材料的非贯穿损伤较大的防弹防护缺陷，且性能优异稳定；同时树脂基体的加入不仅提高了芳纶纤维的防刺性能，还延长了材料的使用寿命；采用该方法制备的特种防护材料多层叠合后能有效防护刀砍、枪刺，也可以与其它材料合理搭配后防止54、79等枪弹的冲击。
[0004]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:一种特种防护材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤:
[0005]步骤一、将芳绝纤维编织成面密度为320g/m2?380g/m2,厚度为0.2mm?0.3mm的编织布；所述编织布的经向和纬向密度相同且均为8根/1mm?10根/1mm ；
[0006]步骤二、将环氧树脂、聚酰胺固化剂、环氧增韧剂和环氧树脂稀释剂按照100: (45?55): (4?6): (0.1?0.3)的质量比混合均勻,然后向混合物中加入丙酮,搅拌均匀得到胶液；所述丙酮的加入量为使胶液的比重为1.0g/cm3?1.lg/cm3 ；
[0007]步骤三、采用步骤二中所述胶液对步骤一中所述编织布进行浸胶处理，得到预浸布，所述预浸布中胶液的质量百分含量为17.5%?18.5% ；
[0008]步骤四、将步骤三中所述预浸布置于平板液压机上进行固化，得到纤维/树脂特种防护材料；所述固化的温度为100°c?140°C，压力为5MPa?6MPa，时间为5min?15min。
[0009]上述的一种特种防护材料的制备方法，其特征在于，步骤一中所述芳纶纤维的纤度为 800D ?100Do
[0010]上述的一种特种防护材料的制备方法，其特征在于，步骤二中所述环氧树脂的环氧值为0.4?0.55，聚酰胺固化剂的胺值为400±20，环氧增韧剂为DH410环氧增韧剂。
[0011]上述的一种特种防护材料的制备方法，其特征在于，步骤二中所述环氧树脂、聚酰胺固化剂、环氧增韧剂和环氧树脂稀释剂的质量比为100:50:5:0.2。
[0012]上述的一种特种防护材料的制备方法，其特征在于，步骤三中所述浸胶处理的温度为 100C- 120。。。
[0013]上述的一种特种防护材料的制备方法，其特征在于，步骤四中所述固化的温度为120°C，压力为6MPa，时间为1min0
[0014]本发明与现有技术相比具有以下优点:
[0015]1、本发明采用纤维树脂预浸溃工艺，操作简单、方便，大大改善了高性能机织布材料的非贯穿损伤较大的防弹防护缺陷，且性能优异稳定；同时树脂基体的加入不仅提高了芳纶纤维的防刺性能，还延长了材料的使用寿命。
[0016]2、本发明采用高性能纤维编织物与树脂基体复合而成，防弹防刺性能优异稳定，且重量轻、抗老化、易贮存，受子弹冲击后，变形小，耐冲击，大大减小子弹带来的非贯穿损伤对人体的伤害。
[0017]3、采用本发明的方法制备的特种防护材料多层叠合后能有效防护刀砍、枪刺，也可以与芳纶、超高分子量聚乙烯等纤维的无纬布或编织布防弹材料合理搭配后防止54、79等枪弹的冲击。
[0018]下面通过实施例，对本发明技术方案做进一步的详细说明。
【具体实施方式】
[0019]实施例1
[0020]步骤一、将芳纶纤维编织成面密度为360g/m2，厚度为0.25mm的编织布；所述编织布的经向和纬向密度相同且均为9根/1mm ;所述芳纶纤维的纤度为840D ；
[0021]步骤二、将环氧树脂E51 (环氧值0.5?0.55，购自南通星辰合成材料有限公司)、聚酰胺固化剂(TY-651，胺值为400±20，购自天津燕海化学有限公司)、环氧增韧剂(DH410环氧增韧剂，购自嘉兴市东方化工厂)和环氧树脂稀释剂(环氧树脂稀释剂3636，购自上海新华树脂厂)按照100:50:5:0.2的质量比混合均匀，然后向混合物中加入丙酮，搅拌均匀得到胶液；所述丙酮的加入量为使胶液的比重为1.05g/cm3 ；
[0022]步骤三、采用步骤二中所述胶液对步骤一中所述编织布进行浸胶处理，得到预浸布，所述预浸布中胶液的质量百分含量为18% ;所述浸胶处理的温度为110°C ；
[0023]步骤四、将步骤三中所述预浸布置于平板液压机上进行固化，得到纤维/树脂特种防护材料；所述固化的温度为120°C，压力为6MPa，时间为lOmin。
[0024]将13层本实施例的纤维/树脂特种防护材料、28层克重150g/m2的防弹材料(湖南中泰特种装备有限责任公司生产的ZT160连续式无纬布)和3层本实施例的纤维/树脂特种防护材料依次叠层制成防弹测试靶片，对制成的防弹测试靶片进行防弹测试，结果显示，防弹测试靶片可防止中国79微冲51子弹的冲击。
[0025]实施例2
[0026]步骤一、将芳纶纤维编织成面密度为320g/m2，厚度为0.3mm的编织布；所述编织布的经向和纬向密度相同且均为8根/1mm ;所述芳纶纤维的纤度为1000D ；
[0027]步骤二、将环氧树脂E51 (环氧值0.5?0.55，购自南通星辰合成材料有限公司)、聚酰胺固化剂(TY-651，胺值为400±20，购自深圳臣田建材有限公司)、环氧增韧剂(DH410环氧增韧剂，购自嘉兴市东方化工厂)和环氧树脂稀释剂(环氧树脂稀释剂3636，购自南通星辰合成材料有限公司)按照100:45:6:0.1的质量比混合均匀，然后向混合物中加入丙酮，搅拌均匀得到胶液；所述丙酮的加入量为使胶液的比重为1.0g/cm3 ；
[0028]步骤三、采用步骤二中所述胶液对步骤一中所述编织布进行浸胶处理，得到预浸布，所述预浸布中胶液的质量百分含量为18.5% ;所述浸胶处理的温度为100°C ；
[0029]步骤四、将步骤三中所述预浸布置于平板液压机上进行固化，得到纤维/树脂特种防护材料；所述固化的温度为100°c，压力为5MPa，时间为15min。
[0030]将11层本实施例的纤维/树脂特种防护材料、28层克重200g/m2的防弹材料(荷兰DSM公司生产的SB51防弹材料)和2层本实施例的纤维/树脂特种防护材料依次叠层制成防弹测试靶片，对制成的防弹测试靶片进行防弹测试，结果显示，防弹测试靶片可防止中国54手枪51子弹的冲击。
[0031]实施例3
[0032]步骤一、将芳纶纤维编织成面密度为380g/m2，厚度为0.2mm的编织布；所述编织布的经向和纬向密度相同且均为10根/1mm ;所述芳纶纤维的纤度为800D ；
[0033]步骤二、将环氧树脂E51 (环氧值0.5?0.55，购自南通星辰合成材料有限公司)、聚酰胺固化剂(TY-651，胺值为400±20，购自天津燕海化学有限公司)、环氧增韧剂(DH410环氧增韧剂，购自嘉兴市东方化工厂)和环氧树脂稀释剂(环氧树脂稀释剂3636，购自上海新华树脂厂)按照100:55:4:0.3的质量比混合均匀，然后向混合物中加入丙酮，搅拌均匀得到胶液；所述丙酮的加入量为使胶液的比重为1.lg/cm3 ；
[0034]步骤三、采用步骤二中所述胶液对步骤一中所述编织布进行浸胶处理，得到预浸布，所述预浸布中胶液的质量百分含量为17.5% ;所述浸胶处理的温度为120°C ；
[0035]步骤四、将步骤三中所述预浸布置于平板液压机上进行固化，得到纤维/树脂特种防护材料；所述固化的温度为140°C，压力为6MPa，时间为5min。
[0036]将20层本实施例的纤维/树脂特种防护材料叠层后加6mm缓冲材料(发泡PE或EVA等)，可以防住GA 68-2008《警用防刺服》标准中试验刀具的24J±0.5J能量的撞击有效冲击。
[0037]实施例4
[0038]步骤一、将芳纶纤维编织成面密度为350g/m2，厚度为0.2mm的编织布；所述编织布的经向和纬向密度相同且均为10根/1mm ;所述芳纶纤维的纤度为840D ；
[0039]步骤二、将环氧树脂E51 (环氧值0.5?0.55，购自南通星辰合成材料有限公司)、聚酰胺固化剂(TY-651，胺值为400±20，购自天津燕海化学有限公司)、环氧增韧剂(DH410环氧增韧剂，购自嘉兴市东方化工厂)和环氧树脂稀释剂(环氧树脂稀释剂3636，购自南通星辰合成材料有限公司)按照100:45:4:0.1的质量比混合均匀，然后向混合物中加入丙酮，搅拌均匀得到胶液；所述丙酮的加入量为使胶液的比重为1.0g/cm3 ；
[0040]步骤三、采用步骤二中所述胶液对步骤一中所述编织布进行浸胶处理，得到预浸布，所述预浸布中胶液的质量百分含量为18.5% ;所述浸胶处理的温度为110°C ；
[0041]步骤四、将步骤三中所述预浸布置于平板液压机上进行固化，得到纤维/树脂特种防护材料；所述固化的温度为130°C，压力为6MPa，时间为lOmin。
[0042]将21?23层本实施例的纤维/树脂特种防护材料叠层后加5mm缓冲材料(发泡PE或EVA等)，可以防住GA 68-2008《警用防刺服》标准中试验刀具的24J±0.5J能量的有效冲击。
[0043]实施例5
[0044]步骤一、将芳纶纤维编织成面密度为360g/m2，厚度为0.3mm的编织布；所述编织布的经向和纬向密度相同且均为9根/1mm ;所述芳纶纤维的纤度为860D ；
[0045]步骤二、将环氧树脂WSR618(环氧值0.5?0.55，购自南通星辰合成材料有限公司)、聚酰胺固化剂(TY-651，胺值为400±20，购自天津燕海化学有限公司)、环氧增韧剂(DH410环氧增韧剂，购自嘉兴市东方化工厂)和环氧树脂稀释剂(环氧树脂稀释剂3636，购自上海新华树脂厂)按照100:45:4:0.3的质量比混合均匀，然后向混合物中加入丙酮，搅拌均匀得到胶液；所述丙酮的加入量为使胶液的比重为1.lg/cm3 ；
[0046]步骤三、采用步骤二中所述胶液对步骤一中所述编织布进行浸胶处理，得到预浸布，所述预浸布中胶液的质量百分含量为17.5% ;所述浸胶处理的温度为100°C ；
[0047]步骤四、将步骤三中所述预浸布置于平板液压机上进行固化，得到纤维/树脂特种防护材料；所述固化的温度为140°C，压力为5.5MPa，时间为15min。
[0048]将21?23层本实施例的纤维/树脂特种防护材料叠层后加5mm缓冲材料(发泡PE或EVA等)，可以防住GA 68-2008《警用防刺服》标准中试验刀具的24J±0.5J能量的有效冲击。
[0049]实施例6
[0050]步骤一、将芳纶纤维编织成面密度为320g/m2，厚度为0.3mm的编织布；所述编织布的经向和纬向密度相同且均为8根/1mm ;所述芳纶纤维的纤度为800D ；
[0051]步骤二、将环氧树脂WSR618 (环氧值0.4?0.5，购自南通星辰合成材料有限公司)、聚酰胺固化剂(TY-651，胺值为400±20，购自天津燕海化学有限公司)、环氧增韧剂(DH410环氧增韧剂，购自嘉兴市东方化工厂)和环氧树脂稀释剂(环氧树脂稀释剂3636，购自南通星辰合成材料有限公司)按照100:45:6:0.3的质量比混合均匀，然后向混合物中加入丙酮，搅拌均匀得到胶液；所述丙酮的加入量为使胶液的比重为1.04g/cm3 ；
[0052]步骤三、采用步骤二中所述胶液对步骤一中所述编织布进行浸胶处理，得到预浸布，所述预浸布中胶液的质量百分含量为17.7% ;所述浸胶处理的温度为110°C ；
[0053]步骤四、将步骤三中所述预浸布置于平板液压机上进行固化，得到纤维/树脂特种防护材料；所述固化的温度为110°c，压力为5MPa，时间为lOmin。
[0054]将11层本实施例的纤维/树脂特种防护材料、28层克重200g/m2的防弹材料(北京同益中特种纤维技术开发有限公司生产的“护星” WB-422B防弹UD无纬布)、2层本实施例的纤维/树脂特种防护材料和4.3_缓冲泡沫(发泡PE或EVA等)依次叠层制成防弹测试靶片，对制成的防弹测试靶片进行防弹测试，结果显示，防弹测试靶片可防止中国54手枪51子弹的冲击。
[0055]实施例7
[0056]步骤一、将芳纶纤维编织成面密度为380g/m2，厚度为0.2mm的编织布；所述编织布的经向和纬向密度相同且均为8根/1mm ;所述芳纶纤维的纤度为1000D ；
[0057]步骤二、将环氧树脂WSR618 (环氧值0.4?0.48，购自南通星辰合成材料有限公司)、聚酰胺固化剂(TY-651，胺值为400±20，购自天津燕海化学有限公司)、环氧增韧剂(DH410环氧增韧剂，购自嘉兴市东方化工厂)和环氧树脂稀释剂(环氧树脂稀释剂3636，购自南通星辰合成材料有限公司)按照100:55:4:0.1的质量比混合均匀，然后向混合物中加入丙酮，搅拌均匀得到胶液；所述丙酮的加入量为使胶液的比重为1.lg/cm3 ；
[0058]步骤三、采用步骤二中所述胶液对步骤一中所述编织布进行浸胶处理，得到预浸布，所述预浸布中胶液的质量百分含量为17.5% ;所述浸胶处理的温度为105°C ；
[0059]步骤四、将步骤三中所述预浸布置于平板液压机上进行固化，得到纤维/树脂特种防护材料；所述固化的温度为120°C，压力为5MPa，时间为15min。
[0060]将18层本实施例的纤维/树脂特种防护材料叠层后加5mm缓冲材料(发泡PE或EVA等)，可以防住GA 68-2008《警用防刺服》标准中试验刀具的24J±0.5J能量的有效冲击。
[0061]实施例8
[0062]步骤一、将芳纶纤维编织成面密度为380g/m2，厚度为0.2mm的编织布；所述编织布的经向和纬向密度相同且均为8根/1mm ;所述芳纶纤维的纤度为840D ；
[0063]步骤二、将环氧树脂WSR618(环氧值0.4?0.5，购自无锡树脂厂)、聚酰胺固化剂(TY-651，胺值为400±20，购自天津燕海化学有限公司)、环氧增韧剂(DH410环氧增韧齐IJ，购自嘉兴市东方化工厂)和环氧树脂稀释剂(环氧树脂稀释剂3636，购自上海新华树脂厂)按照100:55:6:0.1的质量比混合均匀，然后向混合物中加入丙酮，搅拌均匀得到胶液；所述丙酮的加入量为使胶液的比重为1.lg/cm3 ；
[0064]步骤三、采用步骤二中所述胶液对步骤一中所述编织布进行浸胶处理，得到预浸布，所述预浸布中胶液的质量百分含量为17.5% ;所述浸胶处理的温度为105°C ；
[0065]步骤四、将步骤三中所述预浸布置于平板液压机上进行固化，得到纤维/树脂特种防护材料；所述固化的温度为120°C，压力为5MPa，时间为lOmin。
[0066]将18层本实施例的纤维/树脂特种防护材料叠层后加5mm缓冲材料(发泡PE或EVA等)，可以防住GA 68-2008《警用防刺服》标准中试验刀具的24J±0.5J能量的有效冲击。
[0067]实施例9
[0068]步骤一、将芳纶纤维编织成面密度为320g/m2，厚度为0.3mm的编织布；所述编织布的经向和纬向密度相同且均为10根/1mm ;所述芳纶纤维的纤度为800D?1000D ；
[0069]步骤二、将环氧树脂WSR618 (环氧值0.4?0.5，购自无锡树脂厂)、聚酰胺固化剂(TY-651，胺值为400±20，购自天津燕海化学有限公司)、环氧增韧剂(DH410环氧增韧齐IJ，购自嘉兴市东方化工厂)和环氧树脂稀释剂(环氧树脂稀释剂3636，购自上海新华树脂厂)按照100:55:6:0.3的质量比混合均匀，然后向混合物中加入丙酮，搅拌均匀得到胶液；所述丙酮的加入量为使胶液的比重为1.0g/cm3 ；
[0070]步骤三、采用步骤二中所述胶液对步骤一中所述编织布进行浸胶处理，得到预浸布，所述预浸布中胶液的质量百分含量为18% ;所述浸胶处理的温度为105°C ；
[0071]步骤四、将步骤三中所述预浸布置于平板液压机上进行固化，得到纤维/树脂特种防护材料；所述固化的温度为120°C，压力为5MPa，时间为15min。
[0072]将10层本实施例的纤维/树脂特种防护材料、28层克重200g/m2的防弹材料(上海协孚合纤复合材料有限公司生产XF2200防弹材料)和2层本实施例的纤维/树脂特种防护材料依次叠层制成防弹测试靶片，对制成的防弹测试靶片进行防弹测试，结果显示，防弹测试靶片可防止中国54手枪51子弹的冲击。
[0073]以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何限制，凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
【权利要求】
1.一种特种防护材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤: 步骤一、将芳纶纤维编织成面密度为320g/m2?380g/m2，厚度为0.2mm?0.3mm的编织布；所述编织布的经向和纬向密度相同且均为8根/1mm?10根/1mm ； 步骤二、将环氧树脂、聚酰胺固化剂、环氧增韧剂和环氧树脂稀释剂按照100: (45?55): (4?6): (0.1?0.3)的质量比混合均匀，然后向混合物中加入丙酮，搅拌均匀得到胶液；所述丙酮的加入量为使胶液的比重为1.0g/cm3?1.lg/cm3 ； 步骤三、采用步骤二中所述胶液对步骤一中所述编织布进行浸胶处理，得到预浸布，所述预浸布中胶液的质量百分含量为17.5%?18.5% ; 步骤四、将步骤三中所述预浸布置于平板液压机上进行固化，得到纤维/树脂特种防护材料；所述固化的温度为100°C?140°C，压力为5MPa?6MPa，时间为5min?15min。
2.根据权利要求1所述的一种特种防护材料的制备方法，其特征在于，步骤一中所述芳纶纤维的纤度为800D?1000D。
3.根据权利要求1所述的一种特种防护材料的制备方法，其特征在于，步骤二中所述环氧树脂的环氧值为0.4?0.55，聚酰胺固化剂的胺值为400±20，环氧增韧剂为DH410环氧增韧剂。
4.根据权利要求1所述的一种特种防护材料的制备方法，其特征在于，步骤二中所述环氧树脂、聚酰胺固化剂、环氧增韧剂和环氧树脂稀释剂的质量比为100:50:5:0.2。
5.根据权利要求1所述的一种特种防护材料的制备方法，其特征在于，步骤三中所述浸胶处理的温度为100°C?120°C。
6.根据权利要求1所述的一种特种防护材料的制备方法，其特征在于，步骤四中所述固化的温度为120°C，压力为6MPa，时间为lOmin。
【文档编号】C08J5/04GK104356416SQ201410649788
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年11月14日 优先权日:2014年11月14日
【发明者】乔咏梅, 刘宝华, 李燕, 赵文浩, 康涌涛, 侯梅 申请人:西安超码复合材料有限公司