一种石墨烯改性防弹隐身复合材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及复合材料技术领域，尤其是一种石墨烯改性防弹隐身复合材料的制备方法，包括以下步骤：S1、使用偶联剂对石墨烯进行预处理，使其表面具有活性官能团；S2、制备吸波剂；S3、制备石墨烯改性树脂胶黏剂：将石墨烯复配吸波剂与树脂粘结剂相结合，分散均匀，既得；S4、将石墨烯改性树脂胶黏剂置于胶槽中，将增强体超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)于连续线上均匀铺展；S5、将制备的纤维复合材料经过平板硫化机，在一定温度、压力、时间条件下热压成型，制成板材。本发明专利技术通过将石墨烯结合到防弹材料内部，可以获得隐身防弹结构一体化材料。这种材料同时具备雷达隐身、防弹性能和轻量化等特点。

Preparation method of graphene modified bullet proof stealth composite material

The invention relates to the technical field of composite materials, in particular to a preparation method of graphene modified bullet-proof stealth composite materials, which comprises the following steps: S1, pretreatment of graphene with coupling agent to make its surface have active functional groups; S2, preparation of microwave absorbing agent; S3, preparation of graphene modified resin adhesive: graphene. S4. Graphene modified resin adhesive was placed in the gum, and the reinforced UHMWPE fiber was evenly spread on the continuous line. S5. The fiber composite was vulcanized by a flat vulcanizing machine at a certain temperature, pressure and time. The sheet is made by hot pressing under different conditions. By combining graphene into the interior of the bullet-proof material, the stealth bullet-proof structure integrated material can be obtained. This material has the characteristics of radar stealth, bullet proof performance and lightweight.

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯改性防弹隐身复合材料的制备方法
本专利技术涉及复合材料
，尤其涉及一种石墨烯改性防弹隐身复合材料的制备方法。
技术介绍
超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)防弹复合材料是由UHMWPE纤维浸渍树脂，在严格控制胶含量的条件下通过均匀、平行、挺直排列，干燥后制得的。其中树脂基体一般包括聚乙烯、聚丙烯、乙烯基共聚物、丙烯共聚物、环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯、不饱和聚酯等等。这些低模量的弹性体包覆在每一根纤维上，除了可固定纤维外，还可以提高复合材料的防弹、抗冲击性能。但是随着军用防弹材料不断向多功能化、高性能、和轻量化发展，使得复合材料的要求越来越高，然而这种复合布由于胶粘剂自身缺点，综合性能受到影响，体功能化单一，由其制成的UHMWPE纤维复合材料，仅仅起到抵抗子弹能量的作用，在防雷达探测方面毫无作用，降低了战场实用性。因此，如何使UHMWPE防弹复合材料增加隐身吸波功能，使其在能抵抗子弹冲击性能不变的情况下，同时具备隐身吸波功能，使其不断向多功能化发展已经成为防弹材料研究的必然趋势。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种石墨烯改性防弹隐身复合材料的制备方法。为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：设计一种石墨烯改性防弹隐身复合材料的制备方法，包括以下步骤：S1、使用偶联剂对石墨烯进行预处理，使其表面具有活性官能团；S2、制备吸波剂：按照石墨烯:碳系吸波剂＝99-90:1-10的重量比例将石墨烯和碳系吸波剂在室温下，投入有机溶剂中，采用功率为500W的搅拌机、转速3000-4000r/min、接循环冷凝水、搅拌20min，混合均匀，得到石墨烯复配吸波剂；S3、制备石墨烯改性树脂胶黏剂：将石墨烯复配吸波剂与树脂粘结剂相结合，分散均匀，既得；S4、将石墨烯改性树脂胶黏剂置于胶槽中，将增强体超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)于连续线上均匀铺展，设置牵引速度1-3m/min，在严格控制的条件下经过树脂浸渍，之后在55-70℃下烘干，干燥8-10min，即可制得；S5、将制备的纤维复合材料经过平板硫化机，在一定温度、压力、时间条件下热压成型，制成板材。优选的，S1中具体步骤为：将石墨烯粉末在超声作用下分散在乙醇溶剂中，石墨烯粉末:乙醇＝1:5，偶联剂按照在溶剂中质量浓度为1g-10g/100ml的比例配置偶联剂溶液，然后将直径为0.1μm-300μm，厚度为0.5nm-5nm的石墨烯置于偶联剂溶液中进行偶联处理，在搅拌下加热回流反应，得到偶联后的石墨烯。优选的，选用有机铬络合物、烷烃类、钛酸酯类偶联剂作为偶联剂。优选的，S3中具体步骤如下：将制备的复配石墨烯吸波剂加入树脂胶粘剂中，在70-90℃温度下，2500r/min搅拌0.5-1h，混合均匀，制得石墨烯改性树脂胶黏剂。优选的，树脂胶黏剂为：包括聚氨酯、环氧树脂、酚醛树脂、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯等，优选为水性聚氨酯胶黏剂。优选的，S2中有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮(NMP)，碳系吸波剂包括：碳纳米管、碳纤维、石墨、炭黑等，并优选为碳纳米管。本专利技术提出的一种石墨烯改性防弹隐身复合材料的制备方法，有益效果在于：本专利技术通过将石墨烯结合到防弹材料内部(而不是简单将吸波材料应用在防弹材料表面)，可以获得隐身防弹结构一体化材料。这种材料同时具备雷达隐身、防弹性能和轻量化等特点。具体实施方式下面对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。实施例1一种石墨烯改性防弹隐身复合材料的制备方法，包括以下步骤：S1、使用偶联剂对石墨烯进行预处理，使其表面具有活性官能团；S2、制备吸波剂：按照石墨烯:碳系吸波剂＝99:1的重量比例将石墨烯和碳系吸波剂在室温下，投入有机溶剂中，采用功率为500W的搅拌机、转速3000r/min、接循环冷凝水、搅拌20min，混合均匀，得到石墨烯复配吸波剂；S3、制备石墨烯改性树脂胶黏剂：将石墨烯复配吸波剂与树脂粘结剂相结合，分散均匀，既得；S4、将石墨烯改性树脂胶黏剂置于胶槽中，将增强体超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)于连续线上均匀铺展，设置牵引速度1m/min，在严格控制的条件下经过树脂浸渍，之后在55℃下烘干，干燥8min，即可制得；将上述所得的复合材料按(0/90°)二层交错叠合；S5、将制备的纤维复合材料经过平板硫化机，在一定温度、压力、时间条件下热压成型，制成板材。防弹效果：将50层，40cm*40cm，面密度为110g/m2的石墨烯改性UD复合材料叠加置于背衬为胶泥的靶架上，按GA141-2010试验标准，采用54式7.62mm手枪，51式手枪铅芯弹测试，背衬材料凹陷深度＜25mm，结果符合GA141-2010的标准要求。隐身效果：将50层，40cm*40cm，面密度为110g/m2的石墨烯改性UD复合材料叠加，按照GJB2038A-2011测试方法进行电磁波反射率测试，其结果满足GJB二级标准，可以达到一级标准。S1中具体步骤为：将石墨烯粉末在超声作用下分散在乙醇溶剂中，石墨烯粉末:乙醇＝1:5，偶联剂按照在溶剂中质量浓度为1g/100ml的比例配置偶联剂溶液，然后将直径为0.1μm-300μm，厚度为0.5nm-5nm的石墨烯置于偶联剂溶液中进行偶联处理，在搅拌下加热回流反应，得到偶联后的石墨烯。选用有机铬络合物、烷烃类、钛酸酯类偶联剂作为偶联剂。S3中具体步骤如下：将制备的复配石墨烯吸波剂加入树脂胶粘剂中，在70℃温度下，2500r/min搅拌0.5h，混合均匀，制得石墨烯改性树脂胶黏剂。树脂胶黏剂为：包括聚氨酯、环氧树脂、酚醛树脂、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯等，优选为水性聚氨酯胶黏剂。S2中有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮(NMP)，碳系吸波剂包括：碳纳米管、碳纤维、石墨、炭黑等，并优选为碳纳米管。实施例2一种石墨烯改性防弹隐身复合材料的制备方法，包括以下步骤：S1、使用偶联剂对石墨烯进行预处理，使其表面具有活性官能团；S2、制备吸波剂：按照石墨烯:碳系吸波剂＝95:1的重量比例将石墨烯和碳系吸波剂在室温下，投入有机溶剂中，采用功率为500W的搅拌机、转速3500r/min、接循环冷凝水、搅拌20min，混合均匀，得到石墨烯复配吸波剂；S3、制备石墨烯改性树脂胶黏剂：将石墨烯复配吸波剂与树脂粘结剂相结合，分散均匀，既得；S4、将石墨烯改性树脂胶黏剂置于胶槽中，将增强体超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)于连续线上均匀铺展，设置牵引速度2m/min，在严格控制的条件下经过树脂浸渍，之后在58℃下烘干，干燥9min，即可制得；将上述所得的复合材料按(0/90°)二层交错叠合；S5、将制备的纤维复合材料经过平板硫化机，在一定温度、压力、时间条件下热压成型，制成板材。防弹效果：将50层，40cm*40cm，面密度为110g/m2的石墨烯改性UD复合材料叠加置于背衬为胶泥的靶架上，按GA141-2010试验标准，采用54式7.62mm手枪，51式手枪铅芯弹测试，背衬材料凹陷深度＜25mm，结果符合GA141-2010的标准要求。隐身效果：将50层，40cm*40cm，面密度为110g/m2的石墨烯改性UD复合材料叠加，按本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨烯改性防弹隐身复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、使用偶联剂对石墨烯进行预处理，使其表面具有活性官能团；S2、制备吸波剂：按照石墨烯:碳系吸波剂＝99‑90:1‑10的重量比例将石墨烯和碳系吸波剂在室温下，投入有机溶剂中，采用功率为500W的搅拌机、转速3000‑4000r/min、接循环冷凝水、搅拌20min，混合均匀，得到石墨烯复配吸波剂；S3、制备石墨烯改性树脂胶黏剂：将石墨烯复配吸波剂与树脂粘结剂相结合，分散均匀，既得；S4、将石墨烯改性树脂胶黏剂置于胶槽中，将增强体超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)于连续线上均匀铺展，设置牵引速度1‑3m/min，在严格控制的条件下经过树脂浸渍，之后在55‑70℃下烘干，干燥8‑10min，即可制得；S5、将制备的纤维复合材料经过平板硫化机，在一定温度、压力、时间条件下热压成型，制成板材。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯改性防弹隐身复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、使用偶联剂对石墨烯进行预处理，使其表面具有活性官能团；S2、制备吸波剂：按照石墨烯:碳系吸波剂＝99-90:1-10的重量比例将石墨烯和碳系吸波剂在室温下，投入有机溶剂中，采用功率为500W的搅拌机、转速3000-4000r/min、接循环冷凝水、搅拌20min，混合均匀，得到石墨烯复配吸波剂；S3、制备石墨烯改性树脂胶黏剂：将石墨烯复配吸波剂与树脂粘结剂相结合，分散均匀，既得；S4、将石墨烯改性树脂胶黏剂置于胶槽中，将增强体超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)于连续线上均匀铺展，设置牵引速度1-3m/min，在严格控制的条件下经过树脂浸渍，之后在55-70℃下烘干，干燥8-10min，即可制得；S5、将制备的纤维复合材料经过平板硫化机，在一定温度、压力、时间条件下热压成型，制成板材。2.根据权利要求1所述的一种石墨烯改性防弹隐身复合材料的制备方法，其特征在于，S1中具体步骤为：将石墨烯粉末在超声作用下分散在乙醇溶剂中，石墨烯粉末:乙醇＝1:5，偶联...

【专利技术属性】
技术研发人员：包建军，郭振勤，谭健，张鑫，
申请(专利权)人：江苏领瑞新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32