一种柔软的热塑性防弹防刺材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种柔软的热塑性防弹防刺材料及其制备方法，所述柔软的热塑性防弹防刺材料由纤维织物增强的热塑性复合材料片材叠加而成，其中，所述纤维增强的热塑性复合材料片材两侧面的热塑性树脂含量不同，其中一侧面的热塑性树脂含量为15%~40%，另一侧面的热塑性树脂含量一侧为0~30%。本发明专利技术技术方案的复合材料片材具有树脂含量不对称的结构，且树脂含量低，因而能兼顾防刺和防弹、质地柔软、重量轻，适合于双防护的军用软体防弹衣的制备。另外，还可通过调整高强织物两侧的树脂含量，制备出质地更为柔软的防弹防刺材料；成型工艺简单，加工成本低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于高分子材料
，涉及一种防弹防刺材料，尤其涉及一种柔软的热塑性防弹防刺材料及其制备方法。
技术介绍
防弹和防刺材料在防护机理中具有明显的区别，防弹材料的主要吸能方式是纤维弹性形变和拉伸断裂，而防刺材料的主要吸能方式是刀尖顶破和纤维剪切断裂，这两种不同的吸能方式决定了防弹和防刺材料设计上有显著的差异。防弹材料多为低树脂含量的高强纤维单向布或织物叠层，质地柔软，且容易变形，而防刺材料多为高树脂含量的高强纤维织物复合材料或金属网组成。因此，要制备防弹防刺材料需要兼顾两者的优点。目前，针对该领域，有采用金属片与软体防弹衣结合的防弹防刺材料；有采用UHMWPE纤维UD与浸胶聚氨酯的UHMWPE机织物组合的防弹防刺材料；有采用由剪切增稠流体浸渍的织物和热塑性复合材料结合软体防弹防刺材料；还有次啊用浸胶织物和UD相结合的防弹防刺布等等的研究。但是以上产品均采用不同材料组合的方式制备防弹防刺材料，或制作工艺复杂，成本高，难以产业化、或防弹衣太重，防护材料太硬，柔软性不好，舒适度不够、或防护材料耐候性太差，实用性不强、或防护等级偏低，应用领域窄等。总之，如何提高防弹防刺材料的柔软度，减低其重量，增加穿戴的军警用人员的舒适性是极其困难的事情，目前还没有很好的解决方案。
技术实现思路
针对以上技术问题，本专利技术公开了一种柔软的热塑性防弹防刺材料及其制备方法，提高防弹防刺材料的柔软度，减低其重量，增加穿戴的军警用人员的舒适性。对此，本专利技术采用的技术方案为：一种柔软的热塑性防弹防刺材料，所述柔软的热塑性防弹防刺材料由纤维织物增强的热塑性复合材料片材叠加而成，其中，所述纤维增强的热塑性复合材料片材两侧面的热塑性树脂含量不同，其中一侧面的热塑性树脂含量为15％～40％，另一侧面的热塑性树脂含量一侧为0～30％。采用此技术方案，复合材料片材具有树脂含量不对称的结构，且树脂含量低，因而能兼顾防刺和防弹，重量轻、质地柔软，解决了防弹防刺材料穿着舒适问题。树脂含量低，制备的软体防弹防刺材料柔软性更高；两侧热塑性树脂含量不同，两侧的结构的不对称，使得到的防弹防刺材料在结构上具有优异的防弹和防刺的优势。优选的，其中一侧面的热塑性树脂含量为15％～30％，另一侧面的热塑性树脂含量一侧为0～15％。作为本专利技术的进一步改进，其中一侧面的热塑性树脂含量为16％～30％，另一侧面的热塑性树脂含量一侧为1～15％。采用此技术方案，得到的防弹防刺材料在具有防弹和防刺心能的同时，柔软性更好。作为本专利技术的进一步改进，所述纤维织物为对位芳纶纤维、聚芳酯纤维或PBO纤维的有机织物中的至少一种。作为本专利技术的进一步改进，所述纤维织物的拉伸强度不小于23cN/dtex，伸长率不低于3.3％。作为本专利技术的进一步改进，所述纤维织物增强的热塑性复合材料片材采用以下步骤制备得到：步骤S1：制备热塑性树脂的悬浮液；步骤S2：在所述纤维织物的一侧喷涂拒水剂并进行烘干，得到处理后的纤维织物；步骤S3：将处理后的纤维织物在热塑性树脂的悬浮液中浸渍，浸渍时间30s～5min；浸渍后的材料烘干后热压成型，得到热塑性复合材料片材。此技术方案中，悬浮浸渍的原理是利用悬浮粒子溶液的浸润性，浸润性强则悬浮粒子更容易浸透织物，树脂的含量则越高。本专利技术的目的是制备非对称结构的热塑性复合材料，因为通过单侧织物的疏水处理和不同的疏水剂处理，改变织物的表面性能，降低单侧悬浮液的吸附量，从而制备非对称结构的复合材料。其中，热塑性树脂刚度低于热固性树脂的，所以制备的软体防护材料具有更高的柔软度。采用此技术方案，制作流程简单，原材料利用率高，成本更低。优选的，所述浸渍时间50s～3min。作为本专利技术的进一步改进，步骤S3中，将处理后的纤维织物连续通过热塑性树脂的悬浮液进行浸渍，牵伸速度为1～10m/s。优选的，牵伸速度为1～3m/s。作为本专利技术的进一步改进，所述热塑性树脂为聚乙烯共聚改性树脂、聚丙烯共聚改性树脂或聚乙烯缩丁醛树脂中的至少一种，所述聚乙烯共聚改性树脂、聚丙烯共聚改性树脂中含有-NHCO-或-COOR极性基团。因为大部分的热塑性树脂具有非极性，制备的悬浮液不稳定，或熔融浸渍后界面粘结强度低，本专利技术通过采用改性树脂，在树脂的侧链和主链引入极性基团，即解决悬浮液的制备和熔融浸渍问题。即使聚乙烯、聚丙烯中树脂含有-NHCO-或-COOR等极性基团，提高其与纤维织物的界面相容性。另外，采用聚乙烯共聚改性树脂和聚丙烯共聚改性树脂的加工温度低，复合材料成型过程中纤维强度损伤更小。作为本专利技术的进一步改进，所述聚乙烯共聚改性树脂包括聚乙烯共聚改性聚酯或聚乙烯共聚改性尼龙中的至少一种；所述聚丙烯共聚改性树脂包括聚丙烯改性共聚聚酯或聚丙烯共聚改性尼龙中的至少一种。作为本专利技术的进一步改进，所述聚乙烯缩丁醛树脂中乙酰基的摩尔含量不低于2％，羟基的摩尔含量不低于10％。作为本专利技术的进一步改进，所述热压成型的温度为160～170℃，压力为3～5MPa，热压成型时间为10～30min。热压成型是制备非对称性复合材料的关键步骤，通过控制压力、热压时间、热压温度可以控制热塑性树脂浸润织物的深度，热压时间过长，制备的复合材料太硬；热压时间太短，防刺性能太差。本专利技术则优化了成型工艺，制备了非对称的热塑性复合材料具有很好的柔软性。作为本专利技术的进一步改进，所述拒水剂为有机氟类或有机硅类，喷涂时间为25～35s；进一步优选的，所述喷涂时间为30s。采用此技术方案，通过调整拒水剂的种类和喷涂时间，得到织物两侧表面能不同的织物。本专利技术还公开了一种如上任意一项所述的柔软的热塑性防弹防刺材料的制备方法，包括以下步骤：步骤S1：制备热塑性树脂的悬浮液或熔融液；步骤S2：在所述纤维织物的一侧喷涂拒水剂并进行烘干，得到处理后的纤维织物；步骤S3：将处理后的纤维织物在热塑性树脂的悬浮液中浸渍，浸渍时间30s～5min；浸渍后的材料烘干后热压成热塑性复合材料片材；所述热压成型的温度为160～170℃，压力为3～5MPa，热压成型时间为10～30min；所述纤维织物为对位芳纶纤维、聚芳酯纤维或PBO纤维的有机织物中的至少一种；所述热塑性树脂为聚乙烯共聚改性树脂、聚丙烯共聚改性树脂或聚乙烯缩丁醛树脂中的至少一种；其中，所述聚乙烯共聚改性树脂包括聚乙烯共聚改性聚酯或聚乙烯共聚改性尼龙中的至少一种；所述聚丙烯共聚改性树脂包括聚丙烯改性共聚聚酯或聚丙烯共聚改性尼龙中的至少一种；所述聚乙烯缩丁醛树脂中乙酰基的摩尔含量不低于2％，羟基的摩尔含量不低于10％。作为本专利技术的进一步改进，步骤S3中，将处理后的纤维织物连续通过热塑性树脂的悬浮液进行浸渍，牵伸速度为1～10m/s。热塑性复合材料具有成型快、成本低、加工过程无有机溶剂挥发、可回收等特点，近年来得以迅速的发展。本专利技术具有上述热塑性复合材料的特点，同时具有树脂含量低，特别是单面覆膜的复合材料，保留了织物的柔软舒适的优点，又兼顾了防弹防刺功能，将其制备的防弹防刺服既能满足军用防弹衣标准要求，又可达到GA141-2010ⅡA级防弹要求和NIJ 0115LevelⅠ标准的防刺要求。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：第一，采用本专利技术的技术方案，充分利用防弹和防刺机理的特点，通过高树脂含量的单侧热塑性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种柔软的热塑性防弹防刺材料，其特征在于：所述柔软的热塑性防弹防刺材料由纤维织物增强的热塑性复合材料片材叠加而成，其中，所述纤维增强的热塑性复合材料片材两侧面的热塑性树脂含量不同，其中一侧面的热塑性树脂含量为15%~40%，另一侧面的热塑性树脂含量一侧为0~30%。

【技术特征摘要】
1.一种柔软的热塑性防弹防刺材料，其特征在于：所述柔软的热塑性防弹防刺材料由纤维织物增强的热塑性复合材料片材叠加而成，其中，所述纤维增强的热塑性复合材料片材两侧面的热塑性树脂含量不同，其中一侧面的热塑性树脂含量为15%~40%，另一侧面的热塑性树脂含量一侧为0~30%。2.根据权利要求1所述的柔软的热塑性防弹防刺材料，其特征在于：其中一侧面的热塑性树脂含量为15%~30%，另一侧面的热塑性树脂含量一侧为0~15%。3.根据权利要求1所述的柔软的热塑性防弹防刺材料，其特征在于：所述纤维织物为对位芳纶纤维、聚芳酯纤维或PBO纤维的机织物中的至少一种；所述纤维织物的拉伸强度不小于23 cN/dtex，伸长率不低于3.3%。4.根据权利要求1~3任意一项所述的柔软的热塑性防弹防刺材料，其特征在于：所述纤维织物增强的热塑性复合材料片材采用以下步骤制备得到：步骤S1：制备热塑性树脂的悬浮液；步骤S2：在所述纤维织物的一侧喷涂拒水剂并进行烘干，得到处理后的纤维织物；步骤S3：将处理后的纤维织物在热塑性树脂的悬浮液中浸渍，浸渍时间30s~5min；浸渍后的材料烘干后热压成型，得到热塑性复合材料片材。5.根据权利要求4所述的柔软的热塑性防弹防刺材料，其特征在于：步骤S3中，将处理后的纤维织物连续通过热塑性树脂的悬浮液进行浸渍，牵伸速度为1~10m/s。6.根据权利要求4所述的柔软的热塑性防弹防刺材料，其特征在于：所述热塑性树脂为聚乙烯共聚改性树脂、聚丙烯共聚改性树脂或聚乙烯缩丁醛树脂中的至少一种，所述聚乙烯共聚改性树脂、聚丙烯共聚改性树脂中含有-NHCO-或-COOR极性基团。7.根据权利要求6所述的柔软的热塑性防弹防刺材料，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：李常胜，曹海琳，晏义伍，
申请(专利权)人：深圳航天科技创新研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44