一种柔软耐久型防刺材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种柔软耐久型防刺材料的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：第一步、剪切增稠液的制备；第二步、特殊组织结构高性能纤维织物的制备：特殊组织结构高性能纤维织物是以高性能纤维为原料，采用特殊组织结构织造工艺得到的织物；再将织物放入真空干燥箱中，在120℃‑150℃温度下干燥2‑3h；第三步、防刺材料的制备。该方法通过合理的织物组织结构配置以及对剪切增稠液和织物的等离子处理，使得剪切增稠液与织物充分地复合，提高防刺材料的耐久性和柔韧性，达到制备柔软、耐久且适用于军警日常防护衣、装甲武装、民用、工业用防护等多种环境的高性能防刺材料的目的。

A preparation method for a soft and durable anti spiny material

The invention discloses a preparation method of soft and durable anti pricking material, which is characterized in that the method comprises the following steps: the first step, the shear thickening liquid preparation; high performance fiber second step, special structure of fabric preparation: high performance fiber fabric is a special structure with high performance fiber as raw material, obtained by the special structure of weaving fabric; then the fabric in a vacuum drier, drying 2 3H at 120 DEG C at a temperature of 150 DEG C; the third step, stab resistant material preparation. This method through reasonable fabric structure and configuration of shear thickening fluid and fabric plasma processing, makes the shear thickening liquid and fully fabric composite, improve stab resistant materials durability and flexibility, to prepare soft, durable and suitable for daily military protective clothing, armor, and armed civilian industrial high performance protection and other environmental stab resistant materials to.

【技术实现步骤摘要】
一种柔软耐久型防刺材料的制备方法
本专利技术属于安全防护领域，具体是一种柔软耐久型防刺材料的制备方法。
技术介绍
军事和科技的不断发展使得当今社会对防护装备的需求日益增大，个体防护装甲材料的研制开发引起各国科研者的高度关注。个体防刺装甲既要求能保护穿戴者免受锐器伤害，同时又要保证适当的舒适性，使其行动不过度受限。这就意味着装甲材料要质轻、柔软，在有效防护及灵活性和轻量化之间寻求一个平衡点，在提供有效防护的同时不影响穿戴者的活动灵活性，尽可能实现在一种产品上具有综合防护效能。而且在我国枪支被严格管制，但是来自刺刀以及碎片等尖利锐器的威胁却无处不在，许多从事高危性机械加工的人员也受到加工刀具的威胁。防刺材料可大致分为两类：硬质防刺材料和软体防刺材料。硬质防刺材料，是由高强轻质的金属材料制作而成，比如合金或者直接覆盖在防刺衣表面的金属鳞片。这种做法优点很明显，那就是防刺效果显著，但缺点也显而易见，制作的防刺服质量大，因此穿着者的灵活自由运动受到极大限制。现如今，新型纤维的研究飞速发展，越来越多的高性能纤维出现在了人们的视野当中，软体防刺服便是由这类纤维制作而成，性能优越，质轻柔软。然而为了进一步提高软体防刺材料的防刺性能，现可以利用剪切增稠特性对高性能纤维材料进行处理，制备出一种新型软体防刺复合材料，这种材料在轻便灵活性上有着极大的优势，同时防刺性能也有了一定提高。申请号201310470636.8公开了一种防护复合织布及制备方法，防护复合织布包括了、防护外层、防护夹层和防护内层，所述各防护层间通过胶粘剂粘结，所述防护层为填充有剪切增稠流体的中空纤维织物层，该防护复合布具有防刺、减震缓冲功能，同时便于携带、可折叠。目前现有的柔性防刺材料多是以多层防护材料叠加而成，该产品虽然防刺效果得以加强，但是整体过于厚重，并不适用日常防护等，并且由于目前基体与剪切增稠液复合通常采用浸渍和涂覆，所以防护效果并不能得到长久保证。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术拟解决的技术问题是，提供一种柔软耐久型防刺材料的制备方法。本专利技术解决所述方法技术问题的技术方案是，提供一种柔软耐久型防刺材料的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：第一步、剪切增稠液的制备：(1)在搅拌的同时向分散介质中加入纳米颗粒，纳米颗粒占分散介质和纳米颗粒总质量的10-60％；所述分散介质为水、乙醇、乙烯基乙醇、聚乙二醇或氯化钠溶液中的至少一种；所述纳米颗粒是二氧化硅、金属氧化物、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯或碳酸钙中的至少一种；(2)纳米颗粒加入完成后，持续搅拌1-4h至分散均匀；(3)分散完毕后，超声振荡10-40min，再搅拌10-40min，重复上述操作1-6次；(4)放入真空干燥箱中，常温下干燥8-24h脱泡，得到分散均匀稳定的剪切增稠液；第二步、特殊组织结构高性能纤维织物的制备：特殊组织结构高性能纤维织物是以高性能纤维为原料，采用特殊组织结构织造工艺得到的织物；再将织物放入真空干燥箱中，在120℃-150℃温度下干燥2-3h；所述高性能纤维为芳纶1414、超高分子量聚乙烯纤维、PBO纤维或蜘蛛丝纤维中的一种或一种纤维以螺旋形式包覆在另一种纤维上形成的复合纱线；所述特殊组织结构高性能纤维织物为单位经纬纱数量较多、浮长线较长的加强缎纹、方平和三维正交等各种变化组织、联合组织、复杂组织的机织物或针织物；第三步、防刺材料的制备：(1)将干燥后的织物浸泡在第一步得到的剪切增稠液中，在大于等于20KHz的频率下超声振荡2-4h；然后取出放置于无光处静置12-48h；(2)用轧染机以600Pa-0.3MPa进行平压去水，平压时间为12-48h，将平压后的织物放在60-150℃的真空干燥箱中，干燥8-24h；(3)重复第三步，得到防刺材料；对第一步(1)的纳米颗粒、第二步的织物或第三步(2)干燥后的产物进行等离子体处理，具体方法是：将物料放入等离子体处理机进行等离子体处理，设定参数为真空度30Pa-120Pa，功率30W-200W，处理1-12min。与现有技术相比，本专利技术有益效果在于：(1)该方法通过合理的织物组织结构配置以及对剪切增稠液和织物的等离子处理，使得剪切增稠液与织物充分地复合，提高防刺材料的耐久性和柔韧性，达到制备柔软、耐久且适用于军警日常防护衣、装甲武装、民用、工业用防护等多种环境的高性能防刺材料的目的。(2)对纳米颗粒进行等离子体处理，使其产生易与织物复合的氢键，从而实现制备速率的提升以及耐久性的提升；对织物表面进行等离子体处理，等离子体处理对织物纤维表面产生的刻蚀作用，使得表面粗糙，增大比表面积，提高了高性能纤维与剪切增稠液的物理化学结合吸附能力。(3)通过特殊组织结构进行织造，使得织物蓬松，有利于剪切增稠液的复合并使织物更柔软舒适。(4)剪切增稠液的组成优选无毒且较为稳定的二氧化硅/聚乙二醇分散体系，并在其中加入多壁碳纳米管等作为增补材料，使剪切增稠效应得以加强；剪切增稠液的制备优选通过机械搅拌和超声波振荡得到剪切增稠效应最佳的分散体系。采用多次静置浸渍，使剪切增稠液充分复合，并在其中进行等离子体处理，通过浸润后改性使得其防刺效果更好并提高耐久性，合理的解决了防刺与柔韧性共存的问题。附图说明图1为本专利技术柔软耐久型防刺材料的制备方法一种实施例的5/3加强纬面缎纹织物的组织图。图2为本专利技术柔软耐久型防刺材料的制备方法一种实施例的5/3加强纬面缎纹织物的纬向截面图。图3为本专利技术柔软耐久型防刺材料的制备方法一种实施例的2/2方平织物的组织图。图4为本专利技术柔软耐久型防刺材料的制备方法一种实施例的2/2方平织物的纬向截面图。具体实施方式下面给出本专利技术的具体实施例。具体实施例仅用于进一步详细说明本专利技术，不限制本申请权利要求的保护范围。本专利技术提供了一种柔软耐久型防刺材料的制备方法(简称方法)，其特征在于该方法包括以下步骤：第一步、剪切增稠液的制备：(1)在搅拌的同时向分散介质中缓慢地分次少量加入纳米颗粒；纳米颗粒的粒径为12nm-800nm，纳米颗粒占分散介质和纳米颗粒总质量的10-60％；优选地，在加入纳米颗粒的同时加入增补材料，增补材料占分散介质和纳米颗粒总质量的0-2％；所述增补材料为单壁碳纳米管、多壁碳纳米管或石墨烯中的至少一种，增补材料的粒径为8-20nm；所述分散介质为水、乙醇、乙烯基乙醇、聚乙二醇或氯化钠溶液中的至少一种，优选聚乙二醇；所述纳米颗粒是二氧化硅、金属氧化物(优选：二氧化钛)、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯或碳酸钙中的至少一种，优选二氧化硅；(2)纳米颗粒加入完成后，持续搅拌1-4h至分散均匀；为了搅拌过程中溶液上下液面混合均匀，重复进行搅拌1-4h的操作1-6次；(3)分散完毕后，放入超声振荡仪中超声振荡10-40min，再机械搅拌10-40min，重复上述操作1-6次；(4)放入真空干燥箱中，常温下干燥8-24h脱泡，得到分散均匀稳定的剪切增稠液；第二步、特殊组织结构高性能纤维织物的制备：特殊组织结构高性能纤维织物(简称织物)是以高性能纤维为原料，采用特殊组织结构织造工艺得到的织物；再将织物放入真空干燥箱中，在120℃-150℃温度下干燥2-3h；所述高性能纤维为芳纶1414、超高分子量聚乙烯纤维、PBO纤维或蜘蛛丝纤维本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种柔软耐久型防刺材料的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：第一步、剪切增稠液的制备：（1）在搅拌的同时向分散介质中加入纳米颗粒，纳米颗粒占分散介质和纳米颗粒总质量的10‑60%；所述分散介质为水、乙醇、乙烯基乙醇、聚乙二醇或氯化钠溶液中的至少一种；所述纳米颗粒是二氧化硅、金属氧化物、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯或碳酸钙中的至少一种；（2）纳米颗粒加入完成后，持续搅拌1‑4h至分散均匀；（3）分散完毕后，超声振荡10‑40min，再搅拌10‑40min，重复上述操作1‑6次；（4）放入真空干燥箱中，常温下干燥8‑24h脱泡，得到分散均匀稳定的剪切增稠液；第二步、特殊组织结构高性能纤维织物的制备：特殊组织结构高性能纤维织物是以高性能纤维为原料，采用特殊组织结构织造工艺得到的织物；再将织物放入真空干燥箱中，在120℃‑150℃温度下干燥2‑3h；所述高性能纤维为芳纶1414、超高分子量聚乙烯纤维、PBO纤维或蜘蛛丝纤维中的一种或一种纤维以螺旋形式包覆在另一种纤维上形成的复合纱线；所述特殊组织结构高性能纤维织物为单位经纬纱数量较多、浮长线较长的加强缎纹、方平和三维正交等各种变化组织、联合组织、复杂组织的机织物或针织物；第三步、防刺材料的制备：（1）将干燥后的织物浸泡在第一步得到的剪切增稠液中，在大于等于20KHz的频率下超声振荡2‑4h；然后取出放置于无光处静置12‑48h；（2）用轧染机以600Pa‑0.3MPa进行平压去水，平压时间为12‑48h，将平压后的织物放在60‑150℃的真空干燥箱中，干燥8‑24h；（3）重复第三步，得到防刺材料；对第一步（1）的纳米颗粒、第二步的织物或第三步（2）干燥后的产物进行等离子体处理，具体方法是：将物料放入等离子体处理机进行等离子体处理，设定参数为真空度30Pa‑120Pa，功率30W‑200W，处理1‑12min。...

【技术特征摘要】
1.一种柔软耐久型防刺材料的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：第一步、剪切增稠液的制备：（1）在搅拌的同时向分散介质中加入纳米颗粒，纳米颗粒占分散介质和纳米颗粒总质量的10-60%；所述分散介质为水、乙醇、乙烯基乙醇、聚乙二醇或氯化钠溶液中的至少一种；所述纳米颗粒是二氧化硅、金属氧化物、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯或碳酸钙中的至少一种；（2）纳米颗粒加入完成后，持续搅拌1-4h至分散均匀；（3）分散完毕后，超声振荡10-40min，再搅拌10-40min，重复上述操作1-6次；（4）放入真空干燥箱中，常温下干燥8-24h脱泡，得到分散均匀稳定的剪切增稠液；第二步、特殊组织结构高性能纤维织物的制备：特殊组织结构高性能纤维织物是以高性能纤维为原料，采用特殊组织结构织造工艺得到的织物；再将织物放入真空干燥箱中，在120℃-150℃温度下干燥2-3h；所述高性能纤维为芳纶1414、超高分子量聚乙烯纤维、PBO纤维或蜘蛛丝纤维中的一种或一种纤维以螺旋形式包覆在另一种纤维上形成的复合纱线；所述特殊组织结构高性能纤维织物为单位经纬纱数量较多、浮长线较长的加强缎纹、方平和三维正交等各种变化组织、联合组织、复杂组织的机织物或针织物；第三步、防刺材料的制备：（1）将干燥后的织物浸泡在第一步得到的剪切增稠液中，在大于等于20KHz的频率下超声振荡2-4h；然后取出放置于无光处静置12-48h；（2）用轧染机以600Pa-0.3MPa进行平...

【专利技术属性】
技术研发人员：李婷婷，王云龙，黄惠怡，张霞云，彭浩凯，吴利伟，林佳弘，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：天津,12