一种具有防护性能的多用途复合布及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及一种具有防护性能的多用途复合布及其制备方法与应用，制备方法包括以下步骤：1)将高强高模纤维制成单向平行伸直排列的纤维层，并将该纤维层浸润在复配水性胶黏剂中，得到含胶纤维层；2)将含胶纤维层的部分水分蒸发，之后将网状胶膜作为载体贴合在含胶纤维层的一侧，并在100℃以下干燥后冷却，得到单向无纬布；3)在低于网状胶膜的熔融温度下，将两层单向无纬布进行正交叠层复合，得到复合布。与现有技术相比，本发明专利技术中的复合布在用于软质防弹衣时，具有柔软的特性并可减少背凸；而用于硬质装甲类场景时，可以通过加热加压使网状胶膜熔化形成一体，提高复合材料层与层之间的粘接强度和压制后装甲的刚度。间的粘接强度和压制后装甲的刚度。

【技术实现步骤摘要】
一种具有防护性能的多用途复合布及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于防弹复合材料
，涉及一种具有防护性能的多用途复合布及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]目前，轻量化防弹复合材料多采用高性能纤维增强树脂基体制备防弹复合布，其中的纤维包括超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维、芳纶纤维和聚酰亚胺纤维等高性能有机纤维。防弹复合布根据应用场景的不同，一般分为软质防弹布和硬质防弹布，例如帝斯曼公司的超高分子量聚乙烯纤维防弹布就分为软质Dyneema SB系列和硬质Dyneema HB系列；中国专利CN101511580A公开了一种改进软质无纬布的制造方法，而中国专利CN101855509A则公开了一种改进的硬质无纬布的制造方法。
[0003]由上述现有技术可以看出，软质防弹布主要是通过选择低模量的弹性体胶黏剂来实现，虽然低模量胶黏剂易于制得柔韧性好的产品，并有利于防弹性能的提高，但不利于减少产品中弹后的背凸变形，而防弹布较大的背凸变形容易造成对人体的非贯穿性伤害；硬质防弹布主要是通过选用高模量的胶黏剂来实现，虽然有利于减小产品中弹后的背凸变形，但防弹性能相应也会受到一定影响。
[0004]目前，由于不同的应用场景对防弹布有不同的需求，各厂家为了同时满足客户的多种需求，一般会同时生产软质防弹布和硬质防弹布，采用这种增加产品种类的方式满足客户对不同防弹布的需求，降低了生产效率，增加了生产成本。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种具有防护性能的多用途复合布及其制备方法与应用。本专利技术以高强度、高拉伸模量的高性能粘弹性聚合物纤维为增强体，制备树脂基复合布材料，得到的复合布可同时应用于软质和硬质防弹场景，在软质应用场景中可以保持材料柔软性和改善材料的背凸变形，在硬质应用场景中又能同时兼顾产品的防弹性能和刚性。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0007]一种具有防护性能的多用途复合布的制备方法，该方法包括以下步骤：
[0008]1)将高强高模纤维从纱架中引出，制成单向平行伸直排列的纤维层，并将该纤维层浸润在复配水性胶黏剂中(控制上胶量在5
‑
20wt％)，得到含胶纤维层；
[0009]2)将含胶纤维层的部分水分蒸发(经过热辊在不超过100℃的温度下蒸发部分水分，使复配水性胶黏剂初步成膜并产生适当粘性)，之后将网状胶膜作为载体贴合在含胶纤维层的一侧，并在100℃以下干燥(置于烘箱中，用不超过100℃对流热空气进行干燥)后冷却(可进一步收卷)，得到0
°
单向无纬布；
[0010]3)在低于网状胶膜的熔融温度下，将两层单向无纬布进行正交叠层复合(即0
°
/90
°
叠层复合)，得到所述的复合布，并且该复合布中，两层单向无纬布的网状胶膜均位于外侧，最终的复合布结构为：网状胶膜/0
°
纤维层/90
°
纤维层/网状胶膜。
[0011]进一步地，步骤1)中，所述的高强高模纤维包括超高分子量聚乙烯纤维、芳纶纤维或聚酰亚胺纤维中的一种或更多种，并且所述的高强高模纤维的拉伸强度>15cN/dtex，拉伸模量>500cN/dtex。
[0012]进一步地，步骤1)中，所述的复配水性胶黏剂在25℃下的粘度≤300cps，基体的拉伸模量<5Mpa。粘度低有利于胶黏剂在纤维中的均匀扩散。通过控制复配水性胶黏剂的拉伸模量，来控制产品的柔软性。
[0013]进一步地，步骤1)中，所述的复配水性胶黏剂包括水性聚丙烯酸乳液及水性苯乙烯
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异戊二烯
‑
苯乙烯嵌段共聚物(分散体)，并且所述的水性聚丙烯酸乳液与水性苯乙烯
‑
异戊二烯
‑
苯乙烯嵌段共聚物的质量比为4:(1
‑
16)。通过复配丙烯酸乳液、苯乙烯
‑
异戊二烯
‑
苯乙烯弹性体的水性分散体，来调节改善胶黏剂的压敏性和对纤维的粘接性。
[0014]优选地，所述的复配水性胶黏剂中还包括润湿剂，所述的润湿剂的添加量为水性聚丙烯酸乳液与水性苯乙烯
‑
异戊二烯
‑
苯乙烯嵌段共聚物总质量的0.1％
‑
0.5％。润湿剂优选为烷基硫酸盐类润湿剂、磺酸盐类润湿剂、聚氧乙烯烷基酚醚类润湿剂、聚氧乙烯脂肪醇醚类润湿剂或有机硅类润湿剂。润湿剂具有降低固体表明张力的作用，能提高涂膜展布能力，增进流平、渗透性、流动性及对基材的润湿性。本专利技术通过添加润湿剂，改善胶黏剂乳液在纤维表面的铺张效果和在纤维束中的浸润效果。制备时，将水性聚丙烯酸乳液、水性苯乙烯
‑
异戊二烯
‑
苯乙烯嵌段共聚物分散体和润湿剂按比例进行混合，搅拌均匀后倒入胶槽待用。
[0015]进一步地，步骤2)中，所述的网状胶膜为聚烯烃改性聚酰胺网状胶膜，所述的网状胶膜的克重为5
‑
20g/m2，并且所述的高强高模纤维、复配水性胶黏剂与网状胶膜的质量比为(60
‑
90):(5
‑
20):(5
‑
20)。
[0016]聚烯烃改性聚酰胺(PA)网状胶膜的制备方法为：将相应的热熔胶颗粒熔化后，进行熔喷成丝结网而成。聚烯烃改性的PA网状胶膜，在未熔化固化前具有一定的强度，缺少弹力，作为高性能纤维的载体，有利于纤维伸直平铺状态的保持，有利于减轻制得的复合材料中弹后的变形，同时其网状结构使其还具有很好的柔软性；但当加热到一定温度后，网状胶膜熔化固化形成一个整体，同时聚烯烃改性聚酰胺网膜对极性和非极性材料都有优异的粘接强度，这有利于提高防弹复合材料热压后层与层之间的粘结强度。
[0017]优选地，所述的网状胶膜的树脂基体具有不低于80的邵氏A硬度。
[0018]进一步地，步骤3)中，所述的网状胶膜的熔融温度为110
‑
150℃，正交叠层复合的压力为0.1
‑
5Mpa，时间为5
‑
600秒。
[0019]一种具有防护性能的多用途复合布，该复合布采用所述的方法制备而成。
[0020]一种具有防护性能的多用途复合布的应用，所述的复合布用于软质防护装备(如人体防护装备)或硬质防护装备(如装甲防护装备)中。
[0021]进一步地，将多层复合布堆叠后，直接作为软质防护装备(如软质防弹衣芯片)使用；或将多层复合布堆叠并在高于网状胶膜的熔融温度下热压(热压压力为5
‑
30Mpa，时间为10
‑
120分钟)后，作为硬质防护装备(如防弹插板、防弹头盔、防弹装甲板)使用。
[0022]与现有技术相比，本专利技术具有以下特点：
[0023]1)本专利技术采用复配低模量水性树脂来浸润纤维，其中水性丙烯酸乳液与水性苯乙烯
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有防护性能的多用途复合布的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1)将高强高模纤维从纱架中引出，制成单向平行伸直排列的纤维层，并将该纤维层浸润在复配水性胶黏剂中，得到含胶纤维层；2)将含胶纤维层的部分水分蒸发，之后将网状胶膜作为载体贴合在含胶纤维层的一侧，并在100℃以下干燥后冷却，得到单向无纬布；3)在低于网状胶膜的熔融温度下，将两层单向无纬布进行正交叠层复合，得到所述的复合布，并且该复合布中，两层单向无纬布的网状胶膜均位于外侧。2.根据权利要求1所述的一种具有防护性能的多用途复合布的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述的高强高模纤维包括超高分子量聚乙烯纤维、芳纶纤维或聚酰亚胺纤维中的一种或更多种，并且所述的高强高模纤维的拉伸强度&gt;15cN/dtex，拉伸模量&gt;500cN/dtex。3.根据权利要求1所述的一种具有防护性能的多用途复合布的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述的复配水性胶黏剂在25℃下的粘度≤300cps，基体的拉伸模量&lt;5Mpa。4.根据权利要求1所述的一种具有防护性能的多用途复合布的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述的复配水性胶黏剂包括水性聚丙烯酸乳液及水性苯乙烯
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异戊二烯
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苯乙烯嵌段共聚物，并且所述的水性聚丙烯酸乳液与水性苯乙烯
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异戊二烯
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苯乙烯嵌段共聚物的质量比为4:(1
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16)。5.根据权利要求4所述的一种具有防护...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄金元，许海霞，王新威，孙勇飞，李济祥，郑晗，李建龙，吴向阳，
申请(专利权)人：上海联乐化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：