一种高强度轻量级防刺材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高强度轻量级防刺材料及其制备方法，其中所述防刺材料由环氧树脂、环氧增韧剂、环氧固化剂、硅烷偶联剂等组成的混合液复合芳纶纤维通过预浸料热压工艺制成。混合液中环氧树脂含量30

【技术实现步骤摘要】
一种高强度轻量级防刺材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于特种防护材料
，具体涉及一种高强度轻量级防刺材 料及其制备方法。

技术介绍

[0002]防刺服装属于个人防护装甲，属于特种防护装备。主要保护人体免受刺 刀、匕首等利器的伤害，在民用、军用、警用等防护领域有重要应用。防刺 材料作为防刺服的主体，对防刺性能和穿着舒适性有举足轻重的影响。目前 的防刺服主要有硬质防刺服、半硬半软质防刺服及软质防刺服，其中硬质防 刺服以金属材料作为护板，这类防刺服虽然防刺效果较好，但是笨重不利于 穿着，而且穿着舒适度较低；半硬半软质防刺服采用纤维和金属复合材料作 为防刺保护层，同样的此类防刺服在穿着舒适度上也较低；软质防刺服采用 高性能纤维的织物制成，目前主有单向带层合及二维织物层合的结构，这些 织物一般经过涂层处理后复合铺层，此类防刺材料具有很高的防刺强度和适 宜的穿着舒适度，是目前防刺材料的主要发展方向。
[0003][0004]软质防刺高性能纤维具有高强度、高模量、耐剪切、耐冲击等性能，目 前常见的防刺纤维材料包括超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)，比如 Dyneema和Spectra纤维等；芳纶，比如Kevlar纤维；聚对苯撑苯并双噁唑纤维 (PBO)，比如ZYLON纤维；聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、陶瓷纤维、碳纤维、 聚酯纤维等。此类纤维工业化的主要整合方式有机织布和无纬布，其中机织 布在制作过程中纤维会受到机器的损伤，导致经纬连接点防刺强度下降。而 复合材料技术制备的防刺材料布存在此问题，但是强度方面需要有继续提升。 专利CN104356416提供了一种防刺材料的制备方法，需要20
‑
40多层叠合及配 合其他防护材料后才能有效防护刀砍、枪刺、子弹等。专利CN107385676提供 了一种柔性防刺材料及其制备方法，公开了一种由两层防刺材料按照一定顺 序叠放后经过先针刺后水刺固结成型的材料及工艺，制备工艺复杂且主要解 决的是液湿穿透性差的问题。专利CN106084595提供了一种热塑性复合纤维的 夹层结构的防刺材料，解决的柔韧性不佳的问题。
[0005]环氧基复合材料是一种比较常见的材料，其中环氧树脂种类丰富，可以 与不同的高性能纤维组成性能各异的材料。其中不仅可以改变环氧树脂的种 类，还可以改变各种环氧固化剂、增韧剂等微量组分，往往可以得到不同的 结果。环氧树脂对高性能纤维增强，具有力学性能好、耐冲击性好、有效减 轻纤维重量，是一种很好的技术。本专利技术方案通过提供一种环氧基与高性能 芳纶复合防刺材料及其制备方法，比现有技术方案具有更加的抗冲击性能、 更加的柔韧性以及更低的密度，为下游应用带来舒适的穿戴行以及更好的防 刺防护效果。

技术实现思路

[0006]为了解决上述问题，本专利技术公开了一种高强度轻量级防刺材料及其制备 方法，主
要特征在于：
[0007](1)将环氧树脂/环氧固化剂/环氧增韧剂/硅烷偶联剂均匀混合得到混合 液；
[0008](2)将丙酮加入混合液调节粘度后与芳纶机织布进行浸渍处理；
[0009](3)浸渍布通过热压机压制。
[0010]作为本专利技术的进一步方案，本专利技术所使用的环氧树脂/环氧固化剂/环氧增 韧剂/硅烷偶联剂均匀混合得到混合液包含：
[0011]环氧树脂含量30
‑
50份；
[0012]环氧增韧剂1
‑
10份；
[0013]环氧固化剂1
‑
10份；
[0014]硅烷偶联剂0
‑
5份。
[0015]作为本专利技术的进一步方案，本专利技术所使用的环氧树脂包括但不限于双酚 A、双酚F、双酚S环氧及其改性结构，以及酚醛环氧树脂及其改性结构。
[0016]作为本专利技术的进一步方案，本专利技术所使用的环氧树脂其中优选双酚A环 氧树脂E51。
[0017]作为本专利技术的进一步方案，本专利技术所使用的环氧增韧剂包括但不限于非 活性增塑剂比如小分子增塑剂，活性增塑剂比如聚酰胺树脂、聚硫橡胶、聚 环氧丙烷橡胶、不饱和聚酯、聚氨酯、丙烯酸酯树脂等。
[0018]作为本专利技术的进一步方案，本专利技术所使用的环氧增韧剂优选玻璃化转变 温度小于50℃的柔性丙烯酸酯树脂。
[0019]作为本专利技术的进一步方案，本专利技术所使用的环氧增韧剂更优选丙烯酸酯 树脂改性环氧树脂增韧剂。
[0020]具体的通过相似相容的原理，这样既可以起到增韧效果，又能增加与环 氧树脂的相容性。
[0021]作为本专利技术的进一步方案，本专利技术所使用的丙烯酸酯树脂改性环氧树脂 增韧剂采用(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸异 辛酯、(甲基)丙烯酸正辛酯、(甲基)丙烯酸十二烷基酯等软单体中一种 或两种对环氧树脂E51进行改性。
[0022]作为本专利技术的进一步方案，本专利技术所使用的丙烯酸酯树脂改性单体优选 为丙烯酸丁酯BA与丙烯酸异辛酯EHA。
[0023]作为本专利技术的进一步方案，本专利技术所使用的丙烯酸酯树脂改性环氧树脂 增韧剂的改性方法为采用偶氮类或者过氧化物类热引发剂在60
‑
90℃温度下 进行反应。
[0024]具体的在本专利技术使用的热引发剂会产生自由基，将环氧树脂上和羟基相 邻的C
‑
H基团进行活化，同时热引发剂也会让丙烯酸类的双键进行断键，断 开的键同环氧树脂进行连接。
[0025]由于丙烯酸优选为柔软单体，因此可以改善环氧树脂的刚性，并且由于 是侧链接枝，并没有影响主链环氧树脂固化后的特性，因此不会对本身强度 造成影响。
[0026]作为本专利技术的进一步方案，本专利技术所使用的偶氮类或者过氧化物类热引 发剂其中偶氮类化合物引发剂包括偶氮二异丁腈AIBN、偶氮二异庚腈 ABVN、偶氮二异戊腈AMBN、偶氮异丁氰基甲酰胺CABN、偶氮二环己基 甲腈ACCN、偶氮二异丁酸二甲酯AIBME；过氧化物类引发剂包括二烃基过 氧化物DTBP、氢过氧化物TBHP、酮过氧化物MEKP、二酰基过氧化物
LP。
[0027]作为本专利技术的进一步方案，本专利技术所使用的热引发剂优选偶氮类化合物 引发剂；更优选偶氮二异丁腈AIBN。
[0028]作为本专利技术的进一步方案，本专利技术所使用的环氧固化剂包括但不限于胺 类、酸酐类、羧酸类、酚类、羟基类等常见固化剂。
[0029]作为本专利技术的进一步方案，本专利技术所使用的环氧固化剂优选胺类固化剂， 更优选3,3
‑
二甲基
‑
4,4
‑
二氨基二环己基甲烷DMDC和异佛尔酮二胺IPDA。
[0030]作为本专利技术的进一步方案，本专利技术所使用的硅烷偶联剂包括但不局限于 氨基、环氧基、羟基类偶联剂，优选氨基偶联剂KH550。
[0031]作为本专利技术的进一步方案，本专利技术使用的芳纶机织布为市售芳纶纤维产 品Kevlar29，Kevlar49，Kevlar149等通过机织工艺得到，优选Kevlar本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强度轻量级防刺材料及其制备方法，主要特征在于具有如下步骤：(1)环氧树脂/环氧固化剂/环氧增韧剂/硅烷偶联剂均匀混合得到混合液；(2)将丙酮加入混合液调节粘度后与芳纶机织布进行浸渍处理；(3)浸渍布通过热压机压制。2.根据权利要求1所述的混合液，其主要特征在于包含：环氧树脂含量30
‑
50份；环氧增韧剂1
‑
10份；环氧固化剂1
‑
10份；硅烷偶联剂0
‑
5份。3.根据权利要求2所述，其特征在于本发明使用的环氧树脂包括但不限于双酚A、双酚F、双酚S环氧及其改性结构，以及酚醛环氧树脂及其改性结构。4.根据权利要求2所述，其特征在于本发明使用的环氧树脂其中优选双酚A环氧树脂E51。5.根据权利要求2所述，其特征在于本发明使用的环氧增韧剂包括但不限于非活性增塑剂比如小分子增塑剂，活性增塑剂比如聚酰胺树脂、聚硫橡胶、聚环氧丙烷橡胶、不饱和聚酯、聚氨酯、丙烯酸酯树脂等。6.根据权利要求2所述，其特征在于本发明使用的环氧增韧剂优选玻璃化转变温度小于50℃的柔性丙烯酸酯树脂。7.根据权利要求2所述，其特征在于本发明使用的环氧增韧剂更优选丙烯酸酯树脂改性环氧树脂增韧剂。8.根据权利要求7所述，其特征在于本发明使用的丙烯酸酯树脂改性环氧树脂增韧剂采用(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸异辛酯、(甲基)丙烯酸正辛酯、(甲基)丙烯酸十二烷基酯等软单体中一种或两种对环氧树脂E51进行改性。9.根据权利要求8所述，其特征在于本发明使用的丙烯酸酯树脂改性单体优选为丙烯酸丁酯BA与丙烯酸异辛酯EHA。10.根据权利要求7所述，其特征在于本发明使用的丙烯酸酯树脂改性环氧树脂增韧剂的改性方法为采用偶氮类或者过氧化物类热引发剂在60
‑
90℃温度下进行反应。11.根据权利要求10所述，其特征在于本发明使用的偶氮类或者过氧化物类热引发剂其中偶氮类化合物引发剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈振坤，黄兴良，刘金良，孙其永，周冰，
申请(专利权)人：北京同益中新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：