一种防护材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种防护材料及其制备方法，所述防护材料包括聚硼硅氧烷和填料，所述填料包括低熔点金属及其合金填料、负离子填料和纳米颗粒填料，所述聚硼硅氧烷、低熔点金属及其合金填料、负离子填料、纳米颗粒填料的质量比为(70～95):(0.1～25):(0.1～2):(0.1～10)。本发明专利技术通过在聚硼硅氧烷中加入特定比例的低熔点金属及其合金填料、负离子填料和纳米颗粒填料，从而能够显著提升纯聚硼硅氧烷的抗冲击特性，同时提高材料的储能模量和损耗模量。同时提高材料的储能模量和损耗模量。

【技术实现步骤摘要】
一种防护材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及防护材料
，尤其涉及一种防护材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着社会的发展和人民生活水平的提高，人们对防护材料的需求也越来越多。防护材料是一种受到冲击时可吸收和分散冲击能量从而起到防护作用的材料。
[0003]早期，人们常使用硬质材料来作为防护材料，但这些防护材料存在厚重、受到冲击时本身会对使用者造成二次伤害等问题，所以需要一种质量轻、灵活性好的柔性防护材料。
[0004]剪切增稠液(STF)和剪切增稠胶(STG，又叫聚硼硅氧烷)，均是具有剪切增稠现象的防护材料。STF常态下呈现液体形式，不稳定，长期放置出现分层现象，不易封装。STG在常态下呈现柔软且富有弹性，一旦受到剧烈冲击，分子间会迅速相互锁定，收紧变硬，形成一层防护层，从而吸收能量，起到防护作用。然而纯STG的减震吸能效果较差，防护效果较差。因此需要一种拥有高储能模量和抗冲击性好的防护材料。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种防护材料及其制备方法，用以解决现有技术中纯聚硼硅氧烷储能模量低、吸能效果差、防护效果差的缺陷，得到一种柔性且具有高储能模量和抗冲击性好的防护材料。
[0006]本专利技术提供一种防护材料，包括聚硼硅氧烷和填料，所述填料包括低熔点金属及其合金填料、负离子填料和纳米颗粒填料，所述聚硼硅氧烷、低熔点金属及其合金填料、负离子填料、纳米颗粒填料的质量比为(70～95):(0.1～25):(0.1～2):(0.1～10)。
[0007]本专利技术通过在聚硼硅氧烷中加入特定比例的低熔点金属及其合金填料、负离子填料和纳米颗粒填料后，填料粒子与聚硼硅氧烷分子链相互缠绕，形成立体的网状结构，进一步增强了分子链的缠结阻力，当复合材料受到外力作用时，填料粒子迅速受力靠近减低作用力。低熔点金属及其合金填料可以改善复合材料的力学特性，能够显著提升纯聚硼硅氧烷的抗冲击特性，同时提高材料的储能模量和损耗模量。
[0008]进一步优选地，所述聚硼硅氧烷、低熔点金属及其合金填料、负离子填料、纳米颗粒填料的质量比为70:25:0.5:4.5。
[0009]根据本专利技术提供的防护材料，所述聚硼硅氧烷由硼酸与聚二甲基硅氧烷反应得到，反应温度为220
‑
280℃，反应时间为5
‑
10h。
[0010]聚硼硅氧烷的制备条件决定了其形态和产品性能，本专利技术将反应温度和时间控制在上述范围内有利于得到常态下呈现柔软且富有弹性的聚硼硅氧烷。
[0011]进一步地，反应过程中进行搅拌，搅拌频率控制在5
‑
10Hz，优选为8Hz。
[0012]进一步优选地，所述反应温度为250℃，反应时间为8h。
[0013]进一步地，反应结束后，在高温状态下将反应产物经过耐高温筛过滤，有助于除去反应的副产物结晶物和未反应完全的硼酸，从而得到纯聚硼硅氧烷。
[0014]根据本专利技术提供的防护材料，所述聚二甲基硅氧烷的粘度为350～10000cst，优选为350cst。
[0015]根据本专利技术提供的防护材料，所述聚二甲基硅氧烷和硼酸的质量比为(3～15)：1，优选为3:1。
[0016]根据本专利技术提供的防护材料，所述低熔点金属为熔点在300℃以下的金属，所述低熔点金属及其合金填料的粒径为1nm
‑
80μm。
[0017]在本专利技术的具体实施方式中，所述低熔点金属及其合金填料为单质金属、二元合金、三元合金、四元合金、多元合金中的一种或多种，所述单质金属选自锡、铟、锌、铋、铝中的一种或多种；所述二元合金选自锡铋、锡铟、锡锌、锡铝、铟铋、铟锌、铟铝、锌铋、锌铝、铋铝、锡银、锡铜二元合金中的一种或多种；所述三元合金选自铋铟锡、铋铟锌、铋铟铝、铋锡锌、铋锡铝、铋锌铝、铟锡锌、铟锡铝、铟锌铝、锡锌铝、锡铋银、锡铋铜、锡银铜三元合金中的一种或多种；所述四元合金选自铋铟锡锌、铋铟锡铝、铋铟锌铝、铋锡锌铝、铟锡锌铝、锡铋铜银四元合金中的一种或多种；所述多元合金是由锡、铟、锌、铋、铝、银、铜、镍中的一种或多种与所述二元合金、三元合金、四元合金中的一种配制而成的中低温多元合金。
[0018]根据本专利技术提供的防护材料，所述负离子填料为电气石粉，粒径为1nm
‑
150μm。
[0019]根据本专利技术提供的防护材料，所述纳米颗粒填料为纳米碳酸钙、纳米二氧化硅、纳米氧化锌、纳米甲基丙烯酸甲酯、纳米氧化铝、纳米氧化亚铜中的一种或多种，粒径为30nm
‑
900nm，优选为30nm。
[0020]另一方面，本专利技术还提供上述防护材料的制备方法，包括将聚硼硅氧烷、低熔点金属及其合金填料、负离子填料和纳米颗粒填料在常温下进行混炼的步骤。
[0021]本专利技术的制备方法简单，能耗低，能够满足大批量工业生产，为后续剪切增稠胶体复合材料性能提升提供了一种新的制备方法。
[0022]根据本专利技术提供的制备方法，所述混炼的转速为20
‑
40rpm，时间为5
‑
20min。进一步优选地，所述混炼的转速为30rpm，时间为5min。
[0023]其中，所述混炼可以在常规混炼设备中进行，例如密炼机、捏合机、开炼机等。
[0024]需要说明的是，在本专利技术公开的保护范围内，可以通过调整原料的配比和反应时间、搅拌速率和时间，从而控制防护材料的软硬程度，进一步满足实际需求。
[0025]本专利技术提供了一种防护材料及其制备方法，通过在聚硼硅氧烷中加入特定比例的低熔点金属及其合金填料、负离子填料和纳米颗粒填料后，填料粒子与聚硼硅氧烷分子链相互缠绕，形成立体的网状结构，进一步增强了分子链的缠结阻力，当复合材料受到外力作用时，填料粒子迅速受力靠近减低作用力。低熔点金属及其合金填料可以改善复合材料的力学特性，能够显著提升纯聚硼硅氧烷的抗冲击特性，同时提高材料的储能模量和损耗模量。本专利技术得到的防护材料柔软，适型性好，能够更好的贴合人体需要保护的部位，其在不受力情况下很柔软，当受到外界冲击时迅速变硬，从而减轻冲击力，达到防护效果。
附图说明
[0026]图1是本专利技术实施例1防护材料的频率扫描图；
[0027]图2是本专利技术实施例2防护材料的频率扫描图；
[0028]图3是本专利技术实施例3防护材料的频率扫描图。
具体实施方式
[0029]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0030]以下实施例中所用纳米氧化锌的粒径为30nm；
[0031]所用电气石粉的粒径为1nm
‑
150μm；
[0032]所用低熔点金属及其合金填料为锡、银、铟、铋本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种防护材料，其特征在于，包括聚硼硅氧烷和填料，所述填料包括低熔点金属及其合金填料、负离子填料和纳米颗粒填料，所述聚硼硅氧烷、低熔点金属及其合金填料、负离子填料、纳米颗粒填料的质量比为(70～95):(0.1～25):(0.1～2):(0.1～10)。2.根据权利要求1所述的防护材料，其特征在于，所述聚硼硅氧烷、低熔点金属及其合金填料、负离子填料、纳米颗粒填料的质量比为70:25:0.5:4.5。3.根据权利要求1或2所述的防护材料，其特征在于，所述聚硼硅氧烷由硼酸与聚二甲基硅氧烷反应得到，反应温度为220
‑
280℃，反应时间为5
‑
10h。4.根据权利要求3所述的防护材料，其特征在于，所述聚二甲基硅氧烷的粘度为350～10000cst，优选为350cst。5.根据权利要求3所述的防护材料，其特征在于，所述聚二甲基硅氧烷和硼酸的质量比为(3～15)：1，优选为3:1。6.根据权利要求1或2所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷林楠，孙燕，徐文志，杨苏娥，周虹位，
申请(专利权)人：云南迈特力医疗技术有限公司，
类型：发明
国别省市：