一种电热软体防弹马甲及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种电热软体防弹马甲及其制备方法，所述马甲为三明治结构，包括导电皮革层、剪切增稠胶层和无纺布层，层与层之间通过剪切增稠胶的粘性紧密结合起来。本发明专利技术可以广泛的应用于软体防弹衣领域，不仅可以抵御冲击，其具备的电热性能，也能帮助穿着者抵抗寒冷的恶劣环境，而且还可以将冲击受到的信号通过无线设备传输到手机上，实时监测安全状态。实时监测安全状态。实时监测安全状态。

【技术实现步骤摘要】
一种电热软体防弹马甲及其制备方法


[0001]本专利技术涉及多功能防护
，具体涉及一种具有电热性能和抗冲击性能的软体防弹马甲及其制备方法。

技术介绍

[0002]传统的防弹衣中防弹层材料大多是高强度的材料：钢板、陶瓷、钛合金等。虽然抗冲击性能好，但是坚硬笨重，舒适性不佳，影响运动，且在低温环境下不能为人体提供所需要的热量。此外，这些硬质材料在受到子弹撞击时，也难以阻挡子弹撞击所带来的巨大动能。近些年来，一系列的柔性材料被研发出来用作防弹材料，防弹衣逐步向着轻质化、智能化、多功能化发展，正在逐渐取代传统的硬质盔甲。
[0003]皮革是一种来源于动物皮肤的传统天然高分子材料，具有与人体良好的生物相容性和优良的物理性能。作为一种流行的古代服装材料，它还被广泛用于来制备一些多功能复合材料，如皮革传感器、阻燃皮革、热伪装皮革等。公开号CN110957058B的中国专利公开了一种石墨烯基的导电皮革，以聚氨酯为弹性支撑体，解决了石墨烯与皮革纤维的结合牢度，提高了导电性和弹性。尽管已经有许多有趣的多功能皮革复合材料，但很少有人关注能量吸收，这在防弹衣中是非常关键的。
[0004]剪切增稠材料是一种应变率相关的柔性材料，当外力刺激超过了临界值时，其模量或者粘度会急剧增强。这种独特的性质证明了其在软体防弹衣方面的巨大潜力，且柔性的特点不会影响穿着舒适度。公开号CN114322662B的中国专利提出了一种能量收集
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储存可穿戴防护设备及其制备方法，采用剪切变硬胶复合材料当作能量收集模块，展示了优异的力学性能。公开号为CN114395926A的中国专利公开了一种剪切增稠胶增强织物复合材料，采用中空织物对剪切增稠胶封装，得到了适合穿戴的、柔性的复合材料，在低速冲击下有不错的防护效果。
[0005]从目前公开的专利来看，剪切增稠胶类复合材料在应对冲击时，有优异的防护效果，作为防弹衣材料有一定的发展潜力，但是其智能化和多功能化难以保证，且在大多数复合材料由于生物相容性差难以具体应用在可穿戴防弹衣上。柔性的皮革基材料功能性强，适合穿戴，但是在能量吸收领域研究甚少。显然，将二者结合，设计出柔韧性、多功能性和抗冲击性能的软体防弹衣，在相关领域有着重要的应用前景。

技术实现思路

[0006]本专利技术技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种电热软体防弹马甲及其制备方法，防弹马甲集柔韧性、防护、原位传感和电热性能于一体，可以广泛的应用于软体防弹衣领域，为使用者抵御冲击的同时，其具备的电热性能，也可帮助穿着者抵抗寒冷的恶劣环境，并通过无线设备实时监测安全状态。
[0007]本专利技术通过如下技术方案实现：
[0008]第一方面，本专利技术的一种电热软体防弹马甲，集防护、原位传感和电热性能于一
体，所述马甲为三明治结构，包括导电皮革层、剪切增稠胶层和无纺布层，层与层之间通过剪切增稠胶的粘性紧密结合起来；所述导电皮革层为传感层和电加热层，所述剪切增稠胶层为主要的防护层。
[0009]进一步，所述导电皮革层为牛皮，经过裁剪为马甲样式，通过乙醇处理去除马甲表面的防水层；再对处理后的马甲进行抽滤，所述抽滤的方法为：对导电皮革层为处理后的马甲进行抽滤MXene导电材料形成阵列，所述抽滤MXene导电材料的片层完全分散在马甲的多级结构网络中，形成导电网络。
[0010]进一步，所述抽滤的体积为1至20mL。
[0011]进一步，所述剪切增稠胶层为硅油和硼酸交联后形成，完全贴合在导电皮革层内侧；所述硅油和硼酸的质量比为20:1至30:1；所述剪切增稠胶在160℃至200℃的温度下形成。
[0012]进一步，通过无线设备，将所述马甲冲击产生的电信号变化进行无线传输，原位监测人体的安全。
[0013]进一步，通过蓝牙传感模块与导电皮革层连接。
[0014]第二方面，本专利技术提供一种制备所述的电热软体防弹马甲的方法，包括以下步骤：
[0015]a.将硅油和硼酸以20：1至30：1的比列混合均匀，然后放入烘箱中在160℃至200℃下进行热处理，中间加入正辛酸，交联后得到剪切增稠胶；
[0016]b.通过HF蚀刻法制备MXene水溶液；
[0017]c.将皮革裁剪成马甲的样式，然后使用乙醇进一步处理，去除马甲表面的防水层；
[0018]d.在马甲的前胸和后背预先划分阵列区域，进行MXene水溶液的抽滤；阵列中每个子单元抽滤1
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20mL MXene水溶液，并在室温下干燥；
[0019]e.使用银浆和铜箔在每个子单元表面搭建电极完成导电通路；
[0020]f.将剪切增稠胶均匀的涂附在马甲内侧，质量比为1:1至1：5，然后将无纺布裁剪成指定形状，贴附在剪切增稠胶上形成三明治结构，得到电热软体防弹马甲。
[0021]本专利技术与现有技术相比的优点在于：
[0022](1)本专利技术以皮革为基体采用抽滤的制备方法得到了导电皮革，设计了一种柔性多功能软体防弹马甲。防弹马甲集防护、原位传感和电热性能于一体，可以广泛的应用于软体防弹衣领域，不仅可以抵御冲击，其具备的电热性能，也能帮助穿着者抵抗寒冷的恶劣环境，而且还可以将冲击受到的信号通过无线设备传输到手机上，实时监测安全状态。
[0023](2)本专利技术可以广泛的应用在智能化、多功能化软体防弹衣领域，在有效缓冲冲击损伤、保护人体安全的同时，还可以通过电热性能提供热量，帮助穿戴者在寒冷环境下的保持温暖。
[0024](3)本专利技术各层均为柔性材料，皮革为基体更增加了穿着舒适性。
附图说明
[0025]图1为抽滤不同MXene体积的导电皮革的伏安曲线；
[0026]图2为不同MXene含量的导电皮革的电阻大小；
[0027]图3为不同MXene含量的导电皮革在3.0V电压下的温度变化；
[0028]图4为抽滤10mL MXene的导电皮革在不同电压下的温度变化；
[0029]图5为导电皮革/剪切增稠胶/无纺布子单元在不同电压下的温度变化；
[0030]图6为导电皮革/剪切增稠胶/无纺布子单元在3.0V电压下的通电断电循环曲线；
[0031]图7为导电皮革/剪切增稠胶/无纺布子单元在阶跃电压下温度变化曲线；
[0032]图8为剪切增稠胶的流变性能；
[0033]图9为不同MXene含量的导电皮革的应力应变曲线；
[0034]图10为不同MXene含量的导电皮革的在落锤冲击下的力信号；
[0035]图11为含有不同剪切增稠胶(SSG)的试样在在落锤冲击下的力信号(试样X的意思是剪切增稠胶的质量为皮革的X倍；
[0036]图12为试样在不同高度落锤冲击下的电阻信号的变化对比(试样使用的剪切增稠胶的质量为1倍皮革质量)；
[0037]图13为小锤敲击马甲时，手机接收电阻信号的过程；
[0038]图14为皮革和试样在子弹冲击时的初始速度
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残余速度曲线；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电热软体防弹马甲，其特征在于：集防护、原位传感和电热性能于一体，所述马甲为三明治结构，包括导电皮革层、剪切增稠胶层和无纺布层，层与层之间通过剪切增稠胶的粘性紧密结合起来；所述导电皮革层为传感层和电加热层，所述剪切增稠胶层为主要的防护层。2.根据权利要求1所述的电热软体防弹马甲，其特征在于：所述导电皮革层为牛皮，经过裁剪为马甲样式，通过乙醇处理去除马甲表面的防水层；再对处理后的马甲进行抽滤，所述抽滤的方法为：对导电皮革层为处理后的马甲进行抽滤MXene导电材料形成阵列，所述抽滤MXene导电材料的片层完全分散在马甲的多级结构网络中，形成导电网络。3.根据权利要求1所述的电热软体防弹马甲，其特征在于：所述抽滤的体积为1至20mL。4.根据权利要求1所述的电热软体防弹马甲，其特征在于：所述剪切增稠胶层为硅油和硼酸交联后形成，完全贴合在导电皮革层内侧；所述硅油和硼酸的质量比为20:1至30:1；所述剪切增稠胶在160℃至200℃的温度下形成。5.根据权利要求1所述的电热软体防弹马甲，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：宣守虎，范子阳，龚兴龙，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：