一种软质防刺层状材料、其制备方法及其用途技术

本发明专利技术公开了一种软质防刺层状材料，为多层无纺布叠加而成，且层间可自由滑动，该材料是采用超高分子量聚乙烯纤维制成无纺布，多层无纺布经压制、逐层剥离，再按原顺序叠加制成可层间滑动的防刺材料；本发明专利技术所述的软质防刺层状材料轻便、柔软、舒适，有良好的防动态穿刺性能，可制成防刺服，也可应用于排爆服、防破片、战时防护墙等领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种多层复合材料，特别涉及一种软质防刺层状材料、其制备方法及其用途。
技术介绍
自古以来古战场上所使用的防刺披甲，以及“二战”以来现代战场上所使用的防弹衣都是硬式的居多，因其常以皮革、钢铁、合金、树脂复合材料等制造，不但硬而且重，行动难以迅速，单兵作战能力受到一定的限制。最初防刺衣采用的方式有金属丝网制作、金属或复合材料鳞片制作，比如，中国专利CN92224871.0，技术名称为金属网状防刺层，其用于保安穿戴用品的金属网状防刺层，它由一个金属圈套扣相邻四个金属圈的结构编织制成，适合用作防刺背心和防刺手套的夹层。申请号为CN93222057.6，技术名称为一种防刺背心，其特征是用金属丝制成金属环，用金属片制成连接环，金属环与金属连接环相连制成芯子，其内外面用普通布料覆盖缝制而成；能够防止持匕首的成人以可能发动的最大刺杀力对人体内脏造成的伤害以保人身安全。还有，申请号为CN90217733，技术名称为西服式防刺背心，由外套、防刺垫和防刺板组成，外套为三层次结构，分面布、里布及高强锦纶布夹层，防刺垫为二层高强锦纶布及一层绒布组成，为防刺层的载体，防刺板为国产的钢板纸制成；可制成二块式或三块式的西服式背心样，穿脱方便，不影响正常活动、材料易得，价廉。申请号为CN90224720，技术名称为高强轻质复合层防刺服，本技术涉及一种高强轻质复合装甲材料制成的防刺服，其装甲层设计成正六边形，且成平面网状蜂窝结构分布，可制作具有良好防刺功能的防护服及防护装备。申请号02144149.9，专利技术名称为铠甲防刺背心，是一种人体胸背防护用具，它由不锈钢冲成铠甲阴片、铠甲阳片、双轴铰链、肩片、胸上片、颈背片、长脊片等结合镶边的塑料条，粘贴横脊的布条组成，铠甲防刺背心可提高抵挡刺戳功效，克服了僵硬、穿脱不便的技术难点。还有采用高强纤维并用树脂基作基体的防刺材料，如申请号为CN00802697，技术名称为防刺穿复合材料，包含多层机织芳族聚酰胺纱线织物与基质树脂的组合，作为防刺穿鞋底复合材料。申请号200410058543.5，专利技术名称为全效适体复合防弹防刺衣，是由面料、衣里及设于其间的防护层构成，防护层由软质特种纤维布、硬质特种合金片组成，使其达到全方位有效防弹防刺又适体。目前防刺材料及其制作防刺服的经济成本偏高，舒适度较差，制造工艺相对复杂，在一些特殊行业和地区难以实现普遍应用的装备。因此，能否制作一种较轻、较柔软、舒适而又经济适用的防刺材料就是技术人员需要解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种软质防刺层状材料，该材料轻便、柔软、舒适，具有良好的防动态穿刺性能。本专利技术的另一目的在于提供一种软质防刺层状材料的制备方法，该制备方法无需使用特殊设备，简便易行，降低了经济成本，并且可制得轻便、柔软、舒适，具有良好的防动态穿刺性能的防刺材料。本专利技术的再一目的在于提供一种软质防刺层状材料的用途。为了实现上述专利技术目的，本专利技术的软质防刺层状材料，为多层无纺布叠加而成，且层间可自由滑动。其中，本专利技术所述的软质防刺层状材料可由5层以上无纺布叠加而成，优选采用5～30层无纺布叠加。所述的软质防刺层状材料的面密度为4.6～5.6kg/m2(按警标GA68-2003)，优选为4.8～5.4kg/m2。所述的无纺布可采用粘均分子量为300～500万单位的线性聚乙烯粉末(为超高分子量聚乙烯)为原料，其重均分子量与数均分子量比值小于4。所述的线性聚乙烯粉末(为超高分子量聚乙烯)采用冻胶纺工艺制成100～120mm的短纤维，其拉伸强度大于20g/d，模量不低于800g/d，单丝纤度在3～5d之间。所述的短纤维经过防静电处理。例如添加聚乙炔型、聚氯乙烯型、或苯硫醚型等的抗静电剂或其他本领域常用的防静电处理方法。为了使所制成的无纺布更加密实，可用针刺或水刺设备将短纤维缠结致密，针刺密度在150～300针/cm2之间，所得的无纺布面密度达180～220g/m2之间。所述的软质防刺层状材料中无纺布的层间有润滑剂，比如石蜡油、滑石粉、立得粉、纳米二氧化硅粉等。所述的软质防刺层状材料由多层无纺布叠加后、并在10～12MPa下进行压制，然后在常温常压下逐层剥离，再按原顺序叠加而成。一般对于纤维制品来说，牛、羊、禽类纤毛制毡较容易，因为其纤毛的微观表面多呈现鳞片状，表面磨擦力较大，有利于毡接工艺，制造较易，即使手工加工也能够制造出优良的产品。用人造化纤材料超高分子量聚乙烯纤维制毡，有两点困难一是其表面过于光滑不利于毡接工艺；其二是在梳理工艺中化纤之间的表面摩擦会产生大量的静电，这种静电的产生会使纤维之间更紧的扭粘在一起，无法进行开松和梳理工序。针对上述问题本专利技术的技术人员对材料进行前期处理。在实验过程中发现使用“皂化液”加适量比例的水可以很容易的洗去纤维表面的油污和浮土，经60℃热风干燥后再进行表面粗糙处理。表面粗糙处理的方法很多，如放射原素钴60的γ射线照射法；直线加速器的x射线照射法；紫外线照射法；电晕法；等离子射击法；酸蚀法；胶涂法等。技术人员在实验中采用了铬酸加上2％的缓蚀剂，常温常压下逆流浸洗3分钟方法，使其表面出现微蚀，再在弱碱水合溶液中中和使纤维表面呈化学中性。待其干燥后采用0.1％聚醚酯型抗静电剂喷淋蒸透干燥待用。当然抗静电的方法很多，例如聚乙炔型，聚氯乙烯型，聚苯硫醚型的抗静电剂都可使用，此处不加以限制，关键是采用的类型与整体工艺流程是否相适应。为了实现本专利技术的另一专利技术目的，本专利技术所述的一种软质防刺层状材料的制备方法，其包括如下步骤先采用超高分子量聚乙烯原料制成无纺布，然后将多层无纺布经压制后剥离，剥离后并按原序列叠合，形成层间可自由滑动的防刺材料。其中，所述的超高分子量聚乙烯的粘均分子量为300～500万单位，其重均分子量与数均分子量比值小于4。超高分子量聚乙烯原料采用本领域常用的冻胶纺工艺制成100～120mm的短纤维，其拉伸强度大于20g/d，模量不低于800g/d，单丝纤度在3～5d之间。为了纤维混合均匀，还需将所得的短纤维采用本领域常用技术进行开松、梳理。为了防止纤维表面摩擦产生大量的静电，纤维之间扭粘，无法进行开松和梳理工序，还需作表面粗糙处理及经防静电表面处理，例如添加聚乙炔型、聚氯乙烯型、或苯硫醚型等的抗静电剂或其他本领域常用的防静电处理方法。制备过程中，为了使纤维缠结致密，所制成的无纺布更加密实，所述的短纤维经针刺或水刺工艺，针刺密度在150～300针/cm2之间，所得的无纺布面密度达180～220g/m2之间。可采用纺织中常用的针刺或水刺设备进行。将经过开松处理后的短纤维通过梳理设备进行梳理，使纤维成为单一取向的无纺网。将梳理后的至少5层无纺网叠加在一起，通过成网机构来回折叠层压形成无序排列的叠层无纺布。这样的无纺布实际上是一个薄毡片，其厚度范围在0.25～0.35mm之间。需特别说明的是，在以往的专利中所披露的关于防弹、防刺材料的制作中都强调毡片要厚，因为毡片的通常概念就是要密实要厚，在防弹、防刺材料领域中过薄的无纺毡，并无通常意义上的防护作用。在以往的有关的专利申请中单片的毡片厚度都在10mm以上，在某些专利申请中还特别强调，应根据防护的力度来设计毡片的厚度，因此根据要求，防护本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种软质防刺层状材料，其特征在于，为多层无纺布叠加而成，且层间可自由滑动。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：冯向阳，薛东升，卢玉和，乔献荣，杜伟，
申请(专利权)人：中纺投资发展股份有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]