[發(fā)明專利]一種環(huán)氧樹脂基防彈復(fù)合材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610465972.7
• 申請日: 2016-06-24
• 公開（公告）號(hào): CN106113814B
• 公開（公告）日: 2018-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳國華;曲麗君;高山;田明偉;朱士鳳
• 申請（專利權(quán)）人: 青島大學(xué)
• 主分類號(hào): B32B27/02
• 分類號(hào): B32B27/02;B32B27/12;B32B27/34;B32B37/06;B32B37/10;B32B38/16;D06M11/74;D06M15/55
• 代理公司: 青島聯(lián)智專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司37101
• 代理人: 楊秉利

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于新型復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及防彈材料及制備方法的改進(jìn),具體說是一種環(huán)氧樹脂基防彈復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)

目前防彈材料主要有兩種：一種是軟質(zhì)材料，一種是硬質(zhì)材料。軟質(zhì)材料主要由芳綸或高密度聚乙烯等柔性材料以不同的方式編織制成，主要用于非直彈即流彈或彈片的沖擊，抗沖擊效果有待進(jìn)一步提高；硬質(zhì)材料主要是陶瓷材料、金屬材料、復(fù)合材料等組成，這些材料雖然可以達(dá)到較好的抗沖擊效果，但還存在質(zhì)量重、厚度較厚及佩戴不方便等缺點(diǎn)，應(yīng)用范圍受到很大限制。如何設(shè)計(jì)一種質(zhì)量輕薄，抗沖擊效果好、制作方便的多用途防彈復(fù)合材料，這是本技術(shù)領(lǐng)域亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，提供一種環(huán)氧樹脂基防彈復(fù)合材料及其制備方法，防彈復(fù)合材料質(zhì)量輕薄，抗沖擊效果好，制備方法合理、方便。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：

一種環(huán)氧樹脂基防彈復(fù)合材料，包括受彈層、能量吸收層和阻彈層，其特征在于，所述受彈層和阻彈層的組成相同，均為氧化石墨烯/芳綸機(jī)織布/環(huán)氧樹脂制成，所述能量吸收層為氧化石墨烯/芳綸三維機(jī)織間隔織物/環(huán)氧樹脂制成，所述受彈層、能量吸收層及阻彈層中的氧化石墨烯均以布面取向均勻排列在所述環(huán)氧樹脂、所述芳綸機(jī)織布和芳綸三維機(jī)織間隔織物中，所述受彈層、能量吸收層及阻彈層用所述環(huán)氧樹脂固化在一起，形成整體的防彈復(fù)合材料。

對上述技術(shù)方案的改進(jìn)：所述受彈層和阻彈層中的芳綸機(jī)織布規(guī)格為：紗線1000-3000D，單重200-500g/m²，厚度0.20-0.50mm；所述能量吸收層中的芳綸三維機(jī)織間隔織物規(guī)格為：紗線1000-3000D，單重500-1200g/m²,厚度5-12mm。

一種上述環(huán)氧樹脂基防彈復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，制備方法包括如下步驟：

（1）氧化石墨烯水溶液的制備：采用改進(jìn)的Hummers法制備氧化石墨，得到氧化石墨烯水溶液；

（2）氧化石墨烯水溶液與環(huán)氧樹脂混合：氧化石墨烯水溶液先與固化劑混合；然后將氧化石墨烯制成水溶液與環(huán)氧樹脂混合，得到氧化石墨烯片/環(huán)氧樹脂混合液。

（3）氧化石墨烯/環(huán)氧樹脂混合液剪流取向：將所述氧化石墨烯片/環(huán)氧樹脂混合液放入樹脂罐，經(jīng)管道以一定的壓力擠出剪流狹縫，氧化石墨烯/環(huán)氧樹脂混合液流經(jīng)狹縫高壓剪切作用使氧化石墨烯片在氧化石墨烯片/環(huán)氧樹脂混合液內(nèi)轉(zhuǎn)向，并沿狹縫取向，浸涂于下方的所述芳綸機(jī)織布和芳綸三維機(jī)織間隔織物上，結(jié)合布面的前進(jìn)使氧化石墨烯片沿布面取向。

對上述技術(shù)方案的改進(jìn)：所述步驟（1）氧化石墨烯溶液的具體制備方法：采用改進(jìn)的Hummers法制備氧化石墨，分兩步進(jìn)行制備：一是預(yù)氧化階段，對石墨進(jìn)行預(yù)氧化后晾干備用；二是對預(yù)氧化的石墨進(jìn)一步氧化，最終得到氧化石墨烯水溶液。氧化石墨烯帶有大量含氧官能團(tuán)，使得其帶負(fù)電荷，片層之間通過靜電排斥作用，達(dá)到較好地分散效果，并能相互排列取向，最終能夠平行排列、均勻地分散在液體中。

所述步驟（2）的具體方法：將氧化石墨烯制成水溶液100-150mg/L，與環(huán)氧樹脂以氧化石墨烯與環(huán)氧樹脂質(zhì)量百分比1%混合，在超聲條件下，氧化石墨烯水溶液與環(huán)氧樹脂通過攪拌進(jìn)行混合，混合時(shí)間30分鐘，脫泡1小時(shí)，得到氧化石墨烯片/環(huán)氧樹脂混合液。

所述步驟（3）中，樹脂混合液經(jīng)管道以0.35-0.50MPa壓力擠出剪流狹縫，所述受彈層、阻彈層中的芳綸機(jī)織布以及能量吸收層中的芳綸三維機(jī)織間隔織物各由一套送布機(jī)構(gòu)帶動(dòng)以1-3m/min的速度前進(jìn)，對應(yīng)每層芳綸機(jī)織布和芳綸三維機(jī)織間隔織物的上方各有一個(gè)剪流狹縫，所述剪流狹縫尺寸為1.5mm-2mm，將氧化石墨烯片/環(huán)氧樹脂混合液均勻浸涂于布面，然后依次進(jìn)行層合、75-95℃干燥1-1.5小時(shí)、10-15GPA熱壓固化24-30小時(shí)。

對上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)：所述的環(huán)氧樹脂基防彈復(fù)合材料至少包含2層受彈層、2層能量吸收層和2層阻彈層的復(fù)合層壓織物，以用于對抗沖擊效果要求更高的場合。

對上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)：所述熱壓固化過程用模具模壓，形成固定形狀的防彈復(fù)合材料產(chǎn)品，例如：護(hù)膝、安全帽等特定形狀的抗沖擊復(fù)合材料產(chǎn)品。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有許多優(yōu)點(diǎn)和積極效果：