[發明專利]一種超高分子量聚乙烯纖維防彈復合材料及制備方法

在審

• 申請號: 201711374578.3
• 申請日: 2017-12-19
• 公開（公告）號: CN108316016A
• 公開（公告）日: 2018-07-24
• 發明（設計）人: 劉國權;馬棟良;楊大峰;查呂應;陳昌兵;郭良;魏亞星;畢利春;劉炳琪;周融;胡寧靜
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍61489部隊
• 主分類號: D06M15/233
• 分類號: D06M15/233;D06M15/227;D06M101/20
• 代理公司: 洛陽市凱旋專利事務所 41112
• 代理人: 陸君

本發明涉及高抗力防彈符合材料技術領域，公開的一種超高分子量聚乙烯纖維防彈復合材料及制備方法，該防彈復合材料由改性聚苯乙烯樹脂與超高分子量聚乙烯UHMWPE纖維復合而成，所述改性聚苯乙烯樹脂是由高柔韌性、彈性、填料相容性的乙烯?醋酸乙烯共聚物EVA對聚苯乙烯樹脂進行改性而制成；所述聚苯乙烯樹脂的單體苯乙烯自由基聚合而成得到的聚合物是無色、透明的，具有高剛性，并能改善改性樹脂對纖維的浸潤性。本發明的防彈復合材料具備密度低和比強度、比模量高、減震性、耐疲勞性和環境適應性好等優點，滿足防彈需求。本發明制備方法具有步驟簡單、可操作性強，并且能夠批量生產。

技術領域

本發明涉及高抗力防彈符合材料技術領域，具體涉及一種超高分子量聚乙烯纖維防彈復合材料及制備方法。

背景技術

近年來，由于世界各地區沖突和戰爭不斷，恐怖事件蔓延不止，軍事裝備工業得到迅猛發展，因此防彈材料的開發和研究越來越受到重視，投入應用的品種也越來越多，如防彈背心、頭盔，以及坦克、飛機、艦船等的防護部件。

超高分子量聚乙烯纖維（UHMWPE），又被稱為超高強-高模聚乙烯纖維（UHS-HMPE）或伸長鏈聚乙烯纖維（ECPE），是20世紀70年代由荷蘭的Pennings首先成功地采用“凝膠紡絲-熱拉伸”的方法得到，并由DSM公司進行工業化生產，其主要過程是將超高分子量聚乙烯樹脂熱溶解于溶劑中，在速冷的條件下形成凝膠后，高溫下擠出呈纖維，在經過脫溶劑化處理和拉伸取向，得到高結晶度的超高強-高模聚乙烯纖維。在紡絲過程中，通過數十倍的高度拉伸時大分子鏈沿軸向充分舒展，形成了平行排列的伸直鏈結構，顯著減少了內部缺陷，使UHMWPE纖維具有遠高于常規PE材料的高結晶度和高取向度。通常其結晶度在85%以上，而取向度則高于95%。UHMWPE纖維不僅強度和模量比Kevlar高，而且密度比Kevlar還要低，只有0.97g/cm³，Kevlar為1.47 g/cm³，因而其應變波速比Kevlar要高出許多，纖維彈道防護性能超過了以Kevlar為代表的芳族聚酰胺纖維，斷裂伸長率大于高強碳纖維，成為防彈領域里一種極具吸引力的高技術纖維。但是，聚乙烯纖維是一種非極性材料，經過凝膠熱拉伸后，分子鏈完全伸展，纖維內部高度取向和高度結晶，表面會在拉伸應力下產生一層弱界面層（約10-100nm），UHMWPE纖維表面為惰性表面，不易被樹脂潤濕，即不能形成力學咬合作用，這些都對復合材料中UHMWPE纖維與樹脂的粘附性有著負面的影響。為了充分利用UHMWPE纖維的潛能，需要發明一種新的制備方法以便能制造一種UHMWPE纖維防彈復合材料。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明的目的在于提供一種超高分子量聚乙烯纖維防彈復合材料及制備方法纖維防彈復合材料及制備方法，這種防彈復合材料具備密度低和比強度、比模量高、減震性、耐疲勞性和環境適應性好等優點，制備方法具有步驟簡單、可操作性強、可批量生產。

為實現上述發明目的，本發明采用如下技術方案：

一種超高分子量聚乙烯纖維防彈復合材料，由改性聚苯乙烯樹脂與超高分子量聚乙烯UHMWPE纖維復合而成，所述改性聚苯乙烯樹脂是由高柔韌性、彈性、填料相容性的乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA對聚苯乙烯樹脂進行改性而制成；所述聚苯乙烯樹脂的單體苯乙烯自由基聚合而成得到的聚合物，是無色、透明的，具有高剛性，并能改善改性樹脂對纖維的浸潤性。

一種超高分子量聚乙烯纖維防彈復合材料，所述的改性聚苯乙烯樹脂由乙烯醋酸乙烯共聚物EVA、的苯乙烯ST、偶氮二異丁腈AIBN、三烯丙基異氰脲酸酯TAIC和無水硫酸鈉按照質量分數45%、32%、12%、6%、5%的比例混合改性而成。

一種超高分子量聚乙烯纖維防彈復合材料，所述的UHMWPE纖維為防護材料，其分子鏈上為無不飽和基團的纖維，對酸、堿和有機溶劑有很強的抗腐蝕性，并且耐光、熱、老化性能優良，比強度和模量都很高，且能量吸收性和耐磨損性好。