[發明專利]一種輕質防爆減震織物及其制備和應用

在審

• 申請號: 201810029629.7
• 申請日: 2018-01-12
• 公開（公告）號: CN108252083A
• 公開（公告）日: 2018-07-06
• 發明（設計）人: 許福軍;周夢婕;邵怡沁;劉曉華;應芷欣;宮浩
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: D06M11/79
• 分類號: D06M11/79;D06M15/59;D06M15/256;D03D25/00;D06M101/36
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩;王婧

本發明提供了一種輕質防爆減震織物的制備方法，其特征在于，包括：步驟一、以高性能纖維作為經緯紗，采用三維織造技術織造三維織物，該三維織物的經密為5根/厘米?20根/厘米，緯密為5根/厘米?20根/厘米；步驟二、制備醇溶膠；步驟三：將步驟一中的三維織物放入步驟二中得到的醇溶膠中，滴加氨水溶液以形成醇凝膠后，在40℃?50℃水浴中靜置6?8小時，常壓干燥得到輕質防爆減震織物，所述的輕質防爆減震織物包括三維織物以及填充于三維織物內的氣凝膠。本發明兼具氣凝膠的輕質防爆減震特性和三維織物強度高、整體性好的優點，在民用和軍用等領域均有廣泛應用需求。

技術領域

本發明屬于新材料領域，特別是涉及一種輕質防爆減震織物的制備方法。

背景技術

隨著社會的發展，反恐形勢加劇，以及軍用設備的更新升級，人們對防護領域中防爆材料的需求越來越廣泛。傳統的防爆材料多為石頭、沙袋和黏土等硬質笨重的材料。隨著材料的發展各種高強度金屬也用于防爆材料，但是金屬仍然具有密度高、重量大不易運輸等缺陷。

近年來，一種新型材料，氣凝膠材料被科學家制備出來。氣凝膠是一種分散介質為氣體的凝膠材料，固體相和孔隙結構均為納米量級，由于其結構上的獨特性，氣凝膠表現出很多獨特的性質。氣凝膠具有極低的密度和超強的能量吸收能力。在爆炸高速沖擊過程中，氣體與孔壁碰撞引起的流動阻力以及氣孔中空氣分子之間的碰撞阻力會導致氣孔內壓力的增大，納米級孔洞中的空氣在瞬間難以逸出，導致氣孔內壓力增大以及能量消耗。在氣凝膠爆炸過程中會產生纖維拔出和纖維斷裂的現象，同時也消耗了大量的能量，纖維對氣凝膠的增韌作用導致氣凝膠的爆炸需要更大的內應力，從而延緩了氣凝膠的爆炸使氣凝膠在爆炸時需要消耗更多的能量，這就使爆炸沖擊波的能量被大量消耗從而起到了裝甲防護作用。

然而，由于氣凝膠材料結構松散，孔隙率高，纖維之間的作用較弱，網絡骨架非常脆弱，機械強度低，韌性差，在力學作用或者震動作用下容易發生破壞，嚴重限制了其應用領域。

發明內容

本發明所要解決的問題是克服氣凝膠材料強度低、韌性差的缺陷，提供一種輕質防爆減震織物的制備和應用。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種輕質防爆減震織物的制備方法，其特征在于，包括：

步驟一、以高性能纖維作為經緯紗，采用三維織造技術織造三維織物，該三維織物的經密為5根/厘米-20根/厘米，緯密為5根/厘米-20根/厘米；

步驟二、制備醇溶膠；

步驟三：將步驟一中的三維織物放入步驟二中得到的醇溶膠中，滴加氨水溶液以形成醇凝膠后，在40℃-50℃水浴中靜置6-8小時，常壓干燥得到輕質防爆減震織物，所述的輕質防爆減震織物包括三維織物以及填充于三維織物內的氣凝膠。

所述的步驟一中的三維織物為三維機織間隔織物，也可以采用三維針織、三維編織等含較大孔隙的三維一體織物。

優選地，所述的步驟一中的三維織造技術包括將經紗與緯紗相互交織成面紗層，再通過間隔紗相互交織，將兩層面紗層捆綁成為一個整體，得到三維機織間隔織物。

優選地，所述的高性能纖維為玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維、玄武巖纖維以及石英纖維等一種或者多種混雜，細度為300tex-2000tex。

優選地，所述的輕質防爆減震織物中的氣凝膠的體積含量由三維間隔織物中間隔紗的高度和間距決定。進一步地，在將經緯紗相互交織形成面紗層時，在梭口打開狀態下在緯向嵌入間隔片，間隔紗的高度由緯向嵌入的間隔片的高度決定。

優選地，所述的步驟二中醇溶膠的制備方法包括：將正硅酸乙酯、無水乙醇、去離子水和鹽酸水溶液混合，在40-50℃條件下攪拌6-10個小時，得到醇溶膠。

優選地，所述的正硅酸乙酯、無水乙醇、去離子水和鹽酸水溶液中的鹽酸的摩爾比為1∶10∶(2～6)∶0.012。