[發明專利]一種柔性防護復合材料及其制作方法

在審

• 申請號: 202110063146.0
• 申請日: 2021-01-18
• 公開（公告）號: CN112900105A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 閻若思;張倩玉;吳孟錦;王可憶;劉紫璇;高星宇;王虎辰;李樂天;陳煥;張興騰;賈立霞
• 申請（專利權）人: 河北科技大學
• 主分類號: D06N3/00
• 分類號: D06N3/00;D06N3/12;F41H1/02;D06L1/02;D06M10/02
• 代理公司: 石家莊國為知識產權事務所 13120
• 代理人: 李坤

本發明涉及復合材料技術領域，具體公開一種柔性防護復合材料，采用經過等離子體處理的超高分子量聚乙烯織物為基體，在所述基體上均勻附著剪切增稠液得到所述柔性防護復合材料。本發明提供的柔性防護復合材料采用等離子體處理技術對超高分子量聚乙烯織物進行處理，可以有效改善超高分子量聚乙烯織物的表面性能，增加剪切增稠液中的分散體在超高分子量聚乙烯織物表面的附著力和結合性能，在不增加超高分子量聚乙烯織物層數和重量的情況下，有效提高防護復合材料的防護性能和柔韌性。

技術領域

本發明涉及復合材料技術領域，尤其涉及一種柔性防護復合材料及其制作方法。

背景技術

高性能纖維材料具有高比強度、高比模量、耐沖擊性好、防護性能高以及性能可設計強等特點，在人體防彈領域得到了廣泛應用。普通高性能纖維干布疊層20-40層時可以抵御高速彈道沖擊，但會造成防彈材料緊固而厚重。剪切增稠液(STF)是一種智能防彈材料，當它受到高速沖擊剪切時，會迅速由液體變為固體以抵抗高速撞擊，當沖擊力消失時，發生可逆相變恢復到液體狀態。這種智能防彈材料既能保證基本的防護功能，又能保證自由靈活地運動，可廣泛應用于整體防彈衣或防護部件。所以若采用將剪切增稠液與高性能纖維復合制作防護復合材料，可以減少織物疊層數量，減輕防護材料的重量。但高性能纖維多存在表面能低和表面附著力差等缺點，影響復合材料的應用效果，依然達不到理想的防護作用。

發明內容

針對現有防護材料存在的上述問題，本發明提供一種柔性防護復合材料及其制作方法。該柔性防護復合材料可以改善高性能纖維表面附著力，使纖維與剪切增稠液可以更好的復合，發揮極佳的防彈效果。

為達到上述發明目的，本發明實施例采用了如下的技術方案：

一種柔性防護復合材料，采用經過等離子體處理的超高分子量聚乙烯織物為基體，在所述基體上均勻附著剪切增稠液得到所述柔性防護復合材料。

本發明的高性能復合材料通過附著剪切增稠液，具有剪切增稠液的智能“固-液”轉換形態，可以吸收更多的沖擊能量，使該復合材料具有防彈防利刃等防護效果。相對于現有技術，本發明提供的柔性防護復合材料采用等離子體處理技術對超高分子量聚乙烯織物進行處理，可以有效改善超高分子量聚乙烯織物的表面性能。等離子體處理過程中產生的高能粒子可以使超高分子量聚乙烯織物表面形成大量凸起和溝槽，顯著提高基體的界面剪切強度，使基體表面的極性官能團數量顯著增多，提高基體的潤濕性能和電離能，在不含氧情況下，可誘導基體表面發生交聯作用，從而增加剪切增稠液中的分散體在超高分子量聚乙烯織物表面的附著力和結合性能，使剪切增稠液中的分散體顆粒與纖維結合更加緊密；在不增加超高分子量聚乙烯織物層數和重量的情況下，有效提高防護復合材料的防護性能，使其具有更好的防護效果，防彈性能極佳，并兼具普通高性能纖維織物所具有的高強高模、耐腐蝕、柔性等優良特性。

本發明提供的柔性防護復合材料具有柔性可穿戴的特點，且質輕、具有良好的抗剪切性能，應用到防護領域具有獨特優勢，可用于制成防刀刺防護服、警服、防彈衣等。

優選的，每平方米所述超高分子量聚乙烯織物的重量為120-140g。所述超高分子量聚乙烯織物的重量的選擇，在保證得到的復合材料具有較佳的防護性能的基礎上可以保證得到的復合材料具有較好的柔韌性和設計性。

優選的，所述超高分子量聚乙烯織物在經過等離子體處理前需依次經過丙酮溶液清洗和真空干燥處理。

優選的，所述丙酮溶液的濃度為45-55wt％，所述丙酮溶液清洗的時間為 40-80min。

采用45-55wt％的丙酮溶液對織物進行清洗，可有效去除織物表面的油劑和雜質，進一步提高剪切增稠液中的分散體在織物表面的結合能力。

優選的，所述真空干燥處理的溫度為55-65℃、時間為1.5-2.5h。