[發(fā)明專利]一種防彈復(fù)合纖維材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110383776.6
• 申請日: 2021-04-09
• 公開（公告）號: CN113122959B
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張興祥;蔡文華;陳賽;張榮;王學(xué)晨
• 申請（專利權(quán)）人: 天津工業(yè)大學(xué);中國航空救生研究所
• 主分類號: D01F8/16
• 分類號: D01F8/16;D01F8/08;D01F1/10;B32B27/02;B32B27/28;B32B7/12;B32B27/34;B32B27/12
• 代理公司: 天津創(chuàng)智睿誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12251
• 代理人: 李薇

1.一種防彈復(fù)合纖維材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）制備鞘成分：所述鞘成分為以下兩種溶液中的一種：

(a) 10~25 wt%的聚酮溶液：將重均分子量≥5x10⁴ Da的干燥聚酮與六氟異丙醇混合，溶脹6~24 h后，氮氣保護下機械攪拌而得；

(b) 10~25wt%的聚丙烯腈溶液：將重均分子量≥5x10⁴ Da的干燥聚丙烯腈與N,N’-二甲基甲酰胺、N,N’-二甲基乙酰胺或二甲基亞砜中的一種混合，溶脹6~24 h后，氮氣保護下機械攪拌而得；

（2）制備芯成分：

所述芯成分由改性納米粒子溶液與富勒烯分散液中的至少一種和聚乙二醇組成，其中：

所述改性納米粒子溶液的制備方法為：干燥納米二氧化硅或碳酸鈣粉末分散于N-甲基吡咯烷酮或0.05%聚丙烯酸鈉水溶液中，再加入干燥納米二氧化硅或碳酸鈣粉末質(zhì)量1~5%的硅烷偶聯(lián)劑，超聲波震蕩10~20 min；

所述富勒烯分散液的制備方法為：將表面接枝有糠醇、丙烯酸、馬來酸或糠酸的富勒烯分散于丙酮或丁酮中，機械攪拌20 min，使之分散均勻；

除溶劑外的芯成分中，改性納米粒子和/或表面接枝有糠醇、丙烯酸、馬來酸或糠酸的富勒烯的質(zhì)量分數(shù)為20~60%，余量為聚乙二醇；

所述聚乙二醇的聚合度為100~800；

所述芯成分中溶劑的含量為60~80wt%；

（3）將步驟（1）制得的鞘成分和步驟（2）制得的芯成分，同軸靜電紡絲，控制鞘、芯成分中除溶劑外的有效成分的質(zhì)量比為（55~80）：（45~20），同軸靜電紡絲中聚合物溶液的質(zhì)量分數(shù)為55~80%，剪切增稠流體的質(zhì)量分數(shù)為20~45%，電壓10~25 kV，收集器到噴頭的距離為10~30 cm，以導(dǎo)電性平板收集器收集噴出的液體細流，形成纖維網(wǎng)；

（4）將N層機織布與N-1層所述纖維網(wǎng)交替疊合，制備出高性能的防彈復(fù)合纖維材料，其中所述機織布為芳綸1414機織布或超高分子量聚乙烯纖維機織布，其單位面積質(zhì)量為100~200 g/m²，所述機織布與纖維網(wǎng)之間采用聚丙烯酸涂層樹脂作為粘合劑進行粘合。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（2）中，表面接枝有糠醇的富勒烯的制備方法為：將富勒烯與糠醇按摩爾分數(shù)比1:10~1:50，在100~180℃、氮氣保護下反應(yīng)8~16 h，以丙酮或丁酮洗滌產(chǎn)物3~5次，除去未反應(yīng)的糠醇，60~80℃真空干燥6~10 h得到產(chǎn)物。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（2）中，表面接枝有糠酸、丙烯酸或馬來酸的富勒烯的制備方法為：將富勒烯與糠酸、丙烯酸或馬來酸按摩爾分數(shù)比1:10~1:50，在100~180℃、氮氣保護下反應(yīng)8~16 h，得到糠酸、丙烯酸或馬來酸接枝富勒烯，以丙酮或丁酮洗滌產(chǎn)物3~5次，除去未反應(yīng)的酸，60~80℃真空干燥6~10 h得到產(chǎn)物。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述納米二氧化硅或碳酸鈣粉末的純度為95%以上、粒徑為8~100 nm。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述納米二氧化硅或碳酸鈣粉末的粒徑為10~80 nm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述芯成分中，改性納米粒子和/或接枝有糠醇、丙烯酸、馬來酸或糠酸的富勒烯的質(zhì)量分數(shù)為25~40%，余量為聚乙二醇；所述聚乙二醇的聚合度為200~600。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述纖維網(wǎng)的單位面積質(zhì)量為20~100g/m²。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于：所述纖維網(wǎng)的單位面積質(zhì)量為30~80g/m²。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述機織布的織物結(jié)構(gòu)為平紋或斜紋。