[發明專利]一種防彈復合纖維材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202110383776.6
• 申請日: 2021-04-09
• 公開（公告）號: CN113122959B
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發明（設計）人: 張興祥;蔡文華;陳賽;張榮;王學晨
• 申請（專利權）人: 天津工業大學;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: 天津創智睿誠知識產權代理有限公司 12251
• 代理人: 李薇

本發明公開了一種防彈復合纖維材料及其制備方法，所述方法包括：(1)制備鞘成分；(2)制備芯成分；(3)將所述鞘成分和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量比為(55～85)：(45～15)，同軸靜電紡絲中聚合物溶液的質量分數為55～80％，剪切增稠流體的質量分數為20～45％，電壓10～25kV，收集器到噴頭的距離為10～30cm，以導電性平板收集器收集噴出的液體細流，形成纖維網；(4)將N層機織布與N?1層所所述纖維網交替疊合，制備出高性能的防彈復合材料。該方法制備的防彈復合材料抑制了STF的流動性，既能防止STF滲漏，又提高了材料的防彈性能、提高了防彈衣質量。

技術領域

本發明屬于復合材料領域，具體涉及一種高性能的防彈復合纖維材料及其制備方法。

背景技術

隨著經濟、社會的高速發展，軍用、警用裝備技術也日益先進，其中，防彈衣是一種非常重要的個體防護裝備，在保護士兵和警察的生命安全、降低傷亡程度方面具有重要的作用。其中輕質防彈衣的材料主要是芳綸1414和超高分子量聚乙烯纖維(UHMWPE) 機織布等。防彈衣的結構直接影響其防護性能，改變防彈衣的結構和加工方法對提高防彈衣性能有著重要的影響。

芳綸1414纖維是目前在防彈領域應用最廣泛的高性能有機纖維之一，其高分子主鏈是由酰胺鍵對位連接在芳香環上的線性高聚物，分子鏈中的苯環使分子鏈間產生強烈的π-π共軛作用，同時分子間的氫鍵作用使分子鏈難以旋轉，分子鏈不能折疊，呈伸展的剛性棒狀結構，分子鏈之間排列緊密，因此纖維具有很高的模量和強度，具有優異的防彈性能。而構成UHMWPE纖維的聚乙烯分子鏈以超高的分子量和高結晶度，賦予纖維優異的物理力學性能，其比強度比芳綸1414纖維高約35%。但是，隨著槍支彈藥制備技術的日益進步，子彈的穿透能力日益增強，發明質量更輕、性能更為優異的防彈衣非常必要。

剪切增稠流體（STF）具有遇沖擊迅速提高粘度的特征，被用于提高防彈衣的防沖擊性能。如，中國發明專利公開號CN106087428A公開了一種STF浸漬對防護材料的改性方法，但未提及如何防止STF的遷移和滲漏問題。中國發明專利公開號CN109944074A公開了一種STF軟體防刺織物，在三維立體結構織物的空腔內灌注剪切增稠流體，以提高防刺性能，為了防止STF泄漏，需要在織物內腔涂覆一層固化劑，技術難度很高。還如，中國發明專利公開號CN108301203 A公開了一種基于表面改性與刻蝕的二氧化硅納米粒子剪切增稠流體的制備方法，通過對納米粒子進行刻蝕，提高STF的剪切增稠性能。

但現有的在織物表面涂覆或浸漬STF制備防彈衣的技術因STF具有流動性、粘滯性，使其使用性能不佳，有必要進一步改進。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明擬解決的一個技術問題是提供一種具有良好防彈性能的防彈復合纖維材料的制備方法。

本發明的另一目的是提供一種上述方法制備的防彈復合纖維材料。

本發明的又一目的是提供一種由上述防彈復合纖維材料制備的復合纖維布。

為此，本發明的技術方案如下：

一種防彈復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：