專利名稱：軟體防刺材料及軟體防刺復(fù)合結(jié)構(gòu)的制作方法
軟體防剌材料及軟體防刺復(fù)合結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種復(fù)合材料及其應(yīng)用。背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人類在現(xiàn)實(shí)生活中面臨傷害的可能性在不斷增 加，對(duì)防護(hù)裝備的種類和性能要求也在日益提高。在當(dāng)前的和平時(shí)代，公 安干警、武警部隊(duì)官兵遭遇危險(xiǎn)的機(jī)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于軍人，而他們?cè)庥龅奈ｋU(xiǎn) 多來(lái)自刀械和尖銳物的劈砍與剌穿，因此防刺裝備尤為重要。目前，常用的防刺裝備主要是防刺衣、護(hù)頸和護(hù)臂等。最初防刺衣主 要使用硬質(zhì)鋼板，超強(qiáng)鋁合金等金屬材料或氧化鋁、碳化硅等硬質(zhì)非金屬 材料制備。這種防護(hù)制品具有造價(jià)低的優(yōu)點(diǎn)，但是存在重量大，柔軟性差， 影響防護(hù)人員的行動(dòng)靈活性，限制作戰(zhàn)能力等缺點(diǎn)。隨著科技的發(fā)展，高 性能纖維的出現(xiàn)為防刺制品提供了新的材料。高性能纖維通常是指強(qiáng)度在18cN/dtex以上、模量大于440cN/dtex的高強(qiáng)高膜纖維，或具有阻燃、耐 高溫、抗腐蝕等功能，可滿足極端條件下使用要求的特種纖維。由高性能 纖維如kevlar纖維、UHMPE纖維等制成的防刺衣與傳統(tǒng)的鋼板結(jié)構(gòu)防護(hù) 產(chǎn)品相比稱為軟質(zhì)防剌衣，它具有重量輕、柔軟的特點(diǎn)，但是由于防護(hù)效 果需要多層纖維疊合實(shí)現(xiàn)，防護(hù)層一般需要40-50層之多，這種結(jié)構(gòu)難于 實(shí)現(xiàn)靈活折疊，因此也不利于防護(hù)人員的行動(dòng)。同時(shí)，這兩種防刺材料都 存在難于實(shí)現(xiàn)對(duì)人體全面的防護(hù)尤其是關(guān)節(jié)、腿部等需要靈活運(yùn)動(dòng)部位的 防護(hù)、以及由于吸能效果差易于造成對(duì)人體產(chǎn)生鈍傷的不足。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供防刺性能優(yōu) 異、重量輕，穿著柔軟舒適的軟體防刺材料和軟體防剌復(fù)合結(jié)構(gòu)。為此，本發(fā)明提出了一種軟體防刺材料，包括纖維織物和具有剪切增 稠特性的液體，所述具有剪切增稠特性的液體復(fù)合于所述纖維織物內(nèi)部或 表面。上述的軟體防剌材料，所述纖維織物為芳綸纖維織物、PBO纖維織物、 超高分子量聚乙烯纖維織物中的一種或一種以上。所述具有剪切增稠特性 的液體，其懸浮粒子主要為氧化物粒子。所述氧化物包括二氧化硅、氧化 鈦、氧化鎂、氧化鐵、氧化鈣、氧化鋯中的一種或一種以上。所述氧化物粒子的粒徑為0.01-10微米。上述的軟體防刺材料，所述復(fù)合包括浸漬復(fù)合、涂敷復(fù)合的其中之一或之二；其中浸漬復(fù)合過(guò)程包括首先將剪切增稠液體用溶劑稀釋，然后 將纖維織物浸漬其中，采用超聲處理或高頻振動(dòng)的方式進(jìn)行強(qiáng)迫浸漬，采 用真空脫溶劑的方式除去溶劑；涂敷復(fù)合過(guò)程包括首先將纖維織物均勻 鋪平，然后將剪切增稠液體均勻涂敷在織物表面，采用平板^i化機(jī)進(jìn)行壓 實(shí)復(fù)合。同時(shí)，^^mT^^^:體1Wfr^錯(cuò)^7^r括二層或二層以上的疊加的纖維織物、具有剪切增稠特性的液體，所述具有剪切增稠特性的液 體復(fù)合于所述纖維織物的其中之至少一層的內(nèi)部，或復(fù)合于纖維織物的其 中之二層之間，或同時(shí)復(fù)合于所述纖維織物層間、層內(nèi)。上述的軟體防刺復(fù)合結(jié)構(gòu)，所述纖維織物為芳綸纖維織物、PBO纖維 織物、超高分子量聚乙烯纖維織物中的一種或一種以上。所述具有剪切增 稠特性的液體，其懸浮粒子主要為氧化物粒子。所述氧化物包括二氧化硅、 氧化鈦、氧化鎂、氧化鐵、氧化鈣、氧化鋯中的一種或一種以上。本發(fā)明的軟體防刺材料是由具有獨(dú)特性能的液體與高性能纖維織物按 照不同的方式復(fù)合而成，采用這種液體復(fù)合軟質(zhì)防刺材料，針對(duì)復(fù)合結(jié)構(gòu) 中不同材料的特性，設(shè)計(jì)不同的防刺復(fù)合結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)各種材料的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)， 可達(dá)到一加一大于二的效果，實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的防刺性能，同時(shí)具有重量輕、柔 軟舒適的特性。完全可以滿足軍用及警察安全部門的使用要求，同時(shí)還可 在民用領(lǐng)域，如運(yùn)動(dòng)防護(hù)(擊劍運(yùn)動(dòng)等)、工業(yè)人員防護(hù)(裝修、建筑等) 以及摩托車賽車手的防護(hù)和出租車司機(jī)的安全防護(hù)等方面應(yīng)用。本發(fā)明的軟體防剌材料和防刺復(fù)合結(jié)構(gòu)，經(jīng)按照公安部標(biāo)準(zhǔn) GA68-2003進(jìn)行的穿刺實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，防刺性能優(yōu)異，完全滿足該標(biāo)準(zhǔn)的要求。
下面通過(guò)具體的實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。 圖1是本發(fā)明實(shí)施例一的防刺復(fù)合結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明實(shí)施例二的防刺復(fù)合結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3是本發(fā)明實(shí)施例三的防刺復(fù)合結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4是本發(fā)明實(shí)施例四的防剌復(fù)合結(jié)構(gòu)示意圖。 圖5是本發(fā)明實(shí)施例五的防刺復(fù)合結(jié)構(gòu)示意圖。 圖6是本發(fā)明實(shí)施例五的防刺復(fù)合結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式本發(fā)明所采用的具有剪切增稠特性的液體，即剪切增稠液體，是以粒 徑為0. 01-10微米的氧化物粒子為分散相，以醇類溶劑或水為分散介質(zhì)， 采用高能球磨、超聲分散、機(jī)械攪拌的方式配制成5-80wt。/。的溶液體系。 具體的操作過(guò)程為首先對(duì)氧化物粒子進(jìn)行高能球磨，時(shí)間為60-600min， 球磨速度為100-600rpm，然后加入一定比例的分散介質(zhì)，采用機(jī)械攪拌的 方式進(jìn)行初步混合，攪拌時(shí)間為30-60min，攪拌速度為300-3000rpm，最后對(duì)混合體系采用高能球磨和超聲分散交替作用的方式進(jìn)行充分分散混 合，其中每次高能球磨的時(shí)間為30-90mim，速度為300-600rpm，超聲分散的功率為50-400w，時(shí)間為5-30mim，交替次數(shù)為4-20次，最終制備出分散均勻的具有剪切增稠特性的溶液體系。上述氧化物粒子可以是二氧化硅、氧化鈦、氧化鎂、.氧化鐵、氧化鈣、 氧化鋯中的一種或一種以上；溶劑可以為低級(jí)醇如聚乙二醇、乙二醇、丙 三醇、異丙醇等。實(shí)施例一采用聚苯撐苯并二噁唑(PBO)纖維織造的緞紋布與60wt% (重量比) 超細(xì)二氧化硅剪切增稠溶液為原料，制備復(fù)合軟體防刺材料。首先以乙醇 為稀釋劑對(duì)納米二氧化硅溶液進(jìn)行稀釋，乙醇剪切增稠液體稀釋的大致 比例為5 : l至O.l : 1。然后將PBO纖維布浸漬在稀釋液中，同時(shí)對(duì)浸漬 體系進(jìn)行超聲強(qiáng)化處理，超聲波功率50-300w，處理時(shí)間2-10min，處理溫 度為室溫至50度，最后在40-50度采用抽真空的方法對(duì)復(fù)合后的材料進(jìn)行 乙醇脫除。利用這種液體復(fù)合材料采用多層疊加的方式，如圖1所示，制 備出高效防刺復(fù)合結(jié)構(gòu)，應(yīng)用于不同的防刺產(chǎn)品中。根據(jù)公安部標(biāo)準(zhǔn) GA68-2003對(duì)該材料和結(jié)構(gòu)進(jìn)行穿剌實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)與相同重量的PBO纖維布 相比，這種液體復(fù)合材料和該防刺復(fù)合結(jié)構(gòu)防刺能力更強(qiáng)。實(shí)施例二采用芳綸纖維(Kevlar纖維)平紋布與濃度為10wt。/。納米氧化鈦剪切 增稠液體為原料，制備軟體防剌材料。采用乙醇為稀釋劑對(duì)納米剪切增稠 液體進(jìn)行稀釋，再將芳綸纖維布浸漬其中，同時(shí)對(duì)浸漬體系進(jìn)行高頻振動(dòng) 處理，振動(dòng)頻率為1000-3000赫茲，然后采用真空脫溶劑的方式將乙醇排 除，制得芳綸布液體復(fù)合軟體防刺材料。利用芳綸布液體復(fù)合防剌材料21 與芳綸布22兩種材料，采用多層疊加的方式，按照自外向內(nèi)分別為多層芳 綸布、多層液體復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)，如圖2所示，進(jìn)行復(fù)合，制備高性能軟 體防剌制品。按公安部標(biāo)準(zhǔn)GA68-2003對(duì)該材料和結(jié)構(gòu)進(jìn)行穿刺實(shí)驗(yàn)，發(fā) 現(xiàn)與相同重量的芳綸纖維布相比，這種液體復(fù)合軟體防剌材料和該防刺復(fù) 合結(jié)構(gòu)厚度小，柔順性好，防刺能力強(qiáng)。實(shí)施例三采用超高分子量聚乙烯纖維無(wú)紡布與40wt。/。納米二氧化硅剪切增稠液 體為原料，制備軟體防剌材料。首先將超高分子量聚乙烯無(wú)紡布鋪平，然 后將剪切增稠液體涂敷在無(wú)紡布上，壓實(shí)制成層間復(fù)合軟質(zhì)防刺材料。利 用這種軟體防刺材料，采用多層疊加的方式組成防剌復(fù)合結(jié)構(gòu)，如圖3所 示，超高分子量聚乙烯無(wú)紡布31、剪切增稠液體層間復(fù)合防刺材料32，制 備防刺復(fù)合結(jié)構(gòu)。按照公安部標(biāo)準(zhǔn)GA68-2003對(duì)該材料和結(jié)構(gòu)進(jìn)行穿刺實(shí) 驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)這種液體復(fù)合軟質(zhì)防刺材料和防刺復(fù)合結(jié)構(gòu)具有重量輕，柔軟， 防剌性能優(yōu)異的特點(diǎn)。實(shí)施例四采用芳綸纖維斜紋布、超高分子量纖維無(wú)紡布與20wt。/。納米氧化鎂剪 切增稠液體為原料，制備軟體防刺材料。采用丙酮為稀釋劑對(duì)納米剪切增 稠液體進(jìn)行稀釋，再將芳綸纖維布、超高分子量聚乙烯布浸泡其中，同時(shí) 對(duì)體系進(jìn)行超聲處理，然后采用真空脫溶劑的方式將丙酮排除，制得液體 復(fù)合軟體防刺材料。利用芳綸布液體復(fù)合防剌材料41與超高分子量聚乙烯 布液體復(fù)合防刺材料42釆用多層疊加的方式，按照自外向內(nèi)分別為多層芳 綸布液體復(fù)合材料、多層超高分子量聚乙烯纖維布液體復(fù)合材料相互交替 的結(jié)構(gòu)如圖4所示，進(jìn)行復(fù)合，制備高性能軟體防刺復(fù)合結(jié)構(gòu)。按公安部 標(biāo)準(zhǔn)GA68-2003對(duì)該材料和結(jié)構(gòu)進(jìn)行穿刺實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)這種液體復(fù)合材料
和該防刺復(fù)合結(jié)構(gòu)重量輕，防刺能力強(qiáng)，抗非貫穿性損傷性能優(yōu)異。 實(shí)施例五采用PB0纖維斜紋布、超高分子量聚乙烯纖維無(wú)紡布與63機(jī)%超細(xì)氧 化鐵剪切增稠液體為原料，制備復(fù)合軟體防刺材料。采用丙酮為稀釋劑對(duì) 納米剪切增稠液體進(jìn)行稀釋，再將PBO纖維布浸泡其中，同時(shí)對(duì)體系進(jìn)行 超聲處理，然后采用真空脫溶劑的方式將丙酮排除，制得PBO纖維布液體 復(fù)合軟體防剌材料。將超高分子量聚乙烯無(wú)紡布鋪平，然后將剪切增稠液 體涂敷在無(wú)紡布上，壓實(shí)制成超高分子量聚乙烯纖維布/剪切增稠液體層間 復(fù)合軟質(zhì)防刺材料。將多層PB0纖維布液體復(fù)合軟體材料疊加成一定的厚 度，同時(shí)將超高分子量聚乙烯纖維布/剪切增稠液體層間復(fù)合材料多層疊加 具有一定的厚度，按照從外向內(nèi)分別為多層PB0纖維布液體復(fù)合軟體防刺 材料52、多層高分子量聚乙烯纖維布51/剪切增稠液體53、多層PB0纖維 布液體復(fù)合軟體防刺材料52的結(jié)構(gòu)進(jìn)行復(fù)合，如圖5或圖6所示，制備高 性能軟體防護(hù)制品。按公安部標(biāo)準(zhǔn)GA68-2003對(duì)該材料和結(jié)構(gòu)進(jìn)行穿剌實(shí) 驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)這種液體復(fù)合材料和該防刺復(fù)合結(jié)構(gòu)重量輕，防刺能力強(qiáng)，抗非 貫穿性損傷性能優(yōu)異。
權(quán)利要求
1.一種軟體防刺材料，其特征在于包括纖維織物和具有剪切增稠特性的液體，所述具有剪切增稠特性的液體復(fù)合于所述纖維織物內(nèi)部或表面。
2. 如權(quán)利要求1所述的軟體防刺材料，其特征在于所述纖維織物為芳綸 纖維織物、PBO纖維織物、超高分子量聚乙烯纖維織物中的一種或一種以 上。
3. 如權(quán)利要求1所述的軟體防刺材料，其特征在于所述具有剪切增稠特 性的液體，其懸浮粒子主要為氧化物粒子。
4. 如權(quán)利要求3所述的軟體防刺材料，其特征在于所述氧化物包括二氧 化硅、氧化鈦、氧化鎂、氧化鐵、氧化鈣、氧化鋯中的一種或一種以上。
5. 如權(quán)利要求3所述的軟體防刺材料，其特征在于所述氧化物粒子的粒徑為0.01-10微米。
6. 如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的軟體防剌材料，其特征在于所述復(fù)合 包括浸漬復(fù)合、涂敷復(fù)合其中之一或之二；其中浸漬復(fù)合過(guò)程包括首先將剪切增稠液體用溶劑稀釋，然后將纖維織物浸漬其中，采用超聲處理或高頻振動(dòng)的方式進(jìn)行強(qiáng)迫浸漬，采用真空脫溶劑的方式除去溶劑；涂敷復(fù)合過(guò)程包括首先將纖維織物均勻鋪平，然后將剪切增稠液體均勻涂敷在織物表面，采用平板硫化機(jī)進(jìn)行壓實(shí)復(fù)合。
7. —種軟體防刺復(fù)合結(jié)構(gòu)，其特征在于包括二層或二層以上的疊加的纖 維織物、具有剪切增稠特性的液體，所述具有剪切增稠特性的液體復(fù)合于 所述纖維織物的其中之至少一層的內(nèi)部，或復(fù)合于纖維織物的其中之二層 之間，或同時(shí)復(fù)合于所述纖維織物層間、層內(nèi)。
8. 如權(quán)利要求7所述的軟體防刺復(fù)合結(jié)構(gòu)，其特征在于所述纖維織物為芳綸纖維織物、PBO纖維織物、超高分子量聚乙烯纖維織物中的一種或一種以上。
9. 如權(quán)利要求7或8所述的軟體防刺復(fù)合結(jié)構(gòu)，其特征在于所述具有剪切增稠特性的液體，其懸浮粒子主要為氧化物粒子。
10. 如權(quán)利要求9所述的軟體防刺復(fù)合結(jié)構(gòu)，其特征在于所述氧化物包括二氧化硅、氧化鈦、氧化鎂、氧化鐵、氧化鈣、氧化鋯中的一種或一種以 上。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種軟體防刺材料，包括纖維織物和具有剪切增稠特性的液體，具有剪切增稠特性的液體復(fù)合于纖維織物內(nèi)部或表面；一種軟體防刺復(fù)合結(jié)構(gòu)，包括二層或二層以上的疊加的纖維織物、具有剪切增稠特性的液體，具有剪切增稠特性的液體復(fù)合于纖維織物的其中之一層的內(nèi)部或復(fù)合于纖維織物的其中之二層之間，或同時(shí)復(fù)合于所述纖維織物層間、層內(nèi)；采用本發(fā)明的軟質(zhì)防刺材料，針對(duì)復(fù)合結(jié)構(gòu)中不同材料的特性，設(shè)計(jì)不同的防刺復(fù)合結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)各種材料的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，可達(dá)到一加一大于二的效果，實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的防刺性能，同時(shí)具有重量輕、柔軟舒適的特性。
文檔編號(hào)D06N7/06GK101130926SQ20071007552
公開(kāi)日2008年2月27日 申請(qǐng)日期2007年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月3日
發(fā)明者曹海琳, 霞 李, 李國(guó)學(xué) 申請(qǐng)人:深圳國(guó)際技術(shù)創(chuàng)新研究院