一種輕量化的芳綸纖維復(fù)合無緯布防彈芯片制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種輕量化的芳綸纖維復(fù)合無緯布防彈芯片制備方法，該芳綸纖維復(fù)合無緯布防彈芯片是由芳綸纖維經(jīng)展絲，均勻、平行和挺直排列后，對其進(jìn)行上膠，并干燥制得芳綸纖維復(fù)合無緯布，通過調(diào)整生產(chǎn)設(shè)備的參數(shù)，制得不同面密度的芳綸纖維復(fù)合無緯布；通過增加芳綸纖維復(fù)合無緯布的復(fù)合次數(shù)，制得多層復(fù)合的芳綸纖維復(fù)合無緯布；將制得的不同面密度和不同復(fù)合層數(shù)的芳綸纖維復(fù)合無緯布進(jìn)行組合制成防彈芯片，本發(fā)明中的輕量化的芳綸纖維復(fù)合無緯布防彈芯片具有良好緩沖能力還具有抗彈、耐震良好阻燃性的優(yōu)點，同時具有輕量化、便攜化減少人員負(fù)荷提高作戰(zhàn)人員作戰(zhàn)效率的優(yōu)點。
【專利說明】一種輕量化的芳綸纖維復(fù)合無緯布防彈芯片制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于防彈護(hù)品領(lǐng)域，涉及一種防彈芯片的制造方法，具體的說是一種利用不同面密度、不同復(fù)合層數(shù)芳綸纖維復(fù)合無緯布進(jìn)行組合制作的輕量化的芳綸纖維復(fù)合無緯布防彈芯片制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]為了防御子彈對人體的傷害，國內(nèi)外已經(jīng)研制出防彈衣。防彈衣是作戰(zhàn)人員必不可少的生命防護(hù)裝備，尤其是防彈衣產(chǎn)品的需求逐年遞增。但目前的防彈衣采用硬質(zhì)防彈芯片制成的缺乏柔韌性，采用柔性材料制成的缺乏強度。目前，美國、歐洲等西方發(fā)達(dá)國家已裝備高性能纖維防彈材料，我國對于芳綸防彈材料的應(yīng)用起步較晚，與國外相比仍處于劣勢，尤其國產(chǎn)芳綸纖維在性能穩(wěn)定上仍存在一定缺陷，限制了芳綸防彈材料在國內(nèi)的發(fā)展。
[0003]芳綸纖維無緯布制備防彈芯片是由芳綸纖維通過展絲，均勻、平行和挺直排列后，對其進(jìn)行涂膠、干燥后再經(jīng)不同規(guī)格的芳綸纖維無緯布組合制成的。其中涂膠的膠粘劑一般包括聚乙烯、交聯(lián)聚乙烯、聚丙烯、乙烯基共聚物、丙烯共聚物、乙烯-丙烯共聚物和其他烯烴聚合物和共聚物，還有不飽和聚酯、聚丁二烯、聚異戊二烯、天然橡膠、環(huán)氧樹脂、聚亞胺等等許多低模量樹脂，此外，還有EVA、EEA、SBS、SIS、TPR、SEBS等丁鈉膠、丁苯膠PVB、PVA等等這些熱塑性高韌膠液。這些低模量的彈性體包覆在每一根纖維上，除了可固定作為增強體的纖維外，還可以提高復(fù)合材料的抗沖擊防彈、放刺性能。
[0004]但是就目前生產(chǎn)出來的芳綸纖維無緯布防彈芯片只是將芳綸纖維無緯布進(jìn)行單一的疊加組合，無法做到防彈和緩沖的兼顧，易造成使用層數(shù)多、重量大的缺陷，且現(xiàn)有芳綸纖維無緯防彈芯片制成的防彈衣質(zhì)量過重增加了作戰(zhàn)人員的負(fù)荷不利于其靈活活動，降低作戰(zhàn)人員的作戰(zhàn)效率，一種輕量化、便攜化緩沖能力好的芳綸纖維復(fù)合無緯布防彈芯片制備方法成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對以上現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點，提出一種輕量化的芳綸纖維復(fù)合無緯布防彈芯片制備方法，該芳綸纖維復(fù)合無緯布防彈芯片生產(chǎn)效率高且具有良好的抗彈、耐震性，同時還具有很好的阻燃性，由此芳綸纖維無緯布防彈芯片制備出的防彈衣具有良好緩沖能力保證人員安全性的前提下還同時具有輕量化、便攜化減少人員負(fù)荷提高作戰(zhàn)人員作戰(zhàn)效率的優(yōu)點。
[0006]本發(fā)明解決以上技術(shù)問題的技術(shù)方案是:
一種輕量化的芳綸纖維復(fù)合無緯布防彈芯片制備方法，按以下步驟進(jìn)行:
(-)將芳綸纖維通過展絲、均勻、平行和挺直排列后，用改性膠粘劑進(jìn)行上膠；
㈡上膠后，50-65°C烘干后得芳綸纖維復(fù)合無緯布；
曰將不同面密度和不同復(fù)合層數(shù)的芳綸纖維復(fù)合無緯布進(jìn)行組合制成防彈芯片。[0007]前述輕量化的芳綸纖維復(fù)合無緯布防彈芯片制備方法中，不同面密度的芳綸纖維復(fù)合無緯布的面密度為200g/m2、220g/m2或350g/m2 ;多層復(fù)合的芳綸纖維復(fù)合無緯布的復(fù)合層數(shù)雙層、三層或四層。
[0008]前述輕量化的芳綸纖維復(fù)合無緯布防彈芯片制備方法中，步驟(-)中上膠過程中使用的改性膠粘劑中含有固化劑、消泡劑、白炭黑、阻燃劑、惰性填料以及偶聯(lián)劑，改性膠粘劑按以下步驟進(jìn)行制備:
a.將固化劑加入膠粘劑水溶液中，并充分?jǐn)嚢杌旌?，然后加入消泡劑、填料以及阻燃劑進(jìn)行攪拌混合制得膠粘劑混合液，固化劑的加入量為膠粘劑水溶液重量的1.2-1.4%，膠粘劑水溶液中膠粘劑與水的重量比為2:5-5: 5，消泡劑的加入量為膠粘劑水溶液重量的0.3-0.5%，填料的加入量為膠粘劑水溶液重量的0.1-0.3% ；
b.將白炭黑分散在a步驟制得的膠粘劑混合液中，在分散有白炭黑的膠粘劑混合液中加入偶聯(lián)劑，攪拌均勻并加熱至100-110°C反應(yīng)5-7小時，制得改性膠粘劑，加入的白炭黑與膠粘劑混合液的重量比為1:4-1:6，偶聯(lián)劑的濃度為20-45wt%，偶聯(lián)劑的加入量為白炭黑重量的5-8% ；
固化劑為三羥甲基丙烷三丙烯酸酯，消泡劑為乙二醇丁醚和二乙二醇丁醚按2:1比例共混，阻燃劑為復(fù)配磷氮類阻燃劑由多聚磷酸銨、三聚氰胺、三聚氰胺尿酸鹽、三聚氰胺甲醛樹脂、雙磷酸季戊四醇酯蜜胺鹽、季戊四醇、磷酸三甲酚酯、磷酸三辛酯、磷酸三苯酯、間苯二酚雙、次磷酸鹽中的一種或幾種的任一比例混合；偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑或鈦酸脂偶聯(lián)劑，所述填料為復(fù)合稀土，復(fù)合稀土的組分質(zhì)量百分比為:La:30-33%，Y =16-18%, Sc:13-15%, Gd:8-10%, Sm:9-11%, Pr: 18-20%，以上各組分之和為 100%。
[0009]采用的固化劑為三羥甲基丙烷三丙烯酸酯，它是一種三官能團(tuán)的固化劑，即交聯(lián)劑中含有3個可與丙烯酸酯膠粘劑中羧基發(fā)生交聯(lián)的官能團(tuán)，使膠粘劑形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，而形成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)促進(jìn)了膠粘劑的粘結(jié)性能；隨著溫度的升高粘結(jié)強度先升高后降低，主要是由于隨著溫度的升高，交聯(lián)劑中的3個環(huán)氧基活躍度逐漸增加，與丙烯酸酯膠粘劑中的羥基逐漸交聯(lián)，并且在較高的溫度下，環(huán)氧基與酯基中的羰基發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，從而提聞了樹脂的粘結(jié)強度。
[0010]本發(fā)明中使用的復(fù)配磷氮類阻燃劑，具有無毒、阻燃效率高等優(yōu)點，可以通過升華及分解釋放出的惰性氣體以達(dá)到阻燃的目的，磷氮在一定情況下有協(xié)同阻燃的效果，采用復(fù)配的阻燃劑，使阻燃基材阻燃效果更好的發(fā)揮，且極限氧指數(shù)也能得到提高，同時，添加的復(fù)配磷氮類阻燃劑具有耐高溫耐水抗遷移的性能改善了一般阻燃劑不耐水易析出并且耐溫低的缺點。
[0011]加入的消泡劑為乙二醇丁醚和二乙二醇丁醚按2:1比例共混，是一種低表面張力的消泡劑，其通過鋪展于液膜的界面上，使鋪展處表面張力降低，液膜內(nèi)的液體向高表面張力處牽引，導(dǎo)致膜迅速變薄，于是液膜破裂，泡沫被破壞，從而使布樣表面達(dá)到溜平的效果，使布樣表面平整。
[0012]本發(fā)明中加入少量的填料復(fù)合稀土提高了改性膠粘劑的分散性和相容性，同時也增加了改性膠粘劑的阻燃性。
[0013]前述輕量化的芳綸纖維復(fù)合無緯布防彈芯片制備方法中，改性膠粘劑制備的a步驟中所用膠粘劑水溶液為丙烯酸酯類膠粘劑與乙烯-醋酸乙烯酯共聚物乳液的混合物，并按50:1的比例混合。
[0014]前述輕量化的芳綸纖維復(fù)合無緯布防彈芯片制備方法中，改性膠粘劑制備的a步驟中所述固化劑三羥甲基丙烷三丙烯酸酯的活性含量為100%，粘度< 200mpa.S。
[0015]前述輕量化的芳綸纖維復(fù)合無緯布防彈芯片制備方法中，改性膠粘劑制備的b步驟中白炭黑在加入膠粘劑混合液前，先用含烯烴雙鍵的單體進(jìn)行處理，具體處理步驟如下:
⑴將白炭黑分散在水中，分散有白炭黑的水的溫度為25-35°C ；
所述白炭黑為納米氣相法白炭黑，純度不小于99%，粒徑為10-20nm ；
⑵在氮氣氛圍中，向分散有白炭黑的水中加入引發(fā)劑，然后再加入含烯烴雙鍵的單體；所述引發(fā)劑的加入量為含烯烴雙鍵的單體重量的1_3%，含烯烴雙鍵的單體的加入量為白炭黑重量的4-7% ；
⑶將上述步驟⑵中分散有白炭黑的水加熱至溫度為45-60°C，靜置5-7小時，然后干燥得到聚合物接枝改性的白炭黑。
[0016]前述輕量化的芳綸纖維復(fù)合無緯布防彈芯片制備方法中，用含烯烴雙鍵的單體對所述的白炭黑進(jìn)行處理時，含烯烴雙鍵的單體為苯乙烯、丁二烯、環(huán)氧丙烯酸酯、丙烯酸酯化油、丙烯酸氨基甲酸酯、聚酯丙烯酸酯、乙烯基樹脂、丙烯酸樹脂、不飽和聚酯中的至少一種混合物；引發(fā)劑為異丙苯過氧化氫、過氧化甲乙酮、過氧化環(huán)己酮、過氧化二異丙苯過氧化甲乙酮、過氧化環(huán)己酮、過氧化二異丙苯中的至少一種混合物。
[0017]本發(fā)明中的不同面密度芳綸纖維復(fù)合無緯布和不同復(fù)合層數(shù)的芳綸纖維復(fù)合無緯布的制備均是本領(lǐng)域的現(xiàn)有技術(shù)，只需通過調(diào)整生產(chǎn)設(shè)備的參數(shù)即可制得不同面密度的芳綸纖維復(fù)合無緯布；只需通過增加復(fù)合無緯布的復(fù)合次數(shù)，即可制得多層復(fù)合的芳綸纖維復(fù)合無緯布。
[0018]本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明的防彈芯片采用不同規(guī)格的芳綸纖維復(fù)合無緯布進(jìn)行層間疊合組合制得，無緯布與機織布相比，無緯布更有利于將子彈瞬間產(chǎn)生的沖擊波迅速擴展，產(chǎn)生協(xié)同的抗彈效果，同時無緯布還避免了機織布在編織過程中的部分損傷，抗彈性能明顯優(yōu)于其他的織物形式，它制成的防彈芯片的質(zhì)量也很小。此外，本發(fā)明中的芳綸纖維復(fù)合無緯布避免了傳統(tǒng)的編織物受到彈丸沖擊時產(chǎn)生的沖擊波或張力波通過織物的紗線向周圍傳播，在纖維的交錯點反射部分沖擊波，反射波的振幅和沖擊波的振幅相同，造成波的疊加，容易使纖維斷裂等缺點。
[0019]本發(fā)明中固化劑的加入量為膠粘劑水溶液重量的1.2-1.4%，當(dāng)固化劑少量加入時，使得丙烯酸酯膠粘劑形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，同時提高織物表面與膠粘劑膠膜間的范德華力及化學(xué)鍵力等，從而其最大粘結(jié)力提高。相反如果固化劑含量的加大，織物表面與膠粘劑膠膜間形成范德華力及化學(xué)鍵力等幾乎無改變，因此，最大粘結(jié)力無變化。
[0020]添加固化劑制備的防彈芯片，其平均凹陷有明顯的下降，也就是說采用改性膠粘劑制備的防彈芯片對人體的二次鈍傷減小，這樣在很大程度上提高了人員的安全系數(shù)添加固化劑制備的防彈芯片，經(jīng)多槍打擊的防彈效果優(yōu)良，原因是由于芳綸纖維無緯布粘結(jié)強度提高，當(dāng)受到子彈沖擊時，一方面纖維本身吸收大量的沖擊能量，另一方面兩層無緯布布間分離時吸收的能量提高，從而消耗大量的子彈沖擊能，因此提高了材料的抗彈效果，同時無緯布布間的層間力增加還有利于子彈能量的迅速傳遞，達(dá)到分散應(yīng)力的作用；而添加消泡劑后，布樣的防彈效果也略有提高，主要是由于布樣表面平整、光滑，當(dāng)子彈射擊時，一定程度上促進(jìn)了子彈在布樣表面的滑移，從而提高了材料的防彈效果。
[0021]總之，本發(fā)明中添加固化劑可明顯提高材料的粘結(jié)性能，材料的高低溫、恒溫恒濕、浸水試驗均有不同程度的提高；消泡劑的添加，明顯的改善了布樣的表觀質(zhì)量，并且布樣表面光潔，但其對材料的粘結(jié)性能有一定影響，但影響不大；經(jīng)改性的膠粘劑的添加，對材料的防彈性能有一定的提高，穿透層數(shù)明顯減少，并且芳綸纖維復(fù)合無緯布的平均凹陷度明顯降低，減少了對人體的二次鈍傷，同時，由于膠粘劑經(jīng)過改性，上膠容易，不易脫破，上膠速率穩(wěn)定，無需回程干燥，可以大幅度提高生產(chǎn)效率，生產(chǎn)效率可達(dá)原來的兩倍，此外，本發(fā)明中的防彈芯片同時還具有良好的阻燃性以及具有輕量化、便攜化的優(yōu)點。
【具體實施方式】
[0022]實施例1
本實施例提供給一種輕量化的芳綸纖維復(fù)合無緯布防彈芯片制備方法，按以下步驟進(jìn)
行:
(-)將芳綸纖維通過展絲、均勻、平行和挺直排列后，用改性膠粘劑進(jìn)行上膠；
㈡上膠后，在50°C下進(jìn)行烘干后得芳綸纖維復(fù)合無緯布；
曰烘干后，將得到的芳綸纖維復(fù)合無緯布兩層層疊后放入模具中，采用50t壓機，預(yù)壓壓力為3MPa，溫度100°C，連續(xù)放氣2次，再將壓力調(diào)制llMPa，制得密度為200g/m2的雙層芳綸纖維復(fù)合無緯布；
將步驟(二)中烘干后得到的芳綸纖維復(fù)合無緯布四層層疊后放入模具中，采用50t壓機，預(yù)壓壓力為5MPa，溫度120°C，連續(xù)放氣4次，再將壓力調(diào)制16MPa，制得密度為350g/m2的四層芳綸纖維復(fù)合無緯布；
將制得的雙層的面密度為200g/m2的芳綸纖維復(fù)合無緯布進(jìn)行16層層間疊加組合，同時，將四層的面密度為350g/m2的芳綸纖維復(fù)合無緯布進(jìn)行層間疊加組合，最后將16層疊加的面密度為200g/m2的雙層芳綸纖維復(fù)合無緯布與4層疊加的面密度為350g/m2的四層芳綸纖維復(fù)合無緯布再次進(jìn)行疊加組合制成防彈芯片。
[0023]在本實施例中，步驟(-)中上膠過程中使用的改性膠粘劑中含有固化劑、消泡劑、白炭黑、阻燃劑、惰性填料以及偶聯(lián)劑，改性膠粘劑按以下步驟進(jìn)行制備:
a.將固化劑加入膠粘劑水溶液中，并充分?jǐn)嚢杌旌?，再加入消泡劑、填料以及阻燃劑進(jìn)行攪拌混合制得膠粘劑混合液，固化劑的加入量為膠粘劑水溶液重量的1.3%，膠粘劑水溶液中膠粘劑與水的重量比為3:5，消泡劑的加入量為膠粘劑水溶液重量的0.4%，惰性填料的加入量為膠粘劑水溶液重量的0.3% ；
b.將白炭黑分散在a步驟制得的膠粘劑混合液中，在分散有白炭黑的膠粘劑混合液中加入偶聯(lián)劑，攪拌均勻并加熱至100°C反應(yīng)6小時，制得改性膠粘劑，加入的白炭黑與膠粘劑混合液的重量比為1:4，偶聯(lián)劑的濃度為25wt%，偶聯(lián)劑的加入量為白炭黑重量的7% ；
固化劑為三羥甲基丙烷三丙烯酸酯，消泡劑為乙二醇丁醚和二乙二醇丁醚按2:1比例共混，阻燃劑為復(fù)配磷氮類阻燃劑采用磷酸三甲酚酯；偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑，填料為復(fù)合稀土，復(fù)合稀土按重量百分比包含以下成分:La:32%, Y:18%, Sc:15%，Gd:8%，Sm:9%，Pr:18%，以上各組分之和為100%。
[0024]在本實施例中，改性膠粘劑制備的a步驟中所用膠粘劑水溶液為丙烯酸酯類膠粘劑與乙烯-醋酸乙烯酯共聚物乳液的混合物，并按50:1的比例混合。
[0025]在本實施例中，改性膠粘劑制備的a步驟中所述固化劑三羥甲基丙烷三丙烯酸酯的活性含量為100%，粘度< 200mpa.S。
[0026]在本實施例中，制備改性膠粘劑b步驟中的白炭黑在加入膠粘劑混合液前，先用含烯烴雙鍵的單體進(jìn)行處理，具體處理步驟如下:
⑴將白炭黑分散在水中，分散有白炭黑的水的溫度為30°C ；
白炭黑為納米氣相法白炭黑，純度不小于99%，粒徑為15nm ；
⑵在氮氣氛圍中，向分散有白炭黑的水中加入引發(fā)劑，然后再加入含烯烴雙鍵的單體；所述引發(fā)劑的加入量為含烯烴雙鍵的單體重量的2%，含烯烴雙鍵的單體的加入量為白炭黑重量的6% ；
⑶將上述步驟⑵中分散有白炭黑的水加熱至溫度為55°C，靜置6小時，然后干燥得到聚合物接枝改性的白炭黑。
[0027]在本實施例中，用含烯烴雙鍵的單體對所述的白炭黑進(jìn)行處理時，含烯烴雙鍵的單體為苯乙烯；引發(fā)劑為異丙苯過氧化氫。
[0028]使用本實施例中的防彈芯片與目前市場上的26層220g/m2面密度雙層復(fù)合芳綸纖維無緯布進(jìn)行進(jìn)行比較，目前市場的26層220g/m2面密度雙層復(fù)合芳綸纖維無緯布每平方的重量達(dá)到5.72kg，而本發(fā)明16層面密度為200g/m2的雙層芳綸纖維復(fù)合無緯布加4層面密度為350g/m2的四層芳綸纖維復(fù)合無緯布疊加組合成的防彈芯片在通過NIJ三級檢測測試的同時每平方的重量為4.6kg，相比重量減輕了 1.12kg，更加輕量化。
[0029]將本實施例制得的芳綸纖維復(fù)合無緯布置于背襯為膠泥的靶架上，按美國NIJ實驗標(biāo)準(zhǔn)，采用357 SIG.44馬格南手槍，背襯材料凹陷深度<44mm。
[0030]本實施例中的芳綸纖維復(fù)合無緯布在保證具有良好緩沖力防御性的前提下，又具有輕量化、便攜化的優(yōu)點減少了人員負(fù)荷提高作戰(zhàn)人員作戰(zhàn)效率。
[0031]實施例2
本實施例提供給一種輕量化的芳綸纖維復(fù)合無緯布防彈芯片制備方法，按以下步驟進(jìn)
行:
(-)將芳綸纖維通過展絲、均勻、平行和挺直排列后，用改性膠粘劑進(jìn)行上膠；
㈡上膠后，在65°C下進(jìn)行烘干后得芳綸纖維復(fù)合無緯布；
曰烘干后，將得到的芳綸纖維復(fù)合無緯布兩層層疊后放入模具中，采用50t壓機，預(yù)壓壓力為4MPa，溫度110°C，連續(xù)放氣3次，再將壓力調(diào)制14MPa，制得密度為220g/m2的雙層芳綸纖維復(fù)合無緯布；
將步驟(二)中烘干后得到的芳綸纖維復(fù)合無緯布三層層疊后放入模具中，采用50t壓機，預(yù)壓壓力為6MPa，溫度105°C，連續(xù)放氣2次，再將壓力調(diào)制15MPa，制得密度為350g/m2的三層芳綸纖維復(fù)合無緯布；
將制得的面密度為200g/m2的雙層芳綸纖維復(fù)合無緯布進(jìn)行14層層間疊加組合，同時，將面密度為350g/m2的三層芳綸纖維復(fù)合無緯布進(jìn)行6層層間疊加組合，最后將14層疊加的面密度為220g/m2的雙層芳綸纖維復(fù)合無緯布與6層疊加的面密度為350g/m2的三層芳綸纖維復(fù)合無緯布再次進(jìn)行疊加組合制成防彈芯片。
[0032]在本實施例中，步驟(-)中上膠過程中使用的改性膠粘劑中含有固化劑、消泡劑、白炭黑、阻燃劑、惰性填料以及偶聯(lián)劑，改性膠粘劑按以下步驟進(jìn)行制備:
a.將固化劑加入膠粘劑水溶液中，并充分?jǐn)嚢杌旌希偌尤胂輨?、惰性填料以及阻燃劑進(jìn)行攪拌混合制得膠粘劑混合液，固化劑的加入量為膠粘劑水溶液重量的1.2%，膠粘劑水溶液中膠粘劑與水的重量比為2:5，消泡劑的加入量為膠粘劑水溶液重量的0.3%，惰性填料的加入量為膠粘劑水溶液重量的0.1% ；
b.將白炭黑分散在a步驟制得的膠粘劑混合液中，在分散有白炭黑的膠粘劑混合液中加入偶聯(lián)劑，攪拌均勻并加熱至105°C反應(yīng)5小時，制得改性膠粘劑，加入的白炭黑與膠粘劑混合液的重量比為1:5，偶聯(lián)劑的濃度為25wt%，偶聯(lián)劑的加入量為白炭黑重量的5% ；
固化劑為三羥甲基丙烷三丙烯酸酯，消泡劑為乙二醇丁醚和二乙二醇丁醚按2:1比例共混，阻燃劑為復(fù)配磷氮類阻燃劑采用季戊四醇；偶聯(lián)劑為鈦酸脂偶聯(lián)劑，惰性填料為復(fù)合稀土，復(fù)合稀土按重量百分比包含以下成分:La:32%, Y:16%, Sc:13%，Gd:10%, Sm: 11%, Pr:18%，以上各組分之和為100%。
[0033]在本實施例中，改性膠粘劑制備的a步驟中所用膠粘劑水溶液為丙烯酸酯類膠粘劑與乙烯-醋酸乙烯酯共聚物乳液的混合物，并按50:1的比例混合。
[0034]在本實施例中，改性膠粘劑制備的a步驟中所述固化劑三羥甲基丙烷三丙烯酸酯的活性含量為100%，粘度< 200mpa.S。
[0035]在本實施例中，制備改性膠粘劑b步驟中的白炭黑在加入膠粘劑混合液前，先用含烯烴雙鍵的單體進(jìn)行處理，具體處理步驟如下:
⑴將白炭黑分散在水中，分散有白炭黑的水的溫度為25°C ；
白炭黑為納米氣相法白炭黑，純度不小于99%，粒徑為20nm ；
⑵在氮氣氛圍中，向分散有白炭黑的水中加入引發(fā)劑，然后再加入含烯烴雙鍵的單體；引發(fā)劑的加入量為含烯烴雙鍵的單體重量的1%，含烯烴雙鍵的單體的加入量為白炭黑重量的4% ；
⑶將上述步驟⑵中分散有白炭黑的水加熱至溫度為45°C，靜置5小時，然后干燥得到聚合物接枝改性的白炭黑。
[0036]在本實施例中，用含烯烴雙鍵的單體對所述的白炭黑進(jìn)行處理時，含烯烴雙鍵的單體為苯乙烯；引發(fā)劑為異丙苯過氧化氫。
[0037]使用本實施例中的防彈芯片與目前市場上的26層220g/m2面密度雙層復(fù)合芳綸纖維無緯布進(jìn)行進(jìn)行比較，目前市場的26層220g/m2面密度雙層復(fù)合芳綸纖維無緯布每平方的重量達(dá)到5.72kg，而本發(fā)明14層面密度為220g/m2雙層芳綸纖維復(fù)合無緯布加6層面密度為350g/m2三層芳綸纖維復(fù)合無緯布疊加組合成的防彈芯片再通過NIJ三級檢測測試的同時每平方的重量為4.4kg，相比重量減輕了 1.32kg，更加輕量化。
[0038]將本實施例制得的芳綸纖維復(fù)合無緯布置于背襯為膠泥的靶架上，按美國NIJ實驗標(biāo)準(zhǔn)，采用357 SIG.44馬格南手槍，背襯材料凹陷深度<44mm。
[0039]本實施例中的芳綸纖維復(fù)合無緯布在保證具有良好緩沖力防御性的前提下，又具有輕量化、便攜化的優(yōu)點減少了人員負(fù)荷提高作戰(zhàn)人員作戰(zhàn)效率。
[0040]實施例3 本實施例提供給一種輕量化的芳綸纖維復(fù)合無緯布防彈芯片制備方法，按以下步驟進(jìn)
行:
(-)將芳綸纖維通過展絲、均勻、平行和挺直排列后，用改性膠粘劑進(jìn)行上膠；
㈡上膠后，在60°C下進(jìn)行烘干后得芳綸纖維復(fù)合無緯布；
曰烘干后，將得到的芳綸纖維復(fù)合無緯布三層層疊后放入模具中，采用50t壓機，預(yù)壓壓力為4MPa，溫度107°C，連續(xù)放氣2次，再將壓力調(diào)制13MPa，制得密度為200g/m2的三層芳綸纖維復(fù)合無緯布；
將步驟(二)中烘干后得到的芳綸纖維復(fù)合無緯布四層層疊后放入模具中，采用50t壓機，預(yù)壓壓力為7MPa，溫度125°C，連續(xù)放氣5次，再將壓力調(diào)制12MPa，制得密度為220g/m2的四層芳綸纖維復(fù)合無緯布；
將制得的面密度為200g/m2的三層芳綸纖維復(fù)合無緯布進(jìn)行10層層間疊加組合，同時，將面密度為220g/m2的四層芳綸纖維復(fù)合無緯布進(jìn)行10層層間疊加組合，最后將10層疊加的面密度為200g/m2的三層芳綸纖維復(fù)合無緯布與10層疊加的面密度為220g/m2的四層芳綸纖維復(fù)合無緯布再次進(jìn)行疊加組合并置于壓力機的熱壓模中，壓制成防彈芯片。
[0041]在本實施例中，步驟(-)中上膠過程中使用的改性膠粘劑中含有固化劑、消泡劑、白炭黑、阻燃劑、惰性填料以及偶聯(lián)劑，改性膠粘劑按以下步驟進(jìn)行制備:
a.將固化劑加入膠粘劑水溶液中，并充分?jǐn)嚢杌旌希偌尤胂輨?、惰性填料以及阻燃劑進(jìn)行攪拌混合制得膠粘劑混合液，固化劑的加入量為膠粘劑水溶液重量的1.4%，膠粘劑水溶液中膠粘劑與水的重量比為5:5，消泡劑的加入量為膠粘劑水溶液重量的0.5%，惰性填料的加入量為膠粘劑水溶液重量的0.2% ；
b.將白炭黑分散在a步驟制得的膠粘劑混合液中，在分散有白炭黑的膠粘劑混合液中加入偶聯(lián)劑，攪拌均勻并加熱至110°C反應(yīng)7小時，制得改性膠粘劑，加入的白炭黑與膠粘劑混合液的重量比為1:6，偶聯(lián)劑的濃度為40wt%，偶聯(lián)劑的加入量為白炭黑重量的8% ；
固化劑為三羥甲基丙烷三丙烯酸酯，消泡劑為乙二醇丁醚和二乙二醇丁醚按2:1比例共混，阻燃劑為復(fù)配磷氮類阻燃劑采用磷酸三甲酚酯；偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑，惰性填料為復(fù)合稀土，復(fù)合稀土按重量百分比包含以下成分:La:30%, Y:17%, Sc:14%，Gd:9%，Sm:10%，Pr:20%,以上各組分之和為100%。
[0042]在本實施例中，改性膠粘劑制備的a步驟中所用膠粘劑水溶液為丙烯酸酯類膠粘劑與乙烯-醋酸乙烯酯共聚物乳液的混合物，并按50:1的比例混合。
[0043]在本實施例中，改性膠粘劑制備的a步驟中所述固化劑三羥甲基丙烷三丙烯酸酯的活性含量為100%，粘度< 200mpa.S。
[0044]在本實施例中，制備改性膠粘劑b步驟中的白炭黑在加入膠粘劑混合液前，先用含烯烴雙鍵的單體進(jìn)行處理，具體處理步驟如下:
⑴將白炭黑分散在水中，分散有白炭黑的水的溫度為28°C ；
白炭黑為納米氣相法白炭黑，純度不小于99%,粒徑為16nm ；
⑵在氮氣氛圍中，向分散有白炭黑的水中加入引發(fā)劑，然后再加入含烯烴雙鍵的單體；所述引發(fā)劑的加入量為含烯烴雙鍵的單體重量的3%，含烯烴雙鍵的單體的加入量為白炭黑重量的5% ；
⑶將上述步驟⑵中分散有白炭黑的水加熱至溫度為50°C，靜置7小時，然后干燥得到聚合物接枝改性的白炭黑。
[0045]在本實施例中，用含烯烴雙鍵的單體對所述的白炭黑進(jìn)行處理時，含烯烴雙鍵的單體為苯乙烯；引發(fā)劑為異丙苯過氧化氫。
[0046]使用本實施例中的防彈芯片與目前市場上的26層220g/m2面密度雙層復(fù)合芳綸纖維無緯布進(jìn)行進(jìn)行比較，目前市場的26層220g/m2面密度雙層復(fù)合芳綸纖維無緯布每平方的重量達(dá)到5.72kg，而本發(fā)明10層200g/m2面密度三層芳綸纖維復(fù)合無緯布加10層220g/m2四層芳綸纖維復(fù)合無緯布疊加組合成的防彈芯片再通過NIJ三級檢測測試的同時每平方的重量為4.9kg,相比重量減輕了 0.82kg,更加輕量化。
[0047]將本實施例制得的芳綸纖維復(fù)合無緯布置于背襯為膠泥的靶架上，按美國NIJ實驗標(biāo)準(zhǔn)，采用357 SIG.44馬格南手槍，背襯材料凹陷深度<44mm。
[0048]本實施例中的芳綸纖維復(fù)合無緯布在保證具有良好緩沖力防御性的前提下，又具有輕量化、便攜化的優(yōu)點減少了人員負(fù)荷提高作戰(zhàn)人員作戰(zhàn)效率。
[0049]本發(fā)明中均采用組合的方式制備防彈芯片，面密度為200g/m2的2_4層復(fù)合芳綸纖維無緯布為了防御子彈的沖擊，但是背部凹陷較大，達(dá)到40mm以上，而密度為220/m2的2層和密度為350g/m2的4層的芳綸纖維復(fù)合無緯布的使用改善了這一情況，背部凹陷小于40mm，滿足了防御要求，將兩者組合在一起在保證防御性的前提下還減輕了重量。
[0050]使用本發(fā)明中制備的芳綸纖維復(fù)合無緯布防彈芯片能保證良好緩沖能力保證人員的安全性的前提下有具有抗彈、耐震良好阻燃性的優(yōu)點，同時具有輕量化、便攜化減少人員負(fù)荷提高作戰(zhàn)人員作戰(zhàn)效率的優(yōu)點。
[0051 ] 除上述實施例外，本發(fā)明還可以有其他實施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種輕量化的芳綸纖維復(fù)合無緯布防彈芯片制備方法，其特征在于:按以下步驟進(jìn)行: (-)將芳綸纖維通過展絲、均勻、平行和挺直排列后，用改性膠粘劑進(jìn)行上膠； ㈡上膠后，50-65°C烘干后得芳綸纖維復(fù)合無緯布； 曰將不同面密度和不同復(fù)合層數(shù)的芳綸纖維復(fù)合無緯布進(jìn)行組合制成防彈芯片。
2.如權(quán)利要求1所述的輕量化的芳綸纖維復(fù)合無緯布防彈芯片制備方法，其特征在于:所述不同面密度的芳綸復(fù)合無緯布的面密度為200g/m2、220g/m2或350g/m2 ;所述多層復(fù)合的芳綸復(fù)合無緯布的復(fù)合層數(shù)雙層、三層或四層。
3.如權(quán)利要求1或2所述的輕量化的芳綸纖維復(fù)合無緯布防彈芯片制備方法，其特征在于:步驟(-)中上膠過程中使用的改性膠粘劑中含有固化劑、消泡劑、白炭黑、阻燃劑、惰性填料以及偶聯(lián)劑，所述改性膠粘劑按以下步驟進(jìn)行制備: a.將固化劑加入膠粘劑水溶液中，并充分?jǐn)嚢杌旌?，然后加入消泡劑、填料以及阻燃劑進(jìn)行攪拌混合制得膠粘劑混合液，所述固化劑的加入量為膠粘劑水溶液重量的1.2-1.4%，所述膠粘劑水溶液中膠粘劑與水的重量比為2:5-5:5，所述消泡劑的加入量為膠粘劑水溶液重量的0.3-0.5%，所述填料的加入量為膠粘劑水溶液重量的0.1-0.3% ； b.將白炭黑分散在a步驟制得的膠粘劑混合液中，在分散有白炭黑的膠粘劑混合液中加入偶聯(lián)劑，攪拌均 勻并加熱至100-110°C反應(yīng)5-7小時，制得改性膠粘劑，加入的所述白炭黑與膠粘劑混合液的重量比為1:4-1:6，所述偶聯(lián)劑的濃度為20-45wt%，所述偶聯(lián)劑的加入量為白炭黑重量的5-8% ； 所述固化劑為三羥甲基丙烷三丙烯酸酯，所述的消泡劑為乙二醇丁醚和二乙二醇丁醚按2:1比例共混，所述的阻燃劑為復(fù)配磷氮類阻燃劑由多聚磷酸銨、三聚氰胺、三聚氰胺尿酸鹽、三聚氰胺甲醛樹脂、雙磷酸季戊四醇酯蜜胺鹽、季戊四醇、磷酸三甲酚酯、磷酸三辛酯、磷酸三苯酯、間苯二酚雙、次磷酸鹽中的一種或幾種的任一比例混合；所述的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑或鈦酸脂偶聯(lián)劑，所述填料為復(fù)合稀土，所述復(fù)合稀土的組分質(zhì)量百分比為:La:30-33%, Y:16-18%, Sc:13-15%, Gd:8_10%，Sm:9_11%，Pr:18-20%,以上各組分之和為100% ο
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的輕量化的芳綸纖維復(fù)合無緯布防彈芯片制備方法，其特征在于:所述改性膠粘劑制備的a步驟中所用膠粘劑水溶液為丙烯酸酯類膠粘劑與乙烯-醋酸乙烯酯共聚物乳液的混合物，并按50:1的比例混合。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的輕量化的芳綸纖維復(fù)合無緯布防彈芯片制備方法，其特征在于:改性膠粘劑制備的a步驟中所述固化劑三羥甲基丙烷三丙烯酸酯的活性含量為100%，粘度< 200mpa.S。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的輕量化的芳綸纖維復(fù)合無緯布防彈芯片制備方法，其特征在于:改性膠粘劑制備的b步驟中白炭黑在加入膠粘劑混合液前，先用含烯烴雙鍵的單體進(jìn)行處理，具體處理步驟如下: ⑴將白炭黑分散在水中，分散有白炭黑的水的溫度為25-35°C ； 所述白炭黑為納米氣相法白炭黑，純度不小于99%，粒徑為10-20nm ； ⑵在氮氣氛圍中，向分散有白炭黑的水中加入引發(fā)劑，然后再加入含烯烴雙鍵的單體；所述引發(fā)劑的加入量為含烯烴雙鍵的單體重量的1_3%，含烯烴雙鍵的單體的加入量為白炭黑重量的4-7% ； ⑶將上述步驟⑵中分散有白炭黑的水加熱至溫度為45-60°C，靜置5-7小時，然后干燥得到聚合物接枝改性的白炭黑。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的輕量化的芳綸纖維復(fù)合無緯布防彈芯片制備方法，其特征在于:用含烯烴雙鍵的單體對所述的白炭黑進(jìn)行處理時，所述含烯烴雙鍵的單體為苯乙烯、丁二烯、環(huán)氧丙烯酸酯、丙烯酸酯化油、丙烯酸氨基甲酸酯、聚酯丙烯酸酯、乙烯基樹脂、丙烯酸樹脂、不飽和聚酯中的至少一種混合物；所述引發(fā)劑為異丙苯過氧化氫、過氧化甲乙酮、過氧化環(huán)己酮、過氧化二異丙苯過氧化甲乙酮、過氧化環(huán)己酮、過氧化二異丙苯中的至少一種混 合物。
【文檔編號】D04H3/009GK103911769SQ201410156713
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年4月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月18日
【發(fā)明者】郭振勤, 丁旭 申請人:江蘇領(lǐng)瑞新材料科技有限公司