本發(fā)明涉及防彈及防刺材料領(lǐng)域，尤其涉及一種噴涂成型的防護(hù)復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，社會安全問題變得越來越突出，國家及個人越來越意識到安全防護(hù)的重要性。在警用方面，警察及其它保安團(tuán)體不僅會遇到槍彈的傷害，而且還會受到目前日益增多的刀、匕首等銳器的威脅。目前普通的防彈背心無法充分滿足廣大公安干警對最終安全性的需求，也無法取得有益的防刺效果。而在民用方面，人們的生活水平不斷提高，個人防護(hù)用品的種類也越來越多，防彈防刺服可以起到保護(hù)人身安全和財產(chǎn)安全的作用，所以防彈防刺服的市場需求巨大。

目前市場上主要存在硬質(zhì)防刺服、柔性防刺服和液體防刺服這幾類。如專利CN 99802570.4公開了一種防彈防刺材料，既能防槍彈又符合防刀具刺傷PSDB標(biāo)準(zhǔn)，以金屬為基礎(chǔ)構(gòu)件，可以由相互緊鎖的金屬環(huán)或環(huán)與金屬板的組合件構(gòu)成；包含沖擊能吸收材料、防刺傷材料輔助層及防射擊組件。通過相互鎖緊的金屬環(huán)或環(huán)與金屬板使刀具或彈丸鈍化，然后由高強(qiáng)纖維組成吸能材料及防刺材料，用于吸收剩余能量。該防護(hù)材料金屬環(huán)與金屬板的組合件之間不可避免地存在防刺防彈薄弱部分，并有可能因彈丸與金屬環(huán)、板撞擊失穩(wěn)發(fā)生“彈跳”而造成二次損傷。CN 200710122028.2公開了一種用剪切增稠液體浸漬在高強(qiáng)度纖維織物上、單層或多層疊加而制成的軟質(zhì)防彈防刺片，剪切增稠液體雖然質(zhì)輕柔軟，性能優(yōu)異，但是成本較高，并且在存放過程中液體容易流動，防刺性能大打折扣。此外，專利CN 103358659 A公開了一種剪切增稠液/芳綸復(fù)合材料制備方法，其“通過多組滾軸擠壓使剪切增稠液與芳綸纖維的充分復(fù)合，然后在復(fù)合材料表面噴涂二甲基硅油，制備的智能抗沖擊材料具有常態(tài)柔軟、沖擊變硬特性、耐濕性能優(yōu)良、抗沖擊能力強(qiáng)的特點(diǎn)，但該復(fù)合材料存在耐熱性能不好，并且長時間靜置，剪切增稠液會出現(xiàn)分層，以及二甲基硅油起到了潤滑作用，更容易子彈穿透復(fù)合材料等問題。因此，針對目前防護(hù)材料所存在的缺陷，如何研發(fā)一種穿著舒適、靈活、防護(hù)性能優(yōu)異且成型高效、生產(chǎn)成本低的防護(hù)復(fù)合材料，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員目前所亟待解決的技術(shù)難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對技術(shù)中所存在的軟質(zhì)防護(hù)材料的防彈功能低、又不具備有效防刺功能的技術(shù)問題，提供了一種噴涂成型的防護(hù)復(fù)合材料及其制備方法。

本發(fā)明提供了一種噴涂成型的防護(hù)復(fù)合材料的制備方法，其采用的技術(shù)方案是利用新型一體均勻噴涂技術(shù)將剛性粒子均勻涂覆在纖維織物表面，利用熱熔膠膜或其它粘結(jié)劑熱壓定型來實(shí)現(xiàn)的；采用高效噴涂技術(shù)將剛性粒子的高硬度與纖維織物的高強(qiáng)度有機(jī)結(jié)合起來，剛性粒子材料可以磨蝕、鈍化銳器尖部，減弱銳器的剪切力和穿透力，并且可以減速彈丸，吸收沖擊能量，降低受沖擊后的損傷程度，而纖維織物則可以起到支撐和緩沖的作用，形成對刀刺、彈頭具有“軟硬結(jié)合”特點(diǎn)的防御效果；利用新型高效的噴涂技術(shù)，可以使剛性粒子在纖維織物上分布均勻，厚度可控，提高生產(chǎn)效率，所生成的單層防護(hù)復(fù)合材料具有防切割、耐摩擦的特點(diǎn)，或多層復(fù)合防護(hù)材料進(jìn)行疊層，可以達(dá)到警用防彈防刺服一級和二級，防刺能夠達(dá)到GA68~2008《警用防刺服》標(biāo)準(zhǔn)24J能量不穿透，防彈可以阻止7.62mm手槍彈攻擊。

本發(fā)明還提供了一種采用上述方法制備的噴涂成型的防護(hù)復(fù)合材料，該復(fù)合材料具有更高的防彈功能，同時兼有優(yōu)異防刺性能，該剛性粒子噴涂形成防護(hù)涂層的防護(hù)復(fù)合材料可用于制備防彈防刺服，單獨(dú)使用時具有防砍防割功能，多層疊合使用時，防刺效果更佳，并同時具有優(yōu)異的防彈功能；與既有材料相比，能夠在同等重量的情況下，有效提高防護(hù)能力；在同等防護(hù)級別下，有效減輕裝備重量，減小厚度，降低成本。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明的第一個方面是提供一種噴涂成型的防護(hù)復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：

（1）采用有機(jī)溶劑對高性能纖維織物進(jìn)行表面處理，去除織物表面的漿料、蠟質(zhì)及雜質(zhì)，烘干備用；

（2）在烘干的高性能纖維織物上覆蓋一層粘結(jié)材料并進(jìn)行定位固定，使得高性能纖維織物與粘結(jié)材料之間無空隙；

（3）采用噴砂機(jī)在固定好的粘結(jié)材料的表面噴涂剛性粒子，使剛性粒子均勻分布在粘結(jié)材料表面，制得復(fù)合織物坯布；

（4）將上述復(fù)合織物坯布采用連續(xù)平板熱壓法進(jìn)行熱壓處理，使粘結(jié)材料與高性能纖維織物充分復(fù)合，制得防護(hù)復(fù)合材料成品。

進(jìn)一步地，所述高性能纖維織物選自原料玻璃纖維、玄武巖纖維、芳綸纖維、聚丙烯纖維、高強(qiáng)尼龍纖維、滌綸纖維、棉纖維中的一種或幾種纖維、紗線制成的織物。

進(jìn)一步地，所述表面處理工藝為：將高性能纖維織物在有機(jī)溶劑中浸泡10min~60min，溫度為30~60℃；優(yōu)選地，所述浸泡20min~30min，溫度為45~50℃，所述有機(jī)溶劑選自無水乙醇、丙酮、二甲基乙酰胺（DMAC）、甲基二異氰酸酯（TDI）中的一種或幾種的混合物。

進(jìn)一步地，所述粘結(jié)材料選自EVA膠膜、PA膠膜、PES膠膜、TPU膠膜、PUR膠膜、LDPE膠粉、EVA膠粉、PES膠粉、PA膠粉、PC膠水、PET膠水、ABS膠水或EVA膠水中的一種或幾種；所述粘結(jié)材料的厚度為0.2~2mm，熱壓溫度為130~180℃。

進(jìn)一步地，所述剛性粒子選自氧化鋁、氮化硅、鉻剛玉、鋯剛玉、碳化硅、金剛石、玻璃中的一種或幾種的混合物，其粒徑為20~500μm，優(yōu)選為50~300μm，更有選為80~100μm。

進(jìn)一步地，所述噴砂機(jī)的噴涂工藝為：噴頭的移動速度為10mm~100mm/s，噴嘴均勻噴出剛性粒子，流量為10mm~50mm/s，噴灑范圍為直徑5~50mm的圓形區(qū)域，噴涂厚度為0.1~3mm。

優(yōu)選地，所述噴頭的移動速度為30mm~80mm/s，噴嘴均勻噴出剛性粒子，流量為30mm~40mm/s，噴灑范圍為直徑25~35mm的圓形區(qū)域，噴涂厚度為0.5~1.5mm。

更為優(yōu)選地，所述噴頭的移動速度為50mm/s，噴嘴均勻噴出剛性粒子，流量為35mm/s，噴灑范圍為直徑30mm的圓形區(qū)域，噴涂厚度為1.2mm。

進(jìn)一步地，所述熱壓處理工藝為：在連續(xù)平板熱壓機(jī)上進(jìn)行，熱壓溫度為100~180℃，熱壓時間為5~40s；優(yōu)選地，所述熱壓溫度為120~160℃，熱壓時間為5~30s；更為優(yōu)選地，所述熱壓溫度為145~150℃，熱壓時間為15~20s。

進(jìn)一步地，在所述高性纖維織物單面或雙面涂覆所述粘結(jié)材料和剛性粒子，制得的所述防護(hù)復(fù)合材料的厚度為0.5~5mm；優(yōu)選為0.8~3mm；優(yōu)選為1~2.5mm；優(yōu)選為1.2~2mm；更為優(yōu)選地為1.5mm。

本發(fā)明的第二個方面是提供一種采用上述方法制備的噴涂成型的防護(hù)復(fù)合材料。

進(jìn)一步地，所述噴涂成型的防護(hù)復(fù)合材料的厚度為0.5~5mm，優(yōu)選為1~4mm，更有選為2~3mm。

進(jìn)一步地，所述噴涂成型的防護(hù)復(fù)合材料為雙面涂覆所述粘結(jié)材料和剛性粒子，其厚度為1~6mm，優(yōu)選為3~5mm，更有選為4mm。

本發(fā)明的第三個方面是提供一種所述的噴涂成型的防護(hù)復(fù)合材料制備成的防護(hù)內(nèi)芯在防刺服、防彈衣及防切割手套、護(hù)具產(chǎn)品中的應(yīng)用。

在使用本發(fā)明的噴涂成型的防護(hù)復(fù)合材料時，將1~50層復(fù)合材料片材按照一定角度交錯疊層，層與層之間組成和結(jié)構(gòu)相互獨(dú)立、互不干擾；單層使用時，輕便柔軟，活動靈活，具備良好的防切割及耐摩擦的效果；多層疊加復(fù)合，可以達(dá)到GA68-2008《警用防刺服》24J能量不穿透，而且能夠達(dá)到GA141-2010《警用防彈衣》標(biāo)準(zhǔn)二級和三級。使用高性能纖維織物材料時，還可以起到阻燃作用，并且在復(fù)合涂層表面還可以涂覆裝飾性涂層或功能性涂層，以達(dá)到美觀、隱身、防輻射等效果；發(fā)明涉及的防護(hù)防護(hù)材料具有優(yōu)異的防刺防彈性能，與傳統(tǒng)材料相比，可大幅度減小成本，降低重量，提高生產(chǎn)效率，提高防護(hù)能力。

本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下技術(shù)效果：

本發(fā)明采用新型的高效噴涂技術(shù)將剛性粒子的高硬度與纖維織物的高強(qiáng)度有機(jī)結(jié)合起來，性能優(yōu)異，成型高效，污染少；噴涂的剛性粒子材料可以磨蝕、鈍化銳器尖部，并且可以減速彈丸，降低受沖擊后的損傷程度，而纖維織物則可以起到支撐和緩沖的作用，具有“軟硬結(jié)合”的防御效果；且剛性顆粒價格低廉，原料來源廣泛，生產(chǎn)成本低；采用的連續(xù)平板熱壓機(jī)具備自主監(jiān)測和控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)，效率高，產(chǎn)品性能優(yōu)異。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種噴涂成型的防護(hù)復(fù)合材料的正面示意圖；

圖2為本發(fā)明一種噴涂成型的防護(hù)復(fù)合材料的截面示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1~2所示，本發(fā)明提供了一種噴涂成型的防護(hù)復(fù)合材料，該復(fù)合材料包括高性能纖維織物1、熱熔膠膜等粘結(jié)材料2及通過噴涂技術(shù)涂覆在纖維織物表面的剛性粒子涂層3。

本發(fā)明還提供了一種噴涂成型的防護(hù)復(fù)合材料的制備方法，其主要生產(chǎn)工藝為：首先利用丙酮等有機(jī)溶劑對高性能纖維織物進(jìn)行表面處理，去除織物表面的漿料、臘質(zhì)及雜質(zhì)，完成后將織物烘干備用；然后將織物表面覆蓋一層粘結(jié)材料，并進(jìn)行定位固定，保證粘結(jié)材料與織物間沒有空隙，并且在后續(xù)工藝中不會變形或錯位；然后將織物與熱熔膠膜等粘結(jié)材料固定牢固，使用噴砂機(jī)器在粘結(jié)材料表面噴涂剛性粒子顆粒，控制噴砂機(jī)的噴頭流速、噴涂時間、噴涂厚度等工藝參數(shù)，使剛性粒子在粘結(jié)材料表面分布均勻，厚度適當(dāng)；最后進(jìn)行熱壓工藝，采用連續(xù)平板熱壓法進(jìn)行連續(xù)化生產(chǎn)，利用履帶傳輸將覆有剛性顆粒的織物由噴砂車間傳送到熱壓車間，調(diào)節(jié)連續(xù)平板熱壓機(jī)的熱壓溫度及壓力及履帶的傳輸速度，使粘結(jié)材料與纖維織物和剛性粒子充分復(fù)合，剛性粒子分布均勻，制備出一種新型柔性防刺割、抗穿刺及防彈功能的防護(hù)復(fù)合材料材料。

下面通過具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)和具體的介紹，以使更好的理解本發(fā)明，但是下述實(shí)施例并不限制本發(fā)明范圍。

實(shí)施例1

采用芳綸1414機(jī)織布，面密度為200g/m²，厚度為0.34mm，經(jīng)緯密度為110*110/（根/10cm），紗線線密度為930D。采用的熱熔膠膜為PES膠膜，厚度為0.25mm；選用碳化硅作為剛性粒子材料，粒徑為80μm；噴砂機(jī)的噴頭的移動速度為18mm/s，噴嘴均勻噴出剛性粒子，流量為20mm/s，噴灑范圍為直徑50mm的圓形區(qū)域，噴涂厚度為0.4mm。連續(xù)平板熱壓機(jī)的熱壓溫度為150℃，熱壓時間為15s。

本實(shí)施例的剛性粒子涂層復(fù)合防護(hù)材料的制備過程如下:

（1）利用有機(jī)溶劑對芳綸1414機(jī)織布進(jìn)行表面處理，去除織物表面的漿料、臘質(zhì)及雜質(zhì)，完成后將織物烘干備用；

（2）然后將織物鋪放平整，在表面覆蓋一層PES膠膜，固定好PES膠膜，保證PES膠膜與芳綸1414機(jī)織布間沒有空隙，并且在后續(xù)工藝中不會變形或錯位；

（3）采用噴砂機(jī)器在PES膠膜表面噴涂碳化硅顆粒，控制噴砂機(jī)的噴頭流速、噴涂時間、噴涂厚度等工藝參數(shù)，使碳化硅顆粒在PES膠膜表面分布均勻，厚度一致；

（4）將材料從噴砂車間取出，在連續(xù)平板熱壓機(jī)上加壓加熱，使芳綸1414機(jī)織布和碳化硅顆粒充分粘合成型，碳化硅顆粒分布均勻，制備出柔軟靈活、防彈防刺性能優(yōu)異的剛性粒子涂層防護(hù)復(fù)合材料。

（5）采用13層芳綸涂層防護(hù)復(fù)合材料進(jìn)行疊層固定，經(jīng)過裁剪制成防護(hù)內(nèi)芯，用這種防護(hù)內(nèi)芯制備的0.3m²防彈防刺服，可以達(dá)到GA68-2008警用防刺服24J能量不穿透，而且達(dá)到GA141-2010警用防彈衣2級，重量為2.2kg，厚度為7.6mm。

實(shí)施例2

采用玻璃纖維機(jī)織布，面密度為240g/m²，厚度為0.4mm，經(jīng)緯密度為85*85/（根/10cm），紗線線密度為1600D。采用的熱熔膠膜為PA膠膜，厚度為0.3mm；選用鋯剛玉作為剛性粒子材料，粒徑為100μm；噴砂機(jī)的噴頭的移動速度為16mm/s，噴嘴均勻噴出剛性粒子，流量為20mm/s，噴灑范圍為直徑50mm的圓形區(qū)域，噴涂厚度為0.5mm。連續(xù)平板熱壓機(jī)的熱壓溫度為165℃，熱壓時間為20s。

本實(shí)施例的剛性粒子涂層復(fù)合防護(hù)材料的制備過程如下:

（1）采用有機(jī)溶劑對玻璃纖維機(jī)織布進(jìn)行表面處理，去除織物表面的漿料、臘質(zhì)及雜質(zhì)，完成后將織物烘干備用；

（2）然后將織物鋪放平整，在表面覆蓋一層PA膠膜，固定好PA膠膜，保證PA膠膜與玻璃纖維機(jī)織布間沒有空隙，并且在后續(xù)工藝中不會變形或錯位；

（3）采用噴砂機(jī)器在PA膠膜表面噴涂鋯剛玉顆粒，控制噴砂機(jī)的噴頭流速、噴涂時間、噴涂厚度等工藝參數(shù)，使鋯剛玉顆粒在PA膠膜表面分布均勻，厚度一致；

（4）將材料從噴砂車間中取出，在連續(xù)平板熱壓機(jī)上加壓加熱，使玻璃纖維機(jī)織布和鋯剛玉顆粒充分粘合成型，鋯剛玉顆粒分布均勻，制備出柔軟靈活、防彈防刺性能優(yōu)異的剛性粒子涂層防護(hù)復(fù)合材料。

（5）采用16層玻纖涂層防護(hù)復(fù)合材料進(jìn)行疊層固定，經(jīng)過裁剪制成防護(hù)內(nèi)芯，用這種防護(hù)內(nèi)芯制備的0.3m²防彈防刺服，可以達(dá)到GA68-2008警用防刺服24J能量不穿透，而且能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的各項(xiàng)指標(biāo)要求，重量為2.4kg，厚度為9.2mm。

實(shí)施例3

采用玄武巖纖維機(jī)織布，面密度為180g/m²，厚度為0.28mm，經(jīng)緯密度為130*130/（根/10cm）未知，紗線線密度為600D。采用的熱熔膠膜為PUR膠膜，厚度為0.3mm；選用氧化鋁作為剛性粒子材料，粒徑為60μm；噴砂機(jī)的噴頭的移動速度為16mm/s，噴嘴均勻噴出剛性粒子，流量為24mm/s，噴灑范圍為直徑50mm的圓形區(qū)域，噴涂厚度為0.2mm。連續(xù)平板熱壓機(jī)的熱壓溫度為150℃，熱壓時間為25s。

本實(shí)施例的剛性粒子涂層復(fù)合防護(hù)材料的制備過程如下:

（1）利用有機(jī)溶劑對玄武巖纖維機(jī)織布進(jìn)行表面處理，去除織物表面的漿料、臘質(zhì)及雜質(zhì)，完成后將織物烘干備用；

（2）然后將織物鋪放平整，在表面覆蓋一層PUR膠膜，固定好PUR膠膜，保證PUR膠膜與玄武巖纖維機(jī)織布間沒有空隙，并且在后續(xù)工藝中不會變形或錯位；

（3）采用噴砂機(jī)器在PUR膠膜表面噴涂氧化鋁顆粒，控制噴砂機(jī)的噴頭流速、噴涂時間、噴涂厚度等工藝參數(shù)，使氧化鋁顆粒在PUR膠膜表面分布均勻，厚度一致；

（4）將材料從噴砂車間中取出，在連續(xù)平板熱壓機(jī)上加壓加熱，使PUR膠膜與玄武巖纖維機(jī)織布和氧化鋁顆粒充分復(fù)合，氧化鋁顆粒分布均勻，制備出柔軟靈活、防彈防刺性能優(yōu)異的剛性粒子涂層防護(hù)復(fù)合材料。

采用單層該涂層防護(hù)復(fù)合材料進(jìn)行加工裁剪，可以制備防切割護(hù)臂，防割性能可以達(dá)到歐洲EN388防割性能5級，并且柔軟靈活，佩戴方便。以上對本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)描述，但其只是作為范例，本發(fā)明并不限制于以上描述的具體實(shí)施例。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，任何對本發(fā)明進(jìn)行的等同修改和替代也都在本發(fā)明的范疇之中。因此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下所作的均等變換和修改，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。