本發(fā)明涉及一種纖維材料及其織物，特別涉及一種武器裝備專用特種纖維材料及其織物。
背景技術(shù)：
：在人體防護和武器裝備領(lǐng)域，不僅對抗彈性能有要求，而且對重量、結(jié)構(gòu)強度和高低溫環(huán)境下的適用性也有很高的要求，因此，需要使用兼具防護功能和結(jié)構(gòu)強度的高性能纖維復(fù)合材料。芳綸纖維具有高強度、高模量、良好的抗沖擊性以及良好的化學(xué)穩(wěn)定性等特點，其防彈復(fù)合材料廣泛應(yīng)用于人體防彈裝甲、軍用車輛、直升飛機裝甲等方面。但芳綸表面呈現(xiàn)較大的惰性，反應(yīng)活性低，導(dǎo)致芳綸與樹脂等基體之間的界面粘附性很差。為了更好地發(fā)揮芳綸優(yōu)異的力學(xué)性能，改善芳綸增強復(fù)合材料的界面結(jié)合狀況，就必須對芳綸表面進行改性處理。芳綸纖維無緯布是由芳綸纖維通過展絲，均勻、平行和挺直排列后，對其進行涂膠、干燥后制成的。然而這種復(fù)合無緯布，由于作為基體的膠粘劑自身的缺點，使得復(fù)合無緯布的綜合性能受到影響，體現(xiàn)在耐熱性差，特別是其耐水性能差，綜合機械強度也較差，生產(chǎn)效率較低。因此，如何改變芳綸纖維復(fù)合無緯布的生產(chǎn)效率，提高其防彈性能，已經(jīng)成為防護品研究的必然趨勢。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的之一是提供一種武器裝備專用特種纖維，其與聚氨酯膠黏劑的粘結(jié)強度大，防彈性能有了一定提升。本發(fā)明的目的之二是提供上述武器裝備專用特種纖維制成的織物，具有防彈性能好和耐水性能好的特點。本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種武器裝備專用特種纖維，制備方法如下：(1)將芳綸纖維放在丙酮中浸泡20-24h，然后將芳綸纖維用去離子水洗滌，除去纖維表面的涂層，再在溫度為90-100℃的烘箱中干燥1-2h，備用；(2)將鄰苯二甲酸酐用熱水溶解并配成質(zhì)量分數(shù)為0.1-0.5％的水溶液，再加入與鄰苯二甲酸酐等質(zhì)量的微晶纖維素，500-800r/min攪拌10-15min，備用；(3)將步驟(1)中干燥后的芳綸纖維浸入到步驟(2)的鄰苯二甲酸酐與微晶纖維素的混合液中，在40-60℃浸泡1-3h；(4)將步驟(3)中浸泡后的芳綸纖維用水洗滌3-5次，然后在溫度為100-120℃的烘箱中干燥2-3h，即得。微晶纖維素是一種純化的、部分解聚的纖維素，白色、無臭、無味，由多孔微粒組成的結(jié)晶粉末，主要成分為以β-1,4-葡萄糖苷鍵結(jié)合的直鏈式多糖類物質(zhì)。聚合度約為3000～10000個葡萄糖分子。在一般植物纖維中，微晶纖維素約占73％，另30％為無定形纖維素。本發(fā)明采用的微晶纖維素購于鄭州奇華頓化工產(chǎn)品有限公司。芳綸纖維經(jīng)本發(fā)明所述的方法進行處理后，可提高其與聚氨酯膠黏劑的粘結(jié)性能，粘結(jié)強度大，可在一定程度上提高芳綸纖維的防彈性能。本發(fā)明制備的武器裝備專用特種芳綸纖維經(jīng)過展絲，以及均勻、平行和挺直排列后，使用改性聚氨酯膠黏劑進行上膠；然后在60-80℃烘干得到芳綸纖維無緯布。所述改性聚氨酯膠黏劑的制備方法如下：(1)槲皮素和巖藻黃質(zhì)以質(zhì)量比10:1混合后，加入槲皮素重量30-40倍的乙醇，再加入異戊醛，40-50℃加熱30-60min，然后加入四甲基丙二胺和N-甲基嗎啉，升溫至60-70℃，反應(yīng)10-15h，再升溫至120-150℃，保持6-8h，然后冷卻至室溫，即得預(yù)處理后的槲皮素；(2)將二烯丙基硫醚加入聚氨酯膠黏劑水溶液中,攪拌均勻后靜置10-30min，然后依次加入2-己烯醛、預(yù)處理后的槲皮素、木質(zhì)素磺酸鈣和三乙烯二胺，攪拌均勻，80-90℃反應(yīng)3-6h，最后加入二氰二胺，80-90℃靜置10-20min，即可。所述異戊醛的用量為槲皮素質(zhì)量的1-5％，四甲基丙二胺的用量為槲皮素質(zhì)量的0.1-0.8％，N-甲基嗎啉的用量為槲皮素質(zhì)量的1.5-3.5％；所述聚氨酯膠黏劑水溶液是按質(zhì)量比聚氨酯膠黏劑：水＝1:2的比例制成的；所述二烯丙基硫醚的用量為聚氨酯膠黏劑水溶液質(zhì)量的0.3-0.9％,2-己烯醛的用量為聚氨酯膠黏劑水溶液質(zhì)量的2.5-3.5％，預(yù)處理后的槲皮素的用量為聚氨酯膠黏劑水溶液質(zhì)量的5-8％，木質(zhì)素磺酸鈣的用量為聚氨酯膠黏劑水溶液質(zhì)量的1-3％，三乙烯二胺的用量為聚氨酯膠黏劑水溶液質(zhì)量的0.1-0.5％，二氰二胺的用量為聚氨酯膠黏劑水溶液質(zhì)量的0.05-0.1％；木質(zhì)素磺酸鈣是一種多組分高分子聚合物陰離子表面活性劑，外觀為淺黃色至深棕色粉末，略有芳香氣味，分子量一般在800～10000之間，具有很強的分散性、粘結(jié)性、螯合性。通常來自酸法制漿(或稱為亞硫酸鹽法制漿)的蒸煮廢液，經(jīng)噴霧干燥而成。本發(fā)明采用的木質(zhì)素磺酸鈣購于上海弘順生物科技有限公司，聚氨酯膠黏劑中加入預(yù)處理后的槲皮素、二烯丙基硫醚、2-己烯醛等進行反應(yīng)制得的改性聚氨酯膠黏劑，可大大提高本發(fā)明所述武器裝備專用特種芳綸纖維的防彈性能，減少防彈測試中的凹陷程度。另外，在改性聚氨酯膠黏劑制備過程中，通過調(diào)整2-己烯醛、預(yù)處理后的槲皮素、木質(zhì)素磺酸鈣和三乙烯二胺的加入順序，還可提高制得的芳綸無緯布的耐水性能，常溫下在水中浸泡60min其防彈性能仍然符合標準。本發(fā)明制備的芳綸無緯布強度高、耐水性能和防彈性能優(yōu)異，抗沖擊性能優(yōu)良，適用于人體防護及裝甲防護。具體實施例實施例1：一種武器裝備專用特種纖維，制備方法如下：(1)將芳綸纖維放在丙酮中浸泡24h，然后將芳綸纖維用去離子水洗滌，除去纖維表面的涂層，再在溫度為95℃的烘箱中干燥2h，備用；(2)將鄰苯二甲酸酐用熱水溶解并配成質(zhì)量分數(shù)為0.1％的水溶液，再加入與鄰苯二甲酸酐等質(zhì)量的微晶纖維素，600r/min攪拌15min，備用；(3)將步驟(1)中干燥后的芳綸纖維浸入到步驟(2)的鄰苯二甲酸酐與微晶纖維素的混合液中，在50℃浸泡2h；(4)將步驟(3)中浸泡后的芳綸纖維用水洗滌4次，然后在溫度為110℃的烘箱中干燥3h，即得。實施例2：一種武器裝備專用特種纖維，制備方法如下：(1)將芳綸纖維放在丙酮中浸泡20h，然后將芳綸纖維用去離子水洗滌，除去纖維表面的涂層，再在溫度為90℃的烘箱中干燥1h，備用；(2)將鄰苯二甲酸酐用熱水溶解并配成質(zhì)量分數(shù)為0.2％的水溶液，再加入與鄰苯二甲酸酐等質(zhì)量的微晶纖維素，500r/min攪拌15min，備用；(3)將步驟(1)中干燥后的芳綸纖維浸入到步驟(2)的鄰苯二甲酸酐與微晶纖維素的混合液中，在45℃浸泡1h；(4)將步驟(3)中浸泡后的芳綸纖維用水洗滌3次，然后在溫度為100℃的烘箱中干燥3h，即得。實施例3：一種武器裝備專用特種纖維，制備方法如下：(1)將芳綸纖維放在丙酮中浸泡24h，然后將芳綸纖維用去離子水洗滌，除去纖維表面的涂層，再在溫度為100℃的烘箱中干燥1h，備用；(2)將鄰苯二甲酸酐用熱水溶解并配成質(zhì)量分數(shù)為0.5％的水溶液，再加入與鄰苯二甲酸酐等質(zhì)量的微晶纖維素，800r/min攪拌10min，備用；(3)將步驟(1)中干燥后的芳綸纖維浸入到步驟(2)的鄰苯二甲酸酐與微晶纖維素的混合液中，在60℃浸泡1h；(4)將步驟(3)中浸泡后的芳綸纖維用水洗滌5次，然后在溫度為120℃的烘箱中干燥2h，即得。實施例4：實施例1制得的武器裝備專用特種芳綸纖維經(jīng)過展絲，以及均勻、平行和挺直排列后，使用改性聚氨酯膠黏劑進行上膠；然后在60-80℃烘干得到芳綸纖維無緯布。所述改性聚氨酯膠黏劑的制備方法如下：(1)槲皮素和巖藻黃質(zhì)以質(zhì)量比10:1混合后，加入槲皮素重量40倍的乙醇，再加入異戊醛，45℃加熱40min，然后加入四甲基丙二胺和N-甲基嗎啉，升溫至65℃，反應(yīng)15h，再升溫至140℃，保持8h，然后冷卻至室溫，即得預(yù)處理后的槲皮素；(2)將二烯丙基硫醚加入聚氨酯膠黏劑水溶液中,攪拌均勻后靜置20min，然后依次加入2-己烯醛、預(yù)處理后的槲皮素、木質(zhì)素磺酸鈣和三乙烯二胺，攪拌均勻，85℃反應(yīng)5h，最后加入二氰二胺，85℃靜置20min，即可。所述異戊醛的用量為槲皮素質(zhì)量的3％，四甲基丙二胺的用量為槲皮素質(zhì)量的0.5％，N-甲基嗎啉的用量為槲皮素質(zhì)量的2.5％；所述聚氨酯膠黏劑水溶液是按質(zhì)量比聚氨酯膠黏劑：水＝1:2的比例制成的；所述二烯丙基硫醚的用量為聚氨酯膠黏劑水溶液質(zhì)量的0.6％,2-己烯醛的用量為聚氨酯膠黏劑水溶液質(zhì)量的2.8％，預(yù)處理后的槲皮素的用量為聚氨酯膠黏劑水溶液質(zhì)量的6％，木質(zhì)素磺酸鈣的用量為聚氨酯膠黏劑水溶液質(zhì)量的2％，三乙烯二胺的用量為聚氨酯膠黏劑水溶液質(zhì)量的0.2％，二氰二胺的用量為聚氨酯膠黏劑水溶液質(zhì)量的0.08％。實施例5：實施例1制得的武器裝備專用特種芳綸纖維經(jīng)過展絲，以及均勻、平行和挺直排列后，使用改性聚氨酯膠黏劑進行上膠；然后在60-80℃烘干得到芳綸纖維無緯布。所述改性聚氨酯膠黏劑的制備方法如下：(1)槲皮素和巖藻黃質(zhì)以質(zhì)量比10:1混合后，加入槲皮素重量30倍的乙醇，再加入異戊醛，40℃加熱60min，然后加入四甲基丙二胺和N-甲基嗎啉，升溫至60℃，反應(yīng)12h，再升溫至120℃，保持7h，然后冷卻至室溫，即得預(yù)處理后的槲皮素；(2)將二烯丙基硫醚加入聚氨酯膠黏劑水溶液中,攪拌均勻后靜置10min，然后依次加入2-己烯醛、預(yù)處理后的槲皮素、木質(zhì)素磺酸鈣和三乙烯二胺，攪拌均勻，80℃反應(yīng)6h，最后加入二氰二胺，80℃靜置15min，即可。所述異戊醛的用量為槲皮素質(zhì)量的2％，四甲基丙二胺的用量為槲皮素質(zhì)量的0.1％，N-甲基嗎啉的用量為槲皮素質(zhì)量的1.5％；所述聚氨酯膠黏劑水溶液是按質(zhì)量比聚氨酯膠黏劑：水＝1:2的比例制成的；所述二烯丙基硫醚的用量為聚氨酯膠黏劑水溶液質(zhì)量的0.3％,2-己烯醛的用量為聚氨酯膠黏劑水溶液質(zhì)量的2.6％，預(yù)處理后的槲皮素的用量為聚氨酯膠黏劑水溶液質(zhì)量的6％，木質(zhì)素磺酸鈣的用量為聚氨酯膠黏劑水溶液質(zhì)量的1％，三乙烯二胺的用量為聚氨酯膠黏劑水溶液質(zhì)量的0.4％，二氰二胺的用量為聚氨酯膠黏劑水溶液質(zhì)量的0.06％。實施例6：實施例1制得的武器裝備專用特種芳綸纖維經(jīng)過展絲，以及均勻、平行和挺直排列后，使用改性聚氨酯膠黏劑進行上膠；然后在60-80℃烘干得到芳綸纖維無緯布。所述改性聚氨酯膠黏劑的制備方法如下：(1)槲皮素和巖藻黃質(zhì)以質(zhì)量比10:1混合后，加入槲皮素重量30倍的乙醇，再加入異戊醛，50℃加熱30min，然后加入四甲基丙二胺和N-甲基嗎啉，升溫至70℃，反應(yīng)10h，再升溫至150℃，保持6h，然后冷卻至室溫，即得預(yù)處理后的槲皮素；(2)將二烯丙基硫醚加入聚氨酯膠黏劑水溶液中,攪拌均勻后靜置30min，然后依次加入2-己烯醛、預(yù)處理后的槲皮素、木質(zhì)素磺酸鈣和三乙烯二胺，攪拌均勻，90℃反應(yīng)3h，最后加入二氰二胺，90℃靜置10min，即可。所述異戊醛的用量為槲皮素質(zhì)量的5％，四甲基丙二胺的用量為槲皮素質(zhì)量的0.8％，N-甲基嗎啉的用量為槲皮素質(zhì)量的3.5％；所述聚氨酯膠黏劑水溶液是按質(zhì)量比聚氨酯膠黏劑：水＝1:2的比例制成的；所述二烯丙基硫醚的用量為聚氨酯膠黏劑水溶液質(zhì)量的0.9％,2-己烯醛的用量為聚氨酯膠黏劑水溶液質(zhì)量的3.5％，預(yù)處理后的槲皮素的用量為聚氨酯膠黏劑水溶液質(zhì)量的8％，木質(zhì)素磺酸鈣的用量為聚氨酯膠黏劑水溶液質(zhì)量的3％，三乙烯二胺的用量為聚氨酯膠黏劑水溶液質(zhì)量的0.5％，二氰二胺的用量為聚氨酯膠黏劑水溶液質(zhì)量的0.1％。實施例7：與實施例4不同的是：所述改性聚氨酯膠黏劑的制備方法如下：(1)槲皮素和巖藻黃質(zhì)以質(zhì)量比10:1混合后，加入槲皮素重量30倍的乙醇，再加入異戊醛，40℃加熱60min，然后加入四甲基丙二胺和N-甲基嗎啉，升溫至60℃，反應(yīng)12h，再升溫至120℃，保持7h，然后冷卻至室溫，即得預(yù)處理后的槲皮素；(2)將二烯丙基硫醚加入聚氨酯膠黏劑水溶液中,攪拌均勻后靜置30min，然后依次加入預(yù)處理后的槲皮素、2-己烯醛、木質(zhì)素磺酸鈣和三乙烯二胺，攪拌均勻，80℃反應(yīng)6h，最后加入二氰二胺，80℃靜置15min，即可。實施例8：與實施例4不同的是：所述改性聚氨酯膠黏劑的制備方法如下：(1)槲皮素和巖藻黃質(zhì)以質(zhì)量比10:1混合后，加入槲皮素重量30倍的乙醇，再加入異戊醛，40℃加熱60min，然后加入四甲基丙二胺和N-甲基嗎啉，升溫至60℃，反應(yīng)12h，再升溫至120℃，保持7h，然后冷卻至室溫，即得預(yù)處理后的槲皮素；(2)將二烯丙基硫醚加入聚氨酯膠黏劑水溶液中,攪拌均勻后靜置10min，然后依次加入木質(zhì)素磺酸鈣、2-己烯醛、預(yù)處理后的槲皮素和三乙烯二胺，攪拌均勻，80℃反應(yīng)6h，最后加入二氰二胺，80℃靜置15min，即可。實施例9：與實施例4不同的是：所述槲皮素的預(yù)處理方法為：槲皮素和巖藻黃質(zhì)以質(zhì)量比5:1混合后，加入槲皮素重量40倍的乙醇，再加入異戊醛、四甲基丙二胺和N-甲基嗎啉，升溫至60℃，反應(yīng)10h，再升溫至150℃，保持8h，然后冷卻至室溫。實施例10：與實施例4不同的是：所述改性聚氨酯膠黏劑的制備過程中不添加二烯丙基硫醚。實施例11：實施例1制得的武器裝備專用特種芳綸纖維經(jīng)過展絲，以及均勻、平行和挺直排列后，使用市售的普通聚氨酯膠黏劑進行上膠；然后在60-80℃烘干得到芳綸纖維無緯布。實施例12：以市售芳綸纖維經(jīng)過展絲，以及均勻、平行和挺直排列后，使用市售的普通聚氨酯膠黏劑進行上膠；然后在60-80℃烘干得到芳綸纖維無緯布。防彈性能測試：按照GA141-2010《警用防彈衣》標準進行測試，以3級為標準，采用79式輕型沖鋒槍，7.62mm鉛芯彈，在515±10m/s的彈速進行測試，合格標準為：防彈芯片不能穿透，且凹陷不能超過25mm。測試結(jié)果見表1。表1防彈性能測試結(jié)果組別穿透層數(shù)(層)凹陷(mm)防彈結(jié)果實施例4613.1防住實施例5816.8防住實施例6715.4防住實施例7613.5防住實施例8714.7防住實施例91121.9防住實施例101122.3防住實施例111121.7防住實施例121223.9防住從表1可以看出，實施例4-6制得的芳綸無緯布防彈性能最好，實施例7-8也較好，實施例9-11采用了本發(fā)明實施例1制得的芳綸纖維為原料，但為采用本發(fā)明所述的改性聚氨酯膠粘劑或所述改性聚氨酯膠粘劑的制備未采用本發(fā)明技術(shù)方案，其防彈性能不及實施例4-8，但優(yōu)于實施例12。耐水性能測試：常溫下，將樣品在水中浸泡60min后進行防彈性能測試，防彈性能測試結(jié)果需符合GA141-2010《警用防彈衣》中的3級標準。測試結(jié)果見表2。表2耐水性能測試結(jié)果組別穿透層數(shù)(層)凹陷(mm)防彈結(jié)果實施例41223.1防住實施例51324.6防住實施例61324.5防住實施例7300穿透實施例8300穿透實施例9300穿透實施例10300穿透實施例11300穿透實施例12300穿透GA141-2010《警用防彈衣》中，耐水測試是常溫下將樣品在水中浸泡30min后進行防彈性能測試，測試結(jié)果需符合3級標準。本發(fā)明是常溫下將樣品在水中浸泡60min后進行防彈性能測試，測試標準更為嚴格。從表2可以看出，只有實施例4-6制得的芳綸無緯布在水中浸泡60min后，防彈性能符合GA141-2010《警用防彈衣》中的3級標準。實施例9和10中2-己烯醛、預(yù)處理后的槲皮素、木質(zhì)素磺酸鈣和三乙烯二胺的加入順序雖然與本發(fā)明技術(shù)方案一致，但實施例9中槲皮素的預(yù)處理，實施例中不添加二烯丙基硫醚，均與本發(fā)明技術(shù)方案不一致，故耐水性能遠遠不及實施例4-6。當(dāng)前第1頁1 2 3