專利名稱：一種熱固性芳綸防彈復(fù)合材料用樹脂組合物的制備方法及應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱固性芳綸防彈復(fù)合材料用樹脂組合物的制備方法，進(jìn)一步地說，是涉及一種改性酚醛樹脂組合物及其制備方法。
背景技術(shù)：
防彈復(fù)合材料是作戰(zhàn)人員必不可少的生命防護(hù)裝備，尤其是防彈頭盔的需求逐年遞增。目前，美國、歐洲等西方發(fā)達(dá)國家已裝備高性能纖維復(fù)合防彈材料，我國高性能纖維復(fù)合材料的研制起步較晚，與國外相比存在一定差距。高性能纖維復(fù)合材料，多采用芳綸織物用熱固性樹脂進(jìn)行粘合，影響高性能纖維復(fù)合材料主要有兩個(gè)因素芳綸織物之間的粘結(jié)強(qiáng)度及熱固性樹脂的韌性。因此，研究提高芳綸織物之間的粘結(jié)強(qiáng)度的技術(shù)，對(duì)于高性能纖維復(fù)合防彈頭盔及防彈板至關(guān)重要。由于目前市場(chǎng)上采用的芳綸復(fù)合材料多采用改性酚醛樹脂，而對(duì)于樹脂而言，合適的韌性及其粘結(jié)強(qiáng)度，對(duì)于提高芳綸復(fù)合材料，起著至關(guān)重要的作用。對(duì)于酚醛樹脂體系，雖然其成型快，成本低，但其本身也具有一定的弱點(diǎn)，如樹脂的韌性低、易發(fā)生脆性斷裂，粘結(jié)強(qiáng)度低、耐溫性差等。因此，如何改善酚醛樹脂的缺點(diǎn)，提高樹脂綜合性能是改善酚醛樹脂的關(guān)鍵。同時(shí)對(duì)于防彈復(fù)合材料而言，樹脂的粘結(jié)強(qiáng)度必須適中，粘結(jié)強(qiáng)度過大易導(dǎo)致樹脂對(duì)纖維布樣束縛，使纖維“塑化”，致使產(chǎn)品易發(fā)生脆性斷裂，而粘結(jié)強(qiáng)度過小，易導(dǎo)致彈片擊穿復(fù)合材料時(shí)，布樣之間的滑移，不利于子彈能力的傳遞，因此復(fù)合材料中的粘結(jié)強(qiáng)度必須適中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決酚醛樹脂存在的缺陷，提供一種芳綸防彈復(fù)合材料用樹脂組合物制備方法，旨在提高現(xiàn)有芳綸防彈復(fù)合材料的防彈性能。本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)技術(shù)目的的本發(fā)明提供的芳綸復(fù)合防彈材料用樹脂組合物，包含以下共混組分a.酚醛樹脂 25% 50%，b.聚乙烯醇縮丁醛溶液30% 60%，c.增韌劑10% 25%，d.增強(qiáng)劑8% 12%, e.偶聯(lián)劑2% 5%，d.熱穩(wěn)定劑1% 5%。本發(fā)明的芳綸復(fù)合防彈材料用樹脂組合物基體樹脂采用酚醛樹脂，樹脂含量為 10% 30%。聚乙烯醇縮丁醛改性酚醛樹脂溶液，它可以改善酚醛樹脂的脆性，提高復(fù)合材料的力學(xué)性能，降低固化速率。本發(fā)明為了提高酚醛樹脂的性能，采用聚乙烯醇縮丁醛(PVB) 進(jìn)行改性，該樹脂可作為安全玻璃的夾層材料，樹脂揮發(fā)份< 1.5%，丁醛基70% 80%， 羥基15% 20%，酸值彡O. 01%。添加量為30% 60%。其中所述的聚乙烯醇縮丁醛溶液是將聚乙烯醇縮丁醛樹脂采用乙醇進(jìn)行溶解，制成10% 15%樹脂溶液，制備過程如下
①分別稱取聚乙烯醇縮丁醛樹脂、乙醇的重量，并計(jì)算總重；②向乙醇溶液中緩慢加入聚乙烯醇縮丁醛樹脂，同時(shí)不斷攪拌；③待聚乙烯醇縮丁醛樹脂完全溶解后，稱取溶液的總重，計(jì)算兩次總重的差值；④向溶液中繼續(xù)添加兩次差值的乙醇重量，充分混勻。合適的韌性對(duì)于提高芳綸防彈復(fù)合材料防彈性能起著至關(guān)重要的作用，它可充分改善酚醛樹脂脆斷，將子彈的能量充分傳遞，達(dá)到分散子彈能量的作用，本發(fā)明采用鄰苯二甲酸二辛酯，添加量為5% 20%。對(duì)于防彈復(fù)合材料而言，樹脂粘結(jié)強(qiáng)度必須適中，粘結(jié)強(qiáng)度過大易導(dǎo)致樹脂對(duì)纖維布樣束縛，使纖維“塑化”，致使產(chǎn)品易發(fā)生脆性斷裂，而粘結(jié)強(qiáng)度過小，彈片擊穿復(fù)合材料板時(shí)，易導(dǎo)致布樣之間的滑移，不利于子彈能力的傳遞。復(fù)合材料板中的粘結(jié)強(qiáng)度必須適中。為了提高酚醛樹脂的粘結(jié)強(qiáng)度，本發(fā)明采用添加合適劑量環(huán)氧樹脂的方案提高酚醛樹脂的粘結(jié)強(qiáng)度，其中環(huán)氧樹脂的環(huán)氧當(dāng)量160 300g/eq，揮發(fā)份彡2. 0%，添加量為8% 12%。由于芳綸纖維極性相對(duì)于樹脂體系而言，其極性相對(duì)較弱，為了使得樹脂體系充分附著于織物表面，充分發(fā)揮各組分自身的作用，本發(fā)明采用添加硅烷偶聯(lián)劑方案，以提高樹脂與纖維的親和力，添加量為2% 5%。為了本發(fā)明的改性酚醛樹脂具有耐候性能，保證材料具有良好的耐氧化性及耐高溫性，以滿足防彈復(fù)合材料的耐候性要求，本發(fā)明采用磷酸作為抗氧劑，添加量為1% 5%，其主要作用是磷酸與酚醛樹脂反應(yīng)生成的磷改性酚醛樹脂在氧化性介質(zhì)中具有優(yōu)異的耐候性。試驗(yàn)證明，本發(fā)明的芳綸防彈復(fù)合材料用樹脂組合物克服了現(xiàn)用技術(shù)的缺陷，得到了防彈性能優(yōu)異的芳綸防彈復(fù)合材料。增韌劑、增強(qiáng)劑的添加，可明顯改善酚醛樹脂的柔韌性及粘結(jié)性，偶聯(lián)劑的添加充分改善了織物與樹脂間的附著力，從而可以有效地鈍化子彈的沖擊力，經(jīng)打靶試驗(yàn)證明，采用該樹脂組合物制備的芳綸防彈復(fù)合材料防彈性能優(yōu)異， 安全裕度高，可明顯提高作戰(zhàn)人員的安全可靠性。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明實(shí)施例中采用的防彈性能測(cè)試，按照美國司法部NIJ0101. 04標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，旨在測(cè)試采用本發(fā)明的熱固性芳綸防彈復(fù)合材料用樹脂組合物制成的防彈復(fù)合材料的抗彈性能。下面結(jié)合實(shí)施例，進(jìn)一步說明本發(fā)明。原料芳綸織物，荷蘭阿克蘇公司，牌號(hào)T750，面密度460g/m2 ；聚乙烯縮丁醛(PVB)，江西省宏豐塑膠有限公司，做安全玻璃夾層材料，樹脂揮發(fā)份彡I. 5 %，丁醛基75. 5 % 78. 5 %，羥基18 % 20 %，酸值 (O. 008% ；鄰苯二甲酸二辛酯，連云港億寶化工有限公司，密度O. 981 O. 986g/m3 ；環(huán)氧樹脂(E51)，濟(jì)南易盛有限公司，環(huán)氧當(dāng)量184 210g/eq，揮發(fā)份彡2.0% ；硅烷偶聯(lián)劑，丹陽市晨光偶聯(lián)劑有限公司生產(chǎn)，牌號(hào)為KH570，化學(xué)名稱為γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷；工業(yè)乙醇和磷酸，北京化學(xué)試劑公司，工業(yè)級(jí)。實(shí)施例I首先分別稱取IlOg聚乙烯醇縮丁醛樹脂及890g乙醇，向乙醇溶液中緩慢加入聚乙烯醇縮丁醛樹脂并不斷攪拌，待聚乙烯醇縮丁醛樹脂完全溶解后，稱取溶液的總重，計(jì)算兩次總重的差值，并向溶液中繼續(xù)添加兩次差值的乙醇重量，充分混勻，制成11%的聚乙烯醇縮丁醛樹脂溶液備用。 稱取250g酚醛樹脂、500g上述聚乙烯縮丁醛溶液樹脂溶液、IOOg鄰苯二甲酸二辛酯、IOOg環(huán)氧樹脂、30g硅烷偶聯(lián)劑及20g磷酸，加入燒杯中充分混勻，即得改性樹脂溶液。將上述改性樹脂溶液均勻的涂于芳綸織物表面，待樹脂晾干后，將預(yù)浸料裁切成 300mmX 300mm正方形，并將17層布樣層疊，在壓力試驗(yàn)機(jī)上層壓，設(shè)定預(yù)壓壓力為IMPa，連續(xù)放氣3 5次后，設(shè)定壓力為12MPa，模壓溫度為130°C，保持30min冷卻取出。用uzi沖鋒槍、9mm巴彈(鉛心彈)按美國司法部NIJ0101.04標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試。進(jìn)行抗彈性能測(cè)試，其結(jié)果見表I。實(shí)施例2將實(shí)施例I中的酚醛樹脂改為500g，聚乙烯縮丁醛溶液樹脂溶液改為300g，其余條件與實(shí)施例I相同。用uzi沖鋒槍、9mm巴彈(鉛心彈)按美國司法部NIJ0101. 04標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試。進(jìn)行抗彈性能測(cè)試，其結(jié)果見表I。實(shí)施例3將實(shí)施例I中酚醛樹脂改為300g，聚乙烯縮丁醛溶液樹脂溶液改為420g，鄰苯二甲酸二辛酯改為150g,環(huán)氧樹脂改為80g,其余條件與實(shí)施例I相同。用uzi沖鋒槍、9mm巴彈(鉛心彈)按美國司法部NIJ0101.04標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試。進(jìn)行抗彈性能測(cè)試，其結(jié)果見表I。實(shí)施例4將實(shí)施例I中聚乙烯醇縮丁醛溶液改為400g，鄰苯二甲酸二辛酯改為150g，硅烷偶聯(lián)劑改為50g,磷酸改為50g,其余條件與實(shí)施例I相同。用uzi沖鋒槍、9mm巴彈(鉛心彈)按美國司法部NIJ0101.04標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試。進(jìn)行抗彈性能測(cè)試，其結(jié)果見表I。比較例I將實(shí)施例I中的酚醛樹脂改為lOOOg，其它聚乙烯醇縮丁醛溶液、鄰苯二甲酸二辛酯、環(huán)氧樹脂、娃燒偶聯(lián)劑、磷酸均改為Og,其余條件與實(shí)施例I相同,用uzi沖鋒槍、9_巴彈(鉛心彈)按美國司法部NIJ0101.04標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試。進(jìn)行抗彈性能測(cè)試，其結(jié)果見表I。比較例2將實(shí)施例I中酚醛樹脂改為280g，硅烷偶聯(lián)劑改為0g，其余條件與實(shí)施例I相同， 用uzi沖鋒槍、9mm巴彈(鉛心彈)按美國司法部NIJ0101. 04標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試。進(jìn)行抗彈性能測(cè)試，其結(jié)果見表I。比較例3將實(shí)施例I中的酚醛樹脂改為350g，環(huán)氧樹脂改為0g，其余條件與實(shí)施例I相同， 用uzi沖鋒槍、9mm巴彈(鉛心彈)按美國司法部NIJ0101. 04標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試。進(jìn)行抗彈性能測(cè)試，其結(jié)果見表I。比較例4
將實(shí)施例I中的酚醛樹脂改為350g，鄰苯二甲酸二辛酯改為0g，其余條件與實(shí)施例I相同，用uzi沖鋒槍、9mm巴彈(鉛心彈)按美國司法部NIJ0101. 04標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試。進(jìn)行抗彈性能測(cè)試，其結(jié)果見表I。表I制備復(fù)合材料的防彈性能對(duì)比表
權(quán)利要求
1. 一種熱固性芳綸防彈復(fù)合材料用樹脂組合物的制備方法，其特征在于由以下組分組成酚醛樹脂25% 50%聚乙烯醇縮丁醛溶液30% 60%增韌劑10% 25%增強(qiáng)劑8% 12%偶聯(lián)劑2% 5%熱穩(wěn)定劑1% 5%根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種熱固性芳綸防彈復(fù)合用材料用樹脂組合物的制備方法，
2.其特征在于所述的聚乙烯醇縮丁醛溶液，添加量為30 % 60 %。
3.根據(jù)權(quán)利要求I及2所述的一種熱固性芳綸防彈復(fù)合材料用樹脂組合物的制備方法，其特征在于所述的聚乙烯縮丁醛溶液是將聚乙烯縮丁醛樹脂采用乙醇進(jìn)行溶解，制成 10% 15%的樹脂溶液，制備過程如下①分別稱取聚乙烯醇縮丁醛樹脂、乙醇的重量，并計(jì)算總重；②向乙醇溶液中緩慢加入聚乙烯醇縮丁醛樹脂，同時(shí)不斷攪拌；③待聚乙烯醇縮丁醛樹脂完全溶解后，稱取溶液的總重，計(jì)算兩次總重的差值；④向溶液中繼續(xù)添加兩次差值的乙醇重量，充分混勻。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的聚乙烯醇縮丁醛，其特征在于聚乙烯醇縮丁醛為安全玻璃夾層材料的樹脂，聚乙烯醇縮丁醛樹脂揮發(fā)份< 1.5%，丁醛基70 % 80 %，羥基15 % 20%，酸值彡 O. OlVo0
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種熱固性芳綸防彈復(fù)合材料用樹脂組合物的制備方法，其特征在于所述的增韌劑為鄰苯二甲酸二辛酯，添加量為5% 20%。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種熱固性芳綸防彈復(fù)合材料用樹脂組合物制備方法，其特征在于所述的增強(qiáng)劑為環(huán)氧樹脂，環(huán)氧當(dāng)量160 300g/eq，揮發(fā)份< 2. O %，添加量為 8% 12%。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種熱固性芳綸防彈復(fù)合材料用樹脂組合的物制備方法，其特征在于所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑，添加量為2% 5%。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種熱固性芳綸防彈復(fù)合材料用樹脂組合物的制備方法，其特征在于所述的熱穩(wěn)定劑為磷酸，添加量為1% 5%。
9.上述權(quán)利要求I 9的任何一項(xiàng)所述樹脂組合物在芳綸防彈復(fù)合材料領(lǐng)域應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種熱固性芳綸防彈復(fù)合材料用樹脂組合物的制備方法，涉及樹脂改性領(lǐng)域。所述的樹脂組合物包含a.酚醛樹脂25％～50％，b.聚乙烯醇縮丁醛溶液30％～60％，c.增韌劑10％～25％，d.增強(qiáng)劑8％～12％。此外采用硅烷偶聯(lián)劑促進(jìn)樹脂與織物的相容性，提高樹脂與織物間的附著力，添加量為2％～5％。并采用磷酸作為熱穩(wěn)定劑提高樹脂的耐候性，添加量為1％～5％。并將各組分按照合適配比混合后制得改性酚醛樹脂體系，制備的改性酚醛樹脂韌性較高、粘結(jié)強(qiáng)度適中、抗老化性能優(yōu)良及穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)打靶試驗(yàn)證明，采用該樹脂組合物制備的芳綸防彈復(fù)合材料防彈性能優(yōu)異，安全裕度高，可明顯提高作戰(zhàn)人員的安全可靠性。
文檔編號(hào)C08L63/00GK102604320SQ20121003618
公開日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月17日
發(fā)明者傅麗強(qiáng), 劉元坤, 劉勝, 呂攀珂, 吳中偉, 左向春, 張靜, 方心靈, 梁立, 潘智勇, 王瑞嶺, 白海燕, 趙耀, 高虹, 黃繼慶 申請(qǐng)人:北京雷特新技術(shù)實(shí)業(yè)公司