一种自修复防弹无纬布及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种自修复防弹无纬布及其制备方法，包括超高分子量聚乙烯纤维作为骨架，还包括填充树脂，所述填充树脂填充在所述骨架中；所述填充树脂中包括基体树脂和均匀分散在所述基体树脂中的自修复成分，所述自修复成分为负载有固化剂的纤维素，所述固化剂负载于所述纤维素的孔道结构中；将所述超高分子量聚乙烯纤维与所述填充树脂进行热压制得自修复防弹无纬布；多层自修复防弹无纬布热压可制成防弹衣材料。本发明专利技术的自修复防弹无纬布具有多次修复功能，且自修复后的防弹性能较好。且自修复后的防弹性能较好。

A self repairing bulletproof weft free cloth and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种自修复防弹无纬布及其制备方法


[0001]本专利技术涉及高分子材料
，具体涉及一种自修复防弹无纬布及其制备方法。

技术介绍

[0002]防弹无纬布是制备防弹制品的主要材料之一，一般由超高分子量聚乙烯纤维和树脂构成。防弹无纬布的防弹作用主要表现在通过防弹材料消耗释放弹头的动能并将弹体碎裂后形成的破片弹开。理论上作用机理为：子弹击中织物材料后会在弹着点区域产生径向振动波，并通过材料沿着纤维轴向高速扩散，当振动波到达纤维交织点时，一部分波将沿着原先的纤维传递到交织点的另一边，再一部分转移到与之交织的纤维内部，还有一部分沿着原先的纤维反射回去并形成反射波。无纬布的基体材料超高分子量聚乙烯纤维为具有较多交织点的机织物，受弹击后，子弹动能可通过交织点上的纤维相互作用得以传递，从而使得子弹或弹片的冲击力能在较大区域内吸收，产生较好的防弹作用。在受子弹冲击时，无纬布的纤维会迅速把子弹的冲击波能量沿纤维轴向扩展开，树脂的变形可吸收一部分子弹的冲击波，且无纬布层间的树脂会使子弹冲击波沿防弹制品厚度方向传递。因此，防弹无纬布在防弹时，不仅需要高强度的超高分子量聚乙烯纤维，也需要高强度的树脂以及能传递子弹冲击波的介质。
[0003]然而，现有技术中的防弹无纬布也有其固有的缺点，例如冲击韧性不佳，不具备自修复功能，当受到的外部撞击力时，防弹无纬布容易出现开裂，一旦当其表面或内部产生裂纹，裂纹在应力作用下会慢慢扩展，导致无纬布内部裂纹的产生，最终导致无纬布材料整体的破裂失效。
[0004]因此，急需开发一种具有自修复功能的防弹无纬布。

技术实现思路

[0005]为了解决无纬布出现破损时难以修复或修复成本高的技术问题，而提供一种自修复防弹无纬布及其制备方法。本专利技术的防弹无纬布具有自修复功能。
[0006]一种自修复防弹无纬布，包括超高分子量聚乙烯纤维作为骨架，还包括填充树脂，所述填充树脂填充在所述骨架中；
[0007]所述填充树脂中包括基体树脂和均匀分散在所述基体树脂中的自修复成分，所述自修复成分为负载有固化剂的纤维素，所述固化剂负载于所述纤维素的孔道结构中。
[0008]进一步地，所述填充树脂占所述自修复防弹无纬布重量的5
‑
30％，优选为 15
‑
25％。当无纬布中树脂含量在15
‑
25％时，树脂能够较好地披覆UHMWPE纤维并填充与纤维中，由于实际防弹无纬布制品是将多层填充了树脂后的 UHMWPE纤维按角度进行层间复合，填充树脂同时起到胶黏剂的作用，在该树脂含量范围内层间黏合较好，层与层之间的强度较高，在受到子弹冲击时纤维和树脂协同作用较好，整体防弹能力较高；而当树脂含量低于15％时，树脂不能很好地披覆纤维，层间黏合较差，束缚力过小，在受到子弹冲击时纤维易
被子弹挤向两边，子弹从纤维孔隙穿过并分层，防弹性能较差；而当树脂含量高于25％时，较高的树脂含量束缚了UHMWPE纤维拉伸性能的发挥，且纤维层间剥离强度过大，当受到子弹冲击时纤维会大量剪切断裂，从而降低防弹性能。
[0009]进一步地，所述超高分子量聚乙烯纤维的分子量高于100万；所述基体树脂为环氧树脂
‑
脲醛树脂；所述纤维素为丝瓜络纤维粉，粒径范围50μm
‑
2mm；所述固化剂为脂肪族多元胺，如乙二胺、三乙胺、三乙醇胺、二乙烯三胺、多乙烯多胺等。
[0010]再进一步地，所述环氧树脂
‑
脲醛树脂中环氧树脂占10
‑
20wt％，所述自修复成分在所述填充树脂中占5
‑
10wt％。
[0011]进一步地，所述填充树脂的制备方法包括如下步骤：
[0012](1)将环氧树脂、尿素、甲醛、以及水投料，调节反应系的pH为碱性，在65
‑
75℃下搅拌反应2
‑
3h得到环氧树脂
‑
脲醛树脂预聚体溶液；
[0013](2)准备丝瓜络纤维粉与固化剂加入到水热反应釜中，加热到80
‑
120℃下保持至少30min，使固化剂在高温产生的高压作用下进入到丝瓜络纤维的孔道结构中得到自修复成分，所述自修复成分为负载有固化剂的丝瓜络纤维，所述固化剂负载于所述丝瓜络纤维的孔道结构中；
[0014](3)将所述环氧树脂
‑
脲醛树脂预聚体溶液与所述自修复成分进行混合，混合的过程中先调节体系2＜pH＜3反应1
‑
2h，再调节体系5≤pH≤6使反应终止，冷却、过滤、干燥后得到填充树脂。
[0015]再进一步地，步骤(1)中所述环氧树脂、尿素、甲醛、以及按照质量比 (5
‑
20):(2
‑
4):(4
‑
10):100进行投料；步骤(1)中所述碱性的pH＝8.2
‑
8.8；
[0016]步骤(2)中所述固化剂与所述丝瓜络纤维粉的质量比(5
‑
30％):(70
‑
95％)；
[0017]步骤(3)中所述混合的速率为90
‑
120rpm、混合的时间为2
‑
3h，混合速率过低则自修复成分无法均匀分散在树脂中，混合速率过高，导致剪切热过大，可能会导致树脂中的残余尿素引发环氧固化，选择上述混合速率较为合适。
[0018]本专利技术另一方面提供上述自修复防弹无纬布的制备方法：将所述超高分子量聚乙烯纤维与所述填充树脂进行热压制得自修复防弹无纬布，所述热压的温度为 120
‑
125℃，热压的压力为15
‑
20MPa，热压的时间为20
‑
30min，每隔5min泄压排气2
‑
3s。在实际制作防弹衣时，将多层自修复防弹无纬布按照一定正交角度排布后进行热压复合即可。
[0019]有益技术效果：
[0020](1)与常规将自修复微胶囊埋入树脂内相比，无须制备自修复微胶囊，本专利技术直接将环氧树脂改性脲醛树脂作为无纬布填充树脂的基体树脂，将固化剂负载于丝瓜络纤维的孔道结构中，简化制备工艺，提高了生产效率；且无须使用十二烷基苯磺酸钠等制备微胶囊的乳化剂等，降低了生产成本。
[0021](2)常规的自修复微胶囊中，自修复的芯材成分仅位于胶囊内，含量有限，自修复的范围小，且受到乳化剂等的稀释作用，修复的时间较慢。本专利技术直接将环氧树脂分散在脲醛树脂中，自修复的范围更大，且无乳化剂的稀释作用，自修复的时间更快，效率更高。
[0022](3)常规的自修复微胶囊，一旦微胶囊破裂，胶囊内所有自修复成分全部流出，修复后该胶囊即失效，因而只具有一次性修复功能。本专利技术中，固化剂位于基体树脂的丝瓜络纤维的微管孔道结构中，当无纬布受到外力冲击时，在外力的挤压作用下，部分固化剂从微
管孔道结构的端口处缓慢释放出，与破裂处基体树脂中的环氧树脂发生反应，即可完成修复，修复过程简单；微管本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自修复防弹无纬布，其特征在于，包括超高分子量聚乙烯纤维作为骨架，还包括填充树脂，所述填充树脂填充在所述骨架中；所述填充树脂中包括基体树脂和均匀分散在所述基体树脂中的自修复成分，所述自修复成分为负载有固化剂的纤维素，所述固化剂负载于所述纤维素的孔道结构中。2.根据权利要求1所述的一种自修复防弹无纬布，其特征在于，所述填充树脂占所述自修复防弹无纬布重量的5
‑
30％。3.根据权利要求1所述的一种自修复防弹无纬布，其特征在于，所述超高分子量聚乙烯纤维的分子量高于100万；所述基体树脂为环氧树脂
‑
脲醛树脂；所述纤维素为丝瓜络纤维粉，粒径范围50μm
‑
2mm；所述固化剂为脂肪族多元胺，如乙二胺、三乙胺、三乙醇胺、二乙烯三胺、多乙烯多胺等。4.根据权利要求3所述的一种自修复防弹无纬布，其特征在于，所述环氧树脂
‑
脲醛树脂中环氧树脂占10
‑
20wt％，所述自修复成分在所述填充树脂中占5
‑
10wt％。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的一种自修复防弹无纬布，其特征在于，所述填充树脂的制备方法包括如下步骤：(1)将环氧树脂、尿素、甲醛、以及水投料，调节反应系的pH为碱性，在65
‑
75℃下搅拌反应2
‑
3h得到环氧树脂
‑
脲醛树脂预聚体溶液；(2)准备丝瓜络纤维粉与固化剂加入到水热反应釜中，加热到80
‑
120℃下保持至...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪民，向萌，鲁彤，李桂林，
申请(专利权)人：江苏东润安全科技有限公司，
类型：发明
国别省市：