一种树脂基聚乙烯毡防刺复合材料

摘要

本发明公开了种高强韧聚乙烯纤维毡增强树脂基防刺复合材料,利用增强材料超高分子量聚乙烯纤维的高强度、高模量,基体环氧树脂或其他热固性树脂固化后的高硬度共同抵抗刀具的穿刺,采用超高分子量聚乙烯纤维织造的聚乙烯纤维毡纤维排列方式呈三维非规则排列,其单位面积或体积纤维含量均匀,对比聚乙烯纤维机织布具有更好的纤维均匀分散性,制备的防刺复合材料纤维含量分布均匀。本发明涉及的超高分子量聚乙烯纤维毡增强树脂基防刺复合材料,采用8~25层热固性树脂浸渍超高分子量聚乙烯纤维毡片材的叠合结构,叠合结构面密度小于10000g/m。本发明结构强度和硬度高,具有韧性强,重量轻,防刺效果好等优点。

权利要求

1.一种树脂基聚乙烯毡防刺复合材料，其特征在于：采用n层叠合结构，n为8～25的自然数，单层为树脂基体浸渍超高分子量聚乙烯纤维毡片材的浸胶织物，叠合结构面密度小于10000g/m2，所述的n层树脂基体浸渍超高分子量聚乙烯纤维毡片材的浸胶织物，所述树脂基体为热固性树脂，为环氧树脂、乙烯基树脂、不饱和聚酯树脂、酚醛树脂的任意一种，所述的树脂基体浸渍超高分子量聚乙烯纤维毡片材的浸胶织物的纤维排列方式呈三维非规则排列，单丝长度50～200mm之间，毡面密度均匀，同种规格超高分子量聚乙烯纤维毡面密度偏差小于100g/m2，不同规格超高分子量聚乙烯纤维毡面密度介于100～600g/m2之间。

说明书

一种树脂基聚乙烯毡防刺复合材料

技术领域

[0001] 本发明涉及装甲防护材料技术领域，具体为一种树脂基聚乙烯毡防刺复合材料。

背景技术

[0002] 在人体防护领域，非金属复合材料由于质量轻，随形性好，穿着舒适，制备的柔性防护服已取代金属材质防刺服、防弹服、防弹防刺服等硬质及半硬质防护服。

[0003] 超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)，又称高强高模聚乙烯纤维，是目前比强度和比模量最高的纤维之一，其强度超过了优质钢丝15倍，比普通芳纶高30％以上，它的耐高速冲击能量吸收及应力波传递远优于其他高性能纤维，故超高分子量聚乙烯纤维70％用于防弹衣、防弹头盔、军用设施和设备的防弹装甲、航空航天等军事领域。

[0004] 对于超高分子量聚乙烯纤维用于防刺领域并无多见。用于防刺材料的高性能纤维多采用芳纶纤维制备而成。如中国专利CN200920128917.4首次采用芳纶纤维布增强环氧树脂制备防刺热固性复合材料，采用环氧树脂和聚酰胺按比例2∶1～2∶1.2的比例涂胶，80～100℃温度范围内加压固化。中国专利CN 01210108064.4发明了一种芳纶纤维增强树脂基防刺复合材料，采用了芳纶平纹、无皱褶经编织织物浸胶，然后叠层组合成防刺材料单元。

[0005] 超高分子量聚乙烯纤维表面受自身材料特性限制，其表面是化学惰性的，纤维表面能极低，与有机溶液及其固化物的相容性很差，未处理的超高分子量聚乙烯纤维在环氧基体中的单丝拔出强度小于0.5MPa，这是高性能聚乙烯纤维应用于防刺复合材料的局限所在。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于提供一种树脂基聚乙烯毡防刺复合材料，以解决上述背景技术中提出的问题。

[0007] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种树脂基聚乙烯毡防刺复合材料，采用n层叠合结构，n为8～25的自然数，单层为树脂基体浸渍超高分子量聚乙烯纤维毡片材的浸胶织物，叠合结构面密度小于10000g/m2，所述的树脂基体浸渍超高分子量聚乙烯纤维毡片材中浸胶织物的质量含量为20～50％，所述的n层树脂基体浸渍超高分子量聚乙烯纤维毡片材的浸胶织物，各层片材材质、结构彼此独立，所述树脂基体为热固性树脂，为环氧树脂、乙烯基树脂、不饱和聚酯树脂、酚醛树脂的任意一种，所述的树脂基体浸渍超高分子量聚乙烯纤维毡片材的浸胶织物的纤维排列方式呈三维非规则排列，单丝长度50～200mm之间，毡面密度均匀，同种规格超高分子量聚乙烯纤维毡面密度偏差小于100g/m2，不同规格超高分子量聚乙烯纤维毡面密度介于100～600g/m2之间。

[0008] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明在超高分子量聚乙烯纤维表面处理的基础上，控制合理的胶含量，使得纤维完全被树脂胶液包覆，限制纤维移动。本发明采用毡状纤维形态出于三种目的：一是利用了纤维的三维不规则性，最大限度的约束限制刀刺的移动；二是利用了纤维毡状形态的吸胶特性，使得基体树脂胶液完全包覆纤维，限制纤维的移动，克服聚乙烯纤维表面界面粘结性差的缺点；三是纤维毡比机织布更具成本优势。利用超高分子量聚乙烯纤维的高强度高模量和热固性树脂高硬度抵抗刀具的穿刺，将超高分子量聚乙烯纤维毡和基体树脂加工的单层浸胶织物，根据防护能力设计叠合层数，叠合并约束各层，得到具有一定柔性的整体结构防刺复合材料。

具体实施方式

[0009] 下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0010] 下面结合实施例以面积为0.15m2的材料为例对本发明提出的技术方案进行进一步说明，但不作为对技术方案的限制。任何一种可以实现本发明的技术方法均构成本发明涉及技术方案的一部分。

[0011] 实施例一

[0012] 将表面处理过的超高分子量聚乙烯纤维，纤维处理方法包括等离子体处理、电晕放电处理法、化学溶剂法中的一种或多种，经过切断、纺纱、针刺等多道工序，制备面密度为200g/m2的聚乙烯纤维毡作为增强材料，采用双酚A型环氧树脂作为基体材料，制备的浸胶聚乙烯纤维毡防刺复合材料纤维质量含量35.1％，单片面密度570g/m2。

[0013] 15层同尺寸片材叠合并周边约束，得到本发明涉及的具有叠层结构的防刺复合材料，面密度8550g/m2，可以有效防护24J《GA 68-2008》中标准刀具的穿刺。

[0014] 实施例二

[0015] 将表面处理过的超高分子量聚乙烯纤维，纤维处理方法包括等离子体处理、电晕放电处理法、化学溶剂法中的一种或多种，经过切断、纺纱、针刺等多道工序，制备面密度为300g/m2的聚乙烯纤维毡作为增强材料，采用双酚A型环氧树脂作为基体材料，制备的浸胶聚乙烯纤维毡防刺复合材料纤维质量含量36.7％，单片面密度818g/m2。

[0016] 11层同尺寸片材叠合并周边约束，得到本发明涉及的具有叠层结构的防刺复合材料，面密度8998g/m2，可以有效防护24J《GA 68-2008》中标准刀具的穿刺。

[0017] 实施例三

[0018] 将表面处理过的超高分子量聚乙烯纤维，纤维处理方法包括等离子体处理、电晕放电处理法、化学溶剂法中的一种或多种，经过切断、纺纱、针刺等多道工序，制备面密度为400g/m2的聚乙烯纤维毡作为增强材料，采用双酚A型环氧树脂作为基体材料，制备的浸胶聚乙烯纤维毡防刺复合材料纤维质量含量37.3％，单片面密度1072g/m2。

[0019] 9层同尺寸片材叠合并周边约束，得到本发明涉及的具有叠层结构的防刺复合材料，面密度9651g/m2，可以有效防护24J《GA 68-2008》中标准刀具的穿刺。

[0020] 实施例四

[0021] 将表面处理过的超高分子量聚乙烯纤维，纤维处理方法包括等离子体处理、电晕放电处理法、化学溶剂法中的一种或多种，经过切断、纺纱、针刺等多道工序，制备面密度为200g/m2的聚乙烯纤维毡作为增强材料，采用乙烯基酯树脂作为基体材料，制备的浸胶聚乙烯纤维毡防刺复合材料纤维质量含量35.8％，单片面密度559g/m2。

[0022] 15层同尺寸片材叠合并周边约束，得到本发明涉及的具有叠层结构的防刺复合材料，面密度8380g/m2，可以有效防护24J《GA 68-2008》中标准刀具的穿刺。

[0023] 实施例五

[0024] 将表面处理过的超高分子量聚乙烯纤维，纤维处理方法包括等离子体处理、电晕放电处理法、化学溶剂法中的一种或多种，经过切断、纺纱、针刺等多道工序，制备面密度为300g/m2的聚乙烯纤维毡作为增强材料，采用乙烯基酯树脂作为基体材料，制备的浸胶聚乙烯纤维毡防刺复合材料纤维质量含量37.0％，单片面密度811g/m2。

[0025] 11层同尺寸片材叠合并周边约束，得到本发明涉及的具有叠层结构的防刺复合材料，面密度8919g/m2，可以有效防护24J《GA 68-2008》中标准刀具的穿刺。

[0026] 实施例六

[0027] 将表面处理过的超高分子量聚乙烯纤维，纤维处理方法包括等离子体处理、电晕放电处理法、化学溶剂法中的一种或多种，经过切断、纺纱、针刺等多道工序，制备面密度为400g/m2的聚乙烯纤维毡作为增强材料，采用乙烯基酯树脂作为基体材料，制备的浸胶聚乙烯纤维毡防刺复合材料纤维质量含量37.4％，单片面密度1070g/m2。

[0028] 9层同尺寸片材叠合并周边约束，得到本发明涉及的具有叠层结构的防刺复合材2
料，面密度9630g/m，可以有效防护24J《GA 68-2008》中标准刀具的穿刺。

[0029] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。