CN102220688A - 一种三维正交机织物防刺材料及其制备方法 - Google Patents

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邱夷平
辛丹维
时雨
程司辰
赵剑蒙
姚澜
李莺
柯倩兰
钟艳玲
孙一丹
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Abstract

本发明涉及一种三维正交机织物防刺材料及其制备方法，该材料包括：三维正交机织物和分布于机织物表面或内部的剪切增稠液体；制备包括：在三维正交机织物上复合剪切增稠液体，待浸润后，去除过量液体；之后取出置于室温下晾干，然后去除乙醇，即得三维正交机织物防刺材料。本发明的三维正交机织物防刺材料不仅保留了柔性防刺材料柔韧性好，轻质，舒适性好等优点，也大幅度提高了防穿刺能力。

Description

一种三维正交机织物防刺材料及其制备方法
技术领域
本发明属防刺材料技术领域，特别是涉及一种三维正交机织物防刺材料及其制备方法。
背景技术
防刺服根据主体防刺材料的刚柔性，可以将防刺服分为硬性、半硬性和柔性3类。由于防刺个体装甲要确保穿着者在执行公务时的活动不受太大限制。硬性和半硬性防刺服虽然防穿透性能优异，但其重量和刚性对于人体活动有较大的影响且舒适性差；而柔性防刺服因其较好的柔韧性，且较为隐蔽，可以日常穿着，成为近几年的研究重点。由于刀刺是一个低速持续的过程，材料的抗剪切强度越大，刀尖变形越快速，越能阻止锐器继续向前行进，达到防护的目的。尽管柔性防刺服具有柔韧性好，舒适性好等优点，但也存在防穿透性能相对较差等缺点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种三维正交机织物防刺材料及其制备方法，该三维正交机织物防刺材料不仅保留了柔性防刺材料柔韧性好，轻质，舒适性好等优点，也大幅度提高了防穿刺能力。
本发明的一种三维正交机织物防刺材料，该材料包括：三维正交机织物和分布于机织物表面或内部的剪切增稠液体，其中三维正交机织物与剪切增稠液体的质量比为95-97∶3。
所述的纳米氧化物颗粒为二氧化硅(SiO2)，其粒径为10nm。
所述的三维正交机织物选用高强度、高模量、低密度和高耐磨性的有机合成纤维芳香族聚酰胺纤维作为原料，但不限于此种纤维；聚酰胺纤维主链结构具有高度的规整性，大分子以充分舒展的状态存在，它具有低密度、耐高温、防火、耐化学药品和极高的力学性能和耐疲劳性能，由于其综合性能优异，从而成为理想的防刺材料用纤维。
采用三维正交织造技术，由这种技术得到的三维织物中，经纬纱充分伸直，使织物具有优异的力学性能。此外，由于三维正交织物中，厚度方向的纱线存在，可显著提高织物的拉伸、剪切和抗冲击性。
本发明的一种三维正交机织物防刺材料的制备方法，包括：
在三维正交机织物上复合剪切增稠液体，待浸润后，去除过量液体；之后取出置于室温下晾干，然后去除乙醇，即得三维正交机织物防刺材料。
所述的复合方式为浸渍或涂覆。
作为优选方式采用压辊挤压方式去除过量液体。
所述的三维正交机织物防刺材料最后用膜塑封。
所述的剪切增稠液体为一种处在固液混合状态的纳米粒子溶剂，由聚乙二醇(PEG)和悬浮在其中的坚硬粒子组成。其中聚乙二醇是一种应用广泛的无毒液体，能承受的温度范围很广，是非常理想的作为溶剂的基质。而且由于它是有机物，不溶于水，因此不用担心在下雨或涉水后会溶解和消失。优选的坚硬粒子为非常坚硬的纳米氧化硅颗粒。当这种流动性很强的液体和坚硬的颗粒结合后，就能形成一种性能不同寻常的材料。当运动缓慢时，硬质粒子能够到处运动，因此剪切增稠液体呈现的是液态；但当运动迅速时，硬质粒子互相碰撞，阻碍了彼此的运动，液体的变成了异常坚固的固体。
所述的剪切增稠液体的制备方法，如下：
(1)将纳米颗粒二氧化硅(SiO2)分散于乙醇中，用超声波震荡处理30分钟-1小时，得到悬浮液；
(2)在分散介质聚乙二醇中，边搅拌边加入上述悬浮液，超声波震荡后，再置于真空干燥箱中放置24-36小时，得到稳定的分散体系。
所述的悬浮液中SiO2的质量分数为30％。
所述的聚乙二醇为PEG200。
所述真空干燥箱的温度为25℃。
本发明根据现有柔性防刺服的缺点和不足，提出了新型三维正交机织物增强液体防刺材料的新思路，把三维正交机织物和剪切增稠液体相结合，不仅保留了柔性防刺材料柔韧性好，舒适性好等优点，也大幅度提高了防穿刺能力，同时也为未来防刺服的研制提供了新的方向。
有益效果
本发明的三维正交机织物防刺材料不仅保留了柔性防刺材料柔韧性好，轻质，舒适性好等优点，也大幅度提高了防穿刺能力。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
一种三维正交机织物防刺材料，该材料包括：三维正交机织物和分布于材料表面或内部的剪切增稠液体，其中三维正交机织物与剪切增稠液体的质量比为97∶3。
一种三维正交机织物防刺材料的制备方法，包括：
(1)三维机织工艺
选用杜邦公司生产的kevlar129纤维在三维正交织机上织造。预制件经纬密为10根/cm，五层经纱，六层纬纱，并将其制成尺寸规格为10cm×10cm的试样备用；
(2)剪切增稠液体的配置
(a)将纳米颗粒二氧化硅(SiO2)分散于乙醇中，用超声波震荡处理30分钟，得悬浮液；
其中悬浮液中SiO2的质量分数为30％；
(b)在分散介质PEG200中，边搅拌边加入上述悬浮液，超声波震荡后，再置于25℃的真空干燥箱中放置24小时，得到稳定的分散体系；
(3)三维正交机织物增强液体防刺材料的制备将三维织物浸渍于上述制备的剪切增稠液体中5min，经压辊挤压，往复循环3次，去除过量液体，取出后置于室温下晾48小时，之后在80℃真空烘箱中干燥20min，使乙醇充分挥发，用聚乙烯膜塑封即可。

Claims (10)

1.一种三维正交机织物防刺材料，该材料包括：三维正交机织物和分布于机织物表面或内部的剪切增稠液体，其中三维正交机织物与剪切增稠液体的质量比为95-97∶3。
2.根据权利要求1所述的一种三维正交机织物防刺材料，其特征在于：所述的纳米氧化物颗粒为二氧化硅，其粒径为10nm。
3.根据权利要求1所述的一种三维正交机织物防刺材料，其特征在于：所述的三维正交机织物选用聚酰胺纤维作为原料。
4.一种三维正交机织物防刺材料的制备方法，包括：
在三维正交机织物上复合剪切增稠液体，待浸润后，去除过量液体；之后取出置于室温下晾干，然后去除乙醇，即得三维正交机织物防刺材料。
5.根据权利要求4所述的一种三维正交机织物防刺材料的制备方法，其特征在于：所述的复合方式为浸渍或涂覆。
6.根据权利要求4所述的一种三维正交机织物防刺材料的制备方法，其特征在于：所述的剪切增稠液体为一种处在固液混合状态的纳米粒子溶剂，由聚乙二醇和悬浮在其中的纳米氧化硅颗粒组成。
7.根据权利要求4或6所述的一种三维正交机织物防刺材料的制备方法，其特征在于：所述的剪切增稠液体的制备方法，包括，
(1)将纳米颗粒二氧化硅分散于乙醇中，用超声波震荡处理30分钟-1小时，得到悬浮液；
(2)在分散介质聚乙二醇中，边搅拌边加入上述悬浮液，超声波震荡后，再置于真空干燥箱中放置24-36小时，得到稳定的分散体系。
8.根据权利要求7所述的一种三维正交机织物防刺材料的制备方法，其特征在于：所述的聚乙二醇为PEG200；所述的悬浮液中SiO2的质量分数为30％。
9.根据权利要求4所述的一种三维正交机织物防刺材料的制备方法，其特征在于：采用压辊挤压方式去除过量液体。
10.根据权利要求4所述的一种三维正交机织物防刺材料的制备方法，其特征在于：所述的三维正交机织物防刺材料最后用膜塑封。
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