CN102490416A

CN102490416A - 高强高模聚乙烯纤维树脂复合片及包括其的防弹防刺服

Info

Publication number: CN102490416A
Application number: CN2011103826626A
Authority: CN
Inventors: 罗欣; 韩朝阳; 吴振兴; 潘菊芳; 盛平厚; 迟克栋; 井连英
Original assignee: China Textile Academy
Current assignee: China Textile Academy
Priority date: 2011-11-25
Filing date: 2011-11-25
Publication date: 2012-06-13
Anticipated expiration: 2031-11-25
Also published as: CN102490416B

Abstract

本发明提供了一种高强高模聚乙烯纤维树脂复合片及包括其的防弹防刺服，其中，高强高模聚乙烯纤维树脂复合片是通过在高强高模聚乙烯纤维机织布的两侧表面上涂覆树脂材料制备而成，树脂材料包括聚烯烃、聚氨酯或环氧树脂材料。本发明所提供的用于防弹防刺服的高强高模聚乙烯纤维树脂复合片，结构简单，容易制作，具有优异的防刺功能。且由该纤维树脂复合片所制备的防弹防刺服兼具有防弹与防刺的功能，能够减轻穿戴人员的负荷，提升穿戴人员活动的灵活性。

Description

高强高模聚乙烯纤维树脂复合片及包括其的防弹防刺服

技术领域

本发明涉及防护服领域，尤其是涉及一种高强高模聚乙烯纤维树脂复合片及包括其的防弹防刺服。

背景技术

近年来，国际性的暴力和恐怖事件时有发生，为了降低人员伤亡，各类防护用品的开发和研究逐渐得到了重视。经过多年的发展，防弹类制品已经取得很大进展。但是由于防弹服和防刺服在原理上的差异，大多数的防弹产品并不能防刺。这就使得防刺服装的研发在包括我国在内的那些对枪支管制严格的国家引起了广泛的关注。

目前，国内外在防护服的研究方面取得了较大进展，出现了大量不同类型的防弹或防刺功能的产品。但是，现有的防护服通常功能单一，单纯的具有防弹或防刺功能，兼具防弹和防刺功能的复合型防护服还很少见。为了能够同时具有防弹与防刺功能，通常需要同时穿戴防弹服与防刺服，这必将增加穿戴人员的负荷，在一定程度上妨碍行动的灵活性。

因此，在有效防护及灵活性和轻量化之间寻求一个平衡点，尽可能实现在一种产品上具有综合防护效能，一直是个体防护产品研究者们努力追求的目标。为了达到这一目标，研究者们提出了多种方法，包括以下几种：

(1)名称为全效适体复合防弹防刺衣，专利公开号为CN 1587888的专利。在该专利中公开了一种复合防弹防刺衣，其中防护层由软质特种纤维布、硬质特种合金片组成。

(2)名称为防弹防刺服，专利公开号为CN 201497429U的专利。在该专利中公开了一种防弹防刺服，该防弹防刺服利用一种硬质密度小的金属材料和防弹纤维布相结合，组合成防弹防刺层，采用特种复合工艺将两者结合起来，再加以防护外套组成兼具防弹防刺性能的防弹防刺服。

(3)名称为一种非金属防弹防刺服，专利公开号为CN101709932A的专利。在该专利中公开了防弹防刺服，其中防弹防刺层由外到内分别是芳纶无纬布、软质带涂层芳纶织物和芳纶防刺毡，防弹防刺层用防水避光保护套密封。

现有的这些防弹防刺服多数是采用特种纤维布、金属板、陶瓷板搭接的形式制成，这种防弹防刺服结构厚重，会严重影响人活动的自由。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种高强高模聚乙烯纤维树脂复合片，这种纤维树脂复合片结构简单，容易制作。采用该高强高模聚乙烯纤维树脂复合片所制备的防弹防刺服兼具有防弹与防刺的功能，能够减轻穿戴人员的负荷，提升穿戴人员活动的灵活性。

为此，本发明提供了一种高强高模聚乙烯纤维树脂复合片，其是通过在高强高模聚乙烯纤维机织布的两侧表面上涂覆树脂材料制备而成，树脂材料包括聚烯烃、聚氨酯或环氧树脂材料。

进一步地，上述聚烯烃为聚乙烯、聚丙烯或聚醋酸乙烯，聚氨酯为水性聚氨酯或热塑性聚氨酯，环氧树脂为脂肪族类环氧树脂或脂环族类环氧树脂。

进一步地，上述树脂材料为固含量为30％～40％，粘度为5000～15000mP·s的聚醋酸乙烯，或者水性聚氨酯，纤维树脂复合片的制备方法包括以下步骤：A1、将树脂材料涂抹在高强高模聚乙烯纤维机织布的第一表面上，进行第一次加热固结；A2、将树脂材料涂抹在高强高模聚乙烯纤维机织布的第二表面上，进行第二次加热固结，制得纤维树脂复合片。

进一步地，上述第一次加热固结过程中，加热至90℃～120℃，固结反应10～20分钟；第二次加热固结过程中，加热至90℃～120℃，固结反应30分钟～4小时。

进一步地，上述树脂材料为粘度为8000～15000mP·s的环氧树脂，纤维树脂复合片的制备方法包括以下步骤：B1、在环氧树脂中按照2～5∶1～2的重量比加入固化剂，搅拌均匀，形成混合液；B2、将混合液涂抹在高强高模聚乙烯纤维机织布的两侧表面上，进行室温固化，制得纤维树脂复合片。

进一步地，在室温条件下，放置8-10小时完全固化。

进一步地，上述树脂材料为聚乙烯，聚丙烯或者热塑性聚氨酯，纤维树脂复合片的制备方法包括以下步骤：C1、加热树脂材料，使得树脂材料熔融；C2、将树脂涂抹在高强高模聚乙烯纤维机织布的两侧表面上，形成预压片；C3、对预压片进行热压浸渍、固结，制得纤维树脂复合片。

进一步地，上述树脂材料为密度为0.9g/cm³～1.30g/cm³时，纤维树脂复合片的制备方法进一步包括以下步骤：C1、在120℃～200℃加热树脂材料，使得树脂材料熔融；C2、将树脂涂抹在高强高模聚乙烯纤维机织布的两侧表面上，每侧表面的涂抹厚度为80～200μm，形成预压片；C3、在100℃～150℃，2Kg～4Kg的压力下对预压片进行热压浸渍、固结5分钟～20分钟，制得纤维树脂复合片。

同时，在本发明中还提供了一种防弹防刺服，包括面层、里层、以及设置在面层和里层之间的防弹防刺复合防护层，防弹防刺复合防护层包括靠近面层设置的聚乙烯纤维UD布和靠近里层设置的由上述的高强高模聚乙烯纤维树脂复合片。

进一步地，上述防弹防刺复合防护层中聚乙烯纤维UD布为30～50片；高强高模聚乙烯纤维树脂复合片为6～10片。

本发明的有益效果：本发明提供了一种用于防弹防刺服的纤维树脂复合片，这种纤维树脂复合片结构简单，容易制作，具有优异的防刺功能。由该纤维树脂复合片所制备的防弹防刺服兼具有防弹与防刺的功能，能够减轻穿戴人员的负荷，提升穿戴人员活动的灵活性。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照具体实施方式，对本发明作进一步详细的说明。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

在本发明中的一种典型的实施方式中，一种高强高模聚乙烯纤维树脂复合片，是通过在高强高模聚乙烯纤维机织布的两侧表面上涂覆树脂材料制备而成，树脂材料包括聚烯烃、聚氨酯或环氧树脂材料其中，高强高模聚乙烯纤维机织布优选采用纤度为400～1000D的复丝，平纹机织布，克重在120g/m²～330g/m²高强高模聚乙烯纤维机织布。

这种纤维树脂复合片结构简单，容易制作，通过在高强高模聚乙烯纤维机织布外表面涂覆树脂材料，部分树脂材料浸渍到高强高模聚乙烯纤维机织布的纹隙中，增强了高强高模聚乙烯纤维机织布的强度，同时，另外一部分树脂材料固定在高强高模聚乙烯纤维机织布的两侧表面上，进一步增强了高强高模聚乙烯纤维机织布的强度，使该高强高模聚乙烯纤维树脂复合片具有优异的防刺功能。由该纤维树脂复合片所制备的防弹防刺服兼具有防弹与防刺的功能，能够减轻穿戴人员的负荷，提升穿戴人员活动的灵活性。

优选地，上述树脂材料为聚烯烃、聚氨酯或环氧树脂。这些树脂材料具有与高强高模聚乙烯纤维粘合性好的特点，在受到外力攻击的情况下可以充分发挥高强高模聚乙烯纤维优异的防护性能，本领域技术人员在本发明的教导下，能够合理选择合适的树脂材料，这种在高强高模聚乙烯纤维机织布的外周包裹树脂材料的方式都属于本发明的保护范围。

优选地，上述聚烯烃优选为聚乙烯、聚丙烯或聚醋酸乙烯。上述聚氨酯优选为水性聚氨酯或热塑性聚氨酯。上述环氧树脂优选为脂肪族类环氧树脂、脂环族类环氧树脂。上述优选地树脂材料具有与高强高模聚乙烯纤维粘合性好的特点，能够使得由其所制备的高强高模纤维树脂复合片具有优异的防刺性。

以下将提供几种具体的实施方式，以便本领域技术人员更好地理解本发明。

在本发明的一种具体的实施方式中，树脂材料为固含量30％～40％，粘度5000～15000mP·s的聚醋酸乙烯或者水性聚氨酯，此时纤维树脂复合片的制备方法包括以下步骤：A1、将乳液涂抹在高强高模聚乙烯纤维机织布的第一表面，进行第一次加热固结；第一次加热固化的温度优选为90℃～120℃，时间优选为10～20分钟。A2、将乳液涂抹完成第一次加热固化的高强高模聚乙烯纤维机织布的第二表面上，进行第二次加热固结，制得纤维树脂复合片，第二次加热固结的温度优选为90℃～120℃，时间优选为30分钟～4小时。

在本发明的一种具体的实施方式中，树脂为粘度为8000～15000mP·s的环氧树脂，此时纤维树脂复合片的制备方法包括以下步骤：B1、在环氧树脂中按照2～5∶1～2的重量比加入固化剂，搅拌均匀，形成混合液；B2、将混合液涂抹在高强高模聚乙烯纤维机织布的两侧表面上，进行室温固化，在室温条件下，放置8-10小时完全固化，制得纤维树脂复合片。

在这种实施方式中，可以使用的固化剂包括但不限于脂环族多胺、叔胺、眯唑类以及三氟化硼络合物等。

由上述两种实施方式所制备的高强高模聚乙烯纤维树脂复合片结构稳定，制备工艺简单，对设备的要求低，成本低。

在本发明的一种具体的实施方式中，树脂材料为聚乙烯，聚丙烯或者热塑性聚氨酯，优选为密度为0.9g/cm³～1.30g/cm³的树脂材料，此时纤维树脂复合片的制备方法包括以下步骤：C1、加热树脂材料，优选地在120℃～200℃加热树脂材料，使得树脂材料熔融；C2、将树脂涂抹在高强高模聚乙烯纤维机织布的两侧表面上，每侧表面上的涂抹厚度优选为80～200μm，形成预压片；C3、对预压片进行热压浸渍、固结，优选在100℃～150℃，2Kg～4Kg压力下热压浸渍、固结5分钟～20分钟，制得纤维树脂复合片。

由这种方式所制备的纤维树脂复合片的密度能够达到280～800g/m²。这种纤维树脂复合片具有更好的防弹、防刺功能。而且这种方式可以通过将挤出机、压辊机以及双带压机的合理配合使用形成产业化生产模式。更利于大批量、产业化生产该纤维树脂复合片以便制备防弹防刺服。

对于本领域技术人员而言，能够根据所使用的树脂材料的性能选择合适的方法以及合适的参数进而制备本发明所提出的这种纤维树脂复合片。这种在高强高模聚乙烯纤维机织布的外周包裹树脂材料的方式都属于本发明的保护范围。

同时，在本发明的一种典型的实施方式中，一种防弹防刺服，包括面层、里层、以及设置在面层和里层之间的防弹防刺复合防护层，防弹防刺复合防护层包括靠近面层设置的聚乙烯纤维UD布和靠近里层设置的由上述的高强高模聚乙烯纤维树脂复合片。其中，聚乙烯纤维UD布优选为面密度为140～160g/m²，单经单纬的UD布。

这种防弹防刺服将高强高模聚乙烯纤维UD布优异的防弹性能和高强高模纤维树脂复合片优异的防刺性能相结合，使得本发明所提供的防弹防刺服能够同时防弹与防刺的效果，能够减轻穿戴人员的负荷，提升穿戴人员活动的灵活性。

优选地，该防弹防刺服的防弹防刺层中聚乙烯纤维UD布为30～50片；高强高模聚乙烯纤维树脂复合片为6～10片片纤维树脂复合片分为上下两层排布而成。该防弹防刺服的里层、面层以及防弹防刺层是通过聚乙烯纤维线缝合在一起。

以下将结合具体实施例1-7以及对比例1进一步说明本发明所提供的防弹防刺服的有益效果。

实施例1

原料：纯棉布，面密度为140～160g/m²，单经单纬的聚乙烯纤维UD布，纤度为1000D的复丝，平纹机织布，克重为220g/m²的聚乙烯纤维机织布，固含量为30％，粘度为5000mP·S的水性聚氨酯。

纤维树酯复合片的制备：

将水性聚氨酯乳液刮涂在高强高模聚乙烯纤维机织布的第一表面上，在120℃热固结反应10分钟。

再将水性聚氨酯乳液刮涂在高强高模聚乙烯纤维机织布的第二表面上，120℃下热固结反应2小时取出。

测量所制备的纤维树酯复合片面密度为650g/m²。

防弹防刺服的制备：

将44片高强高模聚乙烯纤维UD布放置在8片纤维树酯复合片上形成防弹防刺层。

将由纯棉布制成面料包裹在防弹防刺层中高强高模聚乙烯纤维UD的外侧，由纯棉布制成里料包裹在防弹防刺层中纤维树酯复合片的外侧，将面层、里层与它们之间的复合防护层用高强高模聚乙烯纤维线缝合在一起，制成复合防弹防刺服。

实施例2

原料：纯棉布面密度为140～160g/m²，单经单纬的聚乙烯纤维UD布，纤度为1000D的复丝，平纹机织布，克重为220g/m²的聚乙烯纤维机织布，固含量为35％，粘度为15000mP·S的聚醋酸乙烯乳液。

纤维树酯复合片的制备：

将聚醋酸乙烯乳液刮涂在高强高模聚乙烯纤维机织布的第一表面上，在90℃热固结反应20分钟。再将聚醋酸乙烯乳液刮涂在高强高模聚乙烯纤维机织布的第二表面上，90℃下热固结反应30分钟取出。

测量所制备的纤维树酯复合片面密度为600g/m²。

防弹防刺服的制备：同实施例1，其中高强高模聚乙烯纤维UD布为30片，纤维树酯复合片为10片。

实施例3

原料：纯棉布，面密度为140～160g/m²，单经单纬的聚乙烯纤维UD布，纤度为400D的复丝，平纹机织布，克重在120g/m²的聚乙烯纤维机织布，粘度为8000mP·s脂肪族类环氧树脂，脂环族多胺固化剂。

纤维树酯复合片的制备：

将脂肪族类环氧树脂与脂环族多胺固化剂按照重量比2∶1混合，形成混合液；将混合液刮涂在高强高模聚乙烯纤维机织布的两个表面上，在室温条件下，放置8小时进行完全固化。

测量所制备的纤维树酯复合片面密度为350g/m²。

防弹防刺服的制备：同实施例1，其中高强高模聚乙烯纤维UD布为45片，纤维树酯复合片为8片。

实施例4

原料：纯棉布，面密度为140～160g/m²，单经单纬的聚乙烯纤维UD布，纤度为800D的复丝，平纹机织布，克重在330g/m²的聚乙烯纤维机织布，粘度为15000mP·s脂环族类环氧树脂，脂环族叔胺固化剂。

纤维树酯复合片的制备：

将脂肪族类环氧树脂与脂环族多胺固化剂按照重量比2∶1混合，形成混合液；将混合液刮涂在高强高模聚乙烯纤维机织布的两个表面上，在室温条件下，放置10小时进行完全固化。

测量所制备的纤维树酯复合片面密度为280g/m²。

防弹防刺服的制备：同实施例1，其中高强高模聚乙烯纤维UD布为38片，纤维树酯复合片为9片。

实施例5

原料：纯棉布，面密度为140～160g/m²，单经单纬的聚乙烯纤维UD布，纤度为1000D的复丝，平纹机织布，克重为220g/m²的聚乙烯纤维机织布，树脂密度为0.925g/m³，熔融指数为1.0g/10min的聚乙烯树脂。

纤维树酯复合片的制备：

在180℃下熔融聚乙烯树脂，将熔融的聚乙烯树脂通过挤出机加压在聚乙烯纤维机织布的两侧表面上，通过压辊机挤压，在聚乙烯纤维机织布的两侧表面上分别形成厚度为80μm的涂层，在双带压机作用下施压2Kg的压力，在100℃下热压固结聚乙烯树脂，形成纤维树酯复合片。

测量所制备的纤维树酯复合片面密度为280g/m²。

实施例6

原料：纯棉布，面密度为140～160g/m²，单经单纬的聚乙烯纤维UD布，纤度为1000D的复丝，平纹机织布，克重为220g/m²聚乙烯纤维机织布，密度为0.919g/m3，熔融指数为10g/10min聚丙烯树脂。

纤维树酯复合片的制备：

在190℃下熔融聚丙烯树脂，将熔融的聚丙烯树脂通过挤出机加压在聚乙烯纤维机织布的两侧表面上，通过压辊机挤压在聚乙烯纤维机织布的两侧表面上分别形成厚度为200μm的涂层，在双带压机作用下施压3Kg的压力，在150℃下热压固结聚丙烯树脂，形成纤维树酯复合片。

测量所制备的纤维树酯复合片面密度为450g/m²。

实施例7

原料：纯棉布，面密度为140～160g/m²，单经单纬聚乙烯纤维UD布，纤度为1000D的复丝，平纹机织布，克重为220g/m²的聚乙烯纤维机织布，密度为1.20g/m³，硬度为85D，熔点为125℃的热塑性聚氨酯。

纤维树酯复合片的制备：

在200℃下熔融热塑性聚氨酯，将熔融的热塑性聚氨酯通过挤出机加压在聚乙烯纤维机织布的两侧表面上，通过压辊机挤压，在聚乙烯纤维机织布的两侧表面上分别形成厚度为120μm的涂层，在双带压机作用下施压4Kg的压力，在120℃下热压固结热塑性聚氨酯，形成纤维树酯复合片。

测量所制备的纤维树酯复合片面密度为550g/m²。

对比例1

根据专利公开号为CN 1587888，名称为全效适体复合防弹防刺衣的专利所制备的防弹防刺服。

对比例2

根据专利公开号为CN 201497429U，名称为防弹防刺服的专利所制备的防弹防刺服。

对比例3

根据专利公开号为CN101709932A，名称为一种非金属防弹防刺服专利所制备的防弹防刺服。

测试

将由实施例1-7所制备的防弹防刺服与由对比例1所制备的防弹防刺服进行性能测试，测试依据为《警用防弹衣通用技术条件》，具体数据如表1。

表1

	防弹性能	防刺性能	防护服面密度	有无金属填充物
					实施例1	◎	◎	13.5Kg/m²	无
实施例2	◎	◎	13Kg/m²	无
					实施例3	◎	◎	12Kg/m²	无
实施例4	◎	◎	11.5Kg/m²	无
					实施例5	◎	◎	11Kg/m²	无
实施例6	◎	◎	12.5Kg/m²	无
					实施例7	◎	◎	13Kg/m²	无
对比例1	◎	◎	20Kg/m²	有
					对比例2	◎	◎	17Kg/m²	有
对比例3	◎	◎	15Kg/m²	有

◎代表通过测试。

由表1中数据可知，本发明所提供的防弹防刺服防弹、防刺效果优于对比例1-3所制备的防弹防刺服。而且，本发明所提供的防弹防刺服结构简单，轻便，能够减轻穿戴人员的负荷，提升穿戴人员活动的灵活性。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种高强高模聚乙烯纤维树脂复合片，其特征在于，所述纤维树脂复合片是通过在高强高模聚乙烯纤维机织布的两侧表面上涂覆树脂材料制备而成，所述树脂材料包括聚烯烃、聚氨酯或环氧树脂材料。

2.根据权利要求1所述的复合片，其特征在于，所述聚烯烃为聚乙烯、聚丙烯或聚醋酸乙烯；所述聚氨酯为水性聚氨酯或热塑性聚氨酯；所述环氧树脂为脂肪族类环氧树脂或脂环族类环氧树脂。

3.根据权利要求2所述的复合片，其特征在于，所述树脂材料为固含量为30％～40％，粘度为5000～15000mP·s的聚醋酸乙烯，或者水性聚氨酯，所述纤维树脂复合片的制备方法包括以下步骤：

A1、将所述树脂材料涂抹在所述高强高模聚乙烯纤维机织布的第一表面上，进行第一次加热固结；

A2、将所述树脂材料涂抹在所述高强高模聚乙烯纤维机织布的第二表面上，进行第二次加热固结，制得所述纤维树脂复合片。

4.根据权利要求3所述的复合片，其特征在于，所述第一次加热固结过程中，加热至90℃～120℃，固结反应10～20分钟；所述第二次加热固结过程中，加热至90℃～120℃，固结反应30分钟～4小时。

5.根据权利要求2所述的复合片，其特征在于，所述树脂材料为粘度为8000～15000mP·s的环氧树脂，所述纤维树脂复合片的制备方法包括以下步骤：

B1、在所述环氧树脂中按照2∶1的重量比加入固化剂，搅拌均匀，形成混合液；

B2、将所述混合液涂抹在所述高强高模聚乙烯纤维机织布的两侧表面上，进行室温固化，制得所述纤维树脂复合片。

6.根据权利要求5所述的复合片，其特征在于，在室温条件下，放置8-10小时完全固化。

7.根据权利要求2所述的复合片，其特征在于，所述树脂材料为聚乙烯，聚丙烯或者所述热塑性聚氨酯，所述复合片的制备方法包括以下步骤：

C1、加热所述树脂材料，使得所述树脂材料熔融；

C2、将所述树脂涂抹在所述高强高模聚乙烯纤维机织布的两侧表面上，形成预压片；

C3、对所述预压片进行热压浸渍、固结，制得所述复合片。

8.根据权利要求7所述的复合片，其特征在于，所述树脂材料为密度为0.9g/cm³～1.30g/cm³时，所述复合片的制备方法进一步包括以下步骤：

C1、在120℃～200℃加热所述树脂材料，使得所述树脂材料熔融；

C2、将所述树脂涂抹在所述高强高模聚乙烯纤维机织布的两侧表面上，每侧表面上的涂抹厚度为80～200μm，形成所述预压片；

C3、在100℃～150℃，2Kg～4Kg的压力下对所述预压片进行热压浸渍、固结5分钟～20分钟，制得所述复合片。

9.一种防弹防刺服，其特征在于，包括面层、里层、以及设置在所述面层和里层之间的防弹防刺复合防护层，所述防弹防刺复合防护层包括靠近所述面层设置的聚乙烯纤维UD布和靠近所述里层设置的由权利要求1-8中任一项所述的高强高模聚乙烯纤维树脂复合片。

10.根据权利要求9所述的防弹防刺服，其特征在于，所述防弹防刺复合防护层中所述聚乙烯纤维UD布为30～50片；所述高强高模聚乙烯纤维树脂复合片为6～10片。