CN102632665B - 一种芳纶纤维增强树脂基防刺复合材料 - Google Patents

一种芳纶纤维增强树脂基防刺复合材料 Download PDF

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Abstract

本发明属于装甲防护材料技术领域，涉及人体防护材料技术，特别涉及防刺复合材料。利用芳纶纤维平纹织物的高强度高模量和改性乙烯基酯树脂高硬度抵抗刀具的穿刺，本发明涉及的芳纶纤维增强树脂基防刺复合材料，为n层（n为12～100的自然数）改性乙烯基酯树脂浸渍芳纶织物片材的叠合结构，叠合结构面密度介于4440～19000g/m2之间，结构强度和硬度高，防刺性能好，质量轻，可设计性强，同时具有防弹效果，适用于人体防护及装甲防护领域。

Description

一种芳纶纤维增强树脂基防刺复合材料
技术领域
本发明属于装甲防护材料技术领域，涉及人体防护材料技术，特别涉及防刺复合材料。
背景技术
在人体防护领域，除防弹要求外，还需要对各种刀具具有防护功能，因此需要使用对各种刀具具有有效防护功能的材料设计防护服。
对刀具具有有效防护功能的材料有金属板包括钢板、铝板、钛合金板等金属合金板等。
由于金属合金板重量较大，不易变形，穿着舒适性较差。美国还发明了一种类似鱼鳞的金属鳞片式防刺材料，随形性好，穿着舒适性有了明显提高，但是反鳞片方向很容易被刀尖刺透，不具有良好防护效果。
由于非金属复合材料质量轻，随形性好，穿着舒适，是各防护单位争相研发的防刺复合材料。
中国专利CN200920128917.4首次采用芳纶纤维布增强环氧树脂制备热固性复合材料，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。由于芳纶纤维浸润性较差,该方法制备的防刺复合材料树脂含量不均匀，材料表面和内部存在着白斑现象，材料内部具有较高的空隙率，影响了材料质量一致性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种对刺刀穿刺具有良好抵御能力的芳纶纤维增强的热固性树脂基复合材料。
本发明的目的是这样实现的，利用芳纶纤维平纹织物的高强度高模量和改性乙烯基酯树脂高硬度抵抗刀具的穿刺，将芳纶纤维织物和基体树脂加工单层浸胶织物，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。
本发明涉及的芳纶纤维增强树脂基防刺复合材料，为n层（n为12～100的自然数）改性乙烯基酯树脂浸渍芳纶织物片材的叠合结构，叠合结构面密度介于4440～19000g/m2之间。
本发明涉及的芳纶纤维增强树脂基防刺复合材料，所述改性乙烯基酯树脂浸胶芳纶织物片材纤维的质量含量为40～60%。
本发明涉及的芳纶纤维增强树脂基防刺复合材料，所述n层叠合结构，各层改性乙烯基酯树脂浸胶芳纶织物片材材质、结构彼此独立。
本发明涉及的芳纶纤维增强树脂基防刺复合材料，所述改性乙烯基酯选自双酚A环氧改性乙烯基酯、氨基甲酸酯改性乙烯基酯、酚醛改性乙烯基酯、溴化改性乙烯基酯的一种或其中几种的混合体系。
本发明涉及的芳纶纤维增强树脂基防刺复合材料，所述芳纶织物编织方式选自平纹布、无皱褶经编织布中的一种。
本发明所涉及的芳纶纤维增强树脂基防刺复合材料，所述芳纶纤维织物的面密度介于100～500g/m2之间。
本发明涉及的芳纶纤维增强树脂基防刺复合材料结构强度和硬度高，防刺性能好，质量轻，可设计性强，同时具有防弹效果，适用于人体防护及装甲防护领域。
具体实施方式
下面结合实施例以面积为2.1m2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。
实施例一
采用面密度为200g/m2的芳纶纤维平纹布作为增强材料，采用氨基甲酸酯改性乙烯基酯作为基体材料，纤维含量40%，拉伸强度和剪切强度分别为434.6和225.6MPa。
12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4440g/m2，可以有效防护12J标准刀具的穿刺。
实施例二
采用面密度为300g/m2的芳纶纤维平纹织物作为增强材料，采用双酚A环氧乙烯基酯作为基体材料，纤维含量44.5%，拉伸强度和剪切强度分别为411.5和223.2MPa。
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6840g/m2，可以有效防护18J标准刀具的穿刺。
实施例三
采用面密度为410g/m2的芳纶纤维无皱褶编织布作为增强材料，采用溴化改性乙烯基酯作为基体材料，纤维含量47.8%，拉伸强度和剪切强度分别为427.6和245.3MPa。
12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8880g/m2，可以有效防护24J标准刀具的穿刺。
实施例四
采用面密度为500g/m2的芳纶纤维无皱褶编织布作为增强材料，采用酚醛改性乙烯基酯作为基体材料，纤维含量52.6%，拉伸强度和剪切强度分别为405.3和234.2MPa。
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13320g/m2，可以有效防护36J标准刀具的穿刺。
实施例五
采用面密度为100g/m2的芳纶纤维平纹织物作为增强材料，采用氨基甲酸酯改性乙烯基酯和溴化改性乙烯基酯混合树脂作为基体材料，纤维含量58.5%，拉伸强度和剪切强度分别为437.4和253.4MPa。
100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19000g/m2，可以有效防护50J标准刀具的穿刺。
实施例六
采用面密度为400g/m2的芳纶纤维无皱褶织物作为增强材料，采用氨基甲酸酯改性乙烯基酯和溴化改性乙烯基酯混合树脂作为基体材料，纤维含量60.1%，拉伸强度和剪切强度分别为447.4和255.2MPa。
12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8880g/m2，可以有效防护24J标准刀具的穿刺。
实施例七
将实施例一、二、三加工的防刺复合材料片材4层、3层、8层组合，可以有效防护24J能量的防刺冲击，叠合面密度8880g/m2。
实施例八
将实施例二、三、四加工的防刺复合材料片材5层、5层、8层组合，可以有效防护36J能量的防刺冲击，叠合面密度13320g/m2。
实施例九
将实施例四、五、六加工的防刺复合材料片材5层、43层、8层组合，可以有效防护50J能量的防刺冲击。叠合面密度19000g/m2。

Claims (5)

1.一种芳纶纤维增强树脂基防刺复合材料，为n层改性乙烯基酯树脂浸渍芳纶织物片材的叠合结构，叠合结构面密度介于4440～19000g/m2之间，n为12～100的自然数；改性乙烯基酯树脂浸渍芳纶织物片材的纤维质量含量为40～60％。
2.根据权利要求1所述的芳纶纤维增强树脂基防刺复合材料，所述n层叠合结构，各层改性乙烯基酯树脂浸渍芳纶织物片材材质、结构彼此独立。
3.根据权利要求1所述的芳纶纤维增强树脂基防刺复合材料，所述改性乙烯基酯选自双酚A环氧改性乙烯基酯、氨基甲酸酯改性乙烯基酯、酚醛改性乙烯基酯、溴化改性乙烯基酯的一种或其中几种的混合体系。
4.根据权利要求1所述的芳纶纤维增强树脂基防刺复合材料，所述芳纶织物编织方式选自平纹布、无皱褶经编织布中的一种。
5.根据权利要求1所述的芳纶纤维增强树脂基防刺复合材料，所述芳纶织物的面密度介于100～500g/m2之间。
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