CN105088536A - 一种防弹衣中防凹陷材料的制备方法 - Google Patents

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许冬梅
方心灵
吴中伟
刘元坤
艾青松
张静
陈虹
潘智勇
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Abstract

本发明涉及一种防弹衣中防凹陷材料的制备方法，该方法首先是将芳纶纤维浸润胶粘剂后，经展丝、干燥等织造出芳纶无纬布，然后在一定的压力、温度及时间等工艺参数下制备出防凹陷材料。该制备方法可实现防弹衣部件中的缓冲层不仅具有一定的防弹效果，而且在重量上要明显轻于目前使用的PC板，可为实现防弹衣的舒适化、轻量化奠定良好的技术基础。

Description

一种防弹衣中防凹陷材料的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种防凹陷材料的制备方法，进一步地说，是涉及一种制备软体防弹衣中缓冲层的制备。
背景技术：
由国家标准GA141-2010防弹衣标准所述，防弹衣的防弹层部件包括防弹层、缓冲层和防弹层保护套，其中，缓冲层是置于防弹层后面，以减轻被阻断弹头冲击对人体造成钝伤的结构体。由于缓冲层的作用是减少防弹测试中的凹陷深度，因此也称为防凹陷材料。
随着材料科学技术的发展，由高性能纤维制备的软体防弹衣因舒适、重量轻而具有的灵活性备受使用着的青睐。而防弹性能仍是防弹衣的首要性能要求，它包括两个方面，一方面是防威胁弹体的贯穿性能，测试中常用防弹层数来表示，另一方面是防非贯穿弹体引起的钝伤，测试中常用背衬凹陷深度来表示。非贯穿性损伤是使用防弹衣后将弹体动能的贯穿威胁进行转换的结果，因此在防弹衣设计方面，不仅要考虑对弹体贯穿进行防护，还需要通过材料的设计或结构的设计来减少或避免这种非贯穿损伤。目前在售的软体防弹层部件中的防凹陷材料常用的是聚碳酸酯(PC)板，这种材料具有一定的硬度，可以起定型及缓冲的作用，达到减少凹陷的效果。但随着人们对防弹衣舒适度及轻量化要求的日趋增强，常用的缓冲层PC板在重量上偏重，而且不具备防弹性能，因此研制一种具有防弹性能而重量上又有优势的缓冲层具有重要的应用价值。
发明内容：
本发明的目的在于提高防弹衣部件中缓冲层的作用。本发明提供一种由高性能纤维制备缓冲层的方法，旨在实现防弹衣部件中的缓冲层不仅具有一定的防弹效果，而且在重量上要明显轻于目前使用的PC板。本发明是采用如下技术方案实现的：
本发明制备的防凹陷材料首先是由高性能纤维织造成无纬布，然后在一定的工艺条件下压制成薄板，具体的制备步骤是：
1)胶粘剂的配制：采用水性环氧树脂胶粘剂、水性丙烯酸酯胶粘剂、水性聚氨酯胶粘剂、水性合成天然橡胶等胶粘剂按照一定比例复配固含量为20％～60％的胶粘剂，同时，添加1％～15％的固化剂，搅拌均匀，待用；
2)由高性能纤维经胶粘剂浸润、展丝、干燥过程制得无纬布。其中，上胶过程中使用的胶粘剂为步骤1)中配制的胶粘剂；
3)将织造的无纬布进行二次热压定型：使用压力成型机，压力为0.5MPa～15MPa，温度为80℃～180℃，热压时间为4min～30min，然后将试样在常温压力成型机中进行2min～20min的冷压即可；
4)步骤3)中的无纬布由2层、3层或4层且放置不同角度，进行二次定型后即得防凹陷材料。
防凹陷材料的防弹性能通过防弹测试中的凹陷深度(BSF)进行性能评估：测试靶片由防弹层和缓冲层两部分组成(其中防弹层是固定的材料和结构)，防弹测试中，靶片的凹陷值越小，说明防凹陷材料的防钝伤作用越好；凹陷值越大，说明防凹陷材料的防钝伤作用越差。
本发明的材料不仅可作为防弹衣中缓冲层的使用，同时也可单独使用于防弹、防刺、防弹防刺服的制备。
本发明通过以下实施例做进一步的详细描述。
实施例1
芳纶防凹陷材料的制备
配制固含量为30％的水性环氧树脂胶粘剂1000g，加入30g的三乙醇胺固化剂，搅拌均匀，放入胶槽；芳纶纤维经胶槽、展丝、干燥过程制得[0°/90°]的双叠层芳纶无纬布；将所织造的芳纶无纬布去除底膜，裁切成40cm×40cm的片状无纬布若干，选用2层片状无纬布，以[0°/90°、0°/90°]的方式放置在压力成型机中，压力为5MPa，温度为100℃，压制时间为15min，最后将试样在常温压力成型机中进行20min的冷压，取出试样即为防凹陷材料1，对该材料进行防弹测试，结果见表1所示。
实施例2
芳纶防凹陷材料的制备
配制固含量为40％的水性聚氨酯胶粘剂1000g，加入20g的异氰酸酯固化剂，搅拌均匀，放入胶槽；芳纶纤维经胶槽、展丝、干燥过程制得[0°/90°]的双叠层芳纶无纬布；将所织造的芳纶无纬布去除底膜，裁切成40cm×40cm的片状无纬布若干，选用2层片状无纬布，以[0°/90°、0°/90°]的方式放置在压力成型机中，压力为5MPa，温度为120℃，压制时间为15min，最后将试样在常温压力成型机中进行20min的冷压，取出试样即为防凹陷材料2，对该材料进行防弹测试，结果见表1所示。
实施例3
芳纶防凹陷材料的制备
将水性环氧树脂与水性聚氨酯胶粘剂以2∶1比例配制固含量为35％的胶粘剂1000g，加入15g的三乙醇胺固化剂，搅拌均匀，放入胶槽；芳纶纤维经胶槽、展丝、干燥过程制得[0°/90°]的双叠层芳纶无纬布；将所织造的芳纶无纬布去除底膜，裁切成40cm×40cm的片状无纬布若干，选用2层片状无纬布，以[0°/90°、0°/90°]的方式放置在压力成型机中，压力为7MPa，温度为120℃，压制时间为15min，最后将试样在常温压力成型机中进行20min的冷压，取出试样即为防凹陷材料3，对该材料进行防弹测试，结果见表1所示。
将实施例中的防凹陷材料进行防弹性能测试，其结果汇总于表1中。
表1防凹陷材料的防弹性能测试结果

Claims (6)

1.一种防弹衣中防凹陷材料的制备方法，其特征在于：
防凹陷材料的制备是采用以下工艺进行的：
(1)高性能纤维经胶粘剂浸润、展丝、干燥过程制得无纬布；
(2)将无纬布去除底膜，裁切成大小等同的片状无纬布；
(3)将片状无纬布层叠2层后，放置在压力成型机中，在固定压力、温度及时间下热压后，在压力成型机中进行冷压，制得防凹陷材料。
2.根据权利要求1所述的一种防弹衣中防凹陷材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中的胶粘剂是水性环氧树脂、水性聚氨酯类、水性丙烯酸酯类、水性合成天然橡胶中胶粘剂的一种或多种复合，胶粘剂的固含量控制在20％～60％，同时，添加相应的固化剂为1％～15％。
3.根据权利要求1所述的一种防弹衣中防凹陷材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中的高性能纤维包括芳纶纤维、超高模量聚乙烯纤维等高性能纤维。
4.权利要求2中的不同胶粘剂对应不同的固化剂，具体为：水性环氧树脂使用水溶性的胺类固化剂，水性聚氨酯类胶粘剂使用异氰酸酯类固化剂，水性丙烯酸酯类胶粘剂使用N，N-二甲基苯胺固化剂，水性合成天然橡胶胶粘剂使用二乙基硫脲固化剂。
5.根据权利要求1所述的一种防弹衣中防凹陷材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中的片状无纬布层叠可为2层、3层或4层，每层以[0°/90°、0°/90°、0°/90°、0°/90°]]放置但面密度不超过600g/m2。
6.根据权利要求1所述的一种防弹衣中防凹陷材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中的热压条件为：压力为0.5MPa～15MPa，温度为80℃～180℃，时间为4min～30min，且需要进行冷压2min～20min。
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