CN105258567A - 柔性防刺材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种柔性防刺材料及其制备方法，所述柔性防刺材料由防护小模块和连接防护小模块的高强度连接件组成，所述高强度连接件按照一定的顺序排列于防护小模块的中间部位，所述防护小模块由热塑性高分子材料与高性能增强纤维复合制成，如玻纤，芳纶，碳纤维短纤与尼龙，聚碳酸酯等复合材料，所述高强度连接件为选自高强高模聚乙烯，芳纶或碳纤维材料制成的长丝、纱线或绳股，所述防护小模块间形成有间隙，使得防护材料的柔软性能大大提高；本发明还揭示了通过注塑的方式形成柔性防刺材料的制备方法。

Description

柔性防刺材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种柔性防刺材料及其制备方法，尤其涉及一种防刺性能优良的柔性防刺材料及其制备方法。

背景技术

近年来，恐怖袭击在各国不断发生，各国人员都加大了对安全防护领域的研发力度。在我国，随着社会经济的发展，人们安全防护意识的提高，安全防护装备需求越来越大，国家在“十二五”规划当中也明确指明对公共安全领域加大扶持力度，特别是在《产业用纺织品十二五规划》中第四点重点发展领域特别提到开发柔性防刺防割面料，所以安全防护材料的发展符合国家纺织品产业发展的方向，而柔性防刺材料作为安全防护领域内一个比较难以解决而又是重点需解决的科研领域，目前相关的柔性防刺产品非常少，在实际生产生活中的应用也特别少，而柔性防刺产品恰恰又是人们对自我防护有需要的，这是一个未来有大市场和大发展的领域。

根据防刺服防护材料的柔软程度，可以将防刺服分为硬质，半硬质和柔性三种。硬质防刺服的防护材料一般采用金属材料或金属片搭接而成。半硬质一般采用高强聚乙烯，芳纶，碳纤维等纤维材料无纬布与高分子树脂进行层压复合，经过多层的叠合之后防刺层的柔软性能大大下降。柔性防刺服一般采用高强聚乙烯，芳纶，碳纤维进行三维的交织形成防刺层。

中国专利CN201520181317公开了一种防刺服，防刺内芯采用芳纶和高强聚乙烯涂层复合材料+整块金属薄板的组合形式，这属于半硬质防刺服。中国专利CN201210364412公开了一种防刺体由高分子聚乙烯和芳纶材料采用三维织机交织而成。这种材料制造出来的防刺体虽具有较好的防护性能和柔软舒适性，但是采用三维织机的织造效率不高，成本制造成本较高。中国专利CN201210084695公开了一种剪切增稠液/芳纶复合材料制备方法，通过剪切增稠液与芳纶材料复合实现智能防护。这种有剪切增稠液浸渍的防护体不太容易保持，剪切增稠液会发生流动，影响防护性能。

发明内容

本发明的目的就是克服现有技术的不足，提供一种柔性防刺材料及其制备方法，其通过在防护材料中间部位设置按照一定方式排列的高强丝或绳，来提高防刺材料的防刺性能及柔性。

为实现以上发明目的，本发明提出如下技术方案：一种柔性防刺材料，所述柔性防刺材料由防护小模块和连接防护小模块的高强度连接件组成，所述高强度连接件按照一定的顺序排列于防护小模块的中间部位，所述防护小模块由热塑性高分子材料与高性能增强纤维复合制成，所述高强度连接件为选自高强高模聚乙烯，芳纶或碳纤维材料中的一种制成的长丝、纱线或绳股。

优选地，所述柔性防刺材料是由防护小模块和高强度连接件间通过注塑的方式制成的。

优选地，所述高强度连接件的粗细范围为400-3000D。

优选地，所述防护小模块的热塑性高分子材料选自尼龙PA66或聚碳酸酯PC中的一种，所述高性能增强纤维选自玻纤、芳纶或碳纤维短纤中的一种，其短纤长度范围为0.5-4mm。

优选地，所述防护小模块的热塑性高分子材料与高性能增强纤维间的质量比为9∶1到1∶1。

优选地，所述防护小模块由方形或多边形排列而成，防护小模块间形成有间隙。

优选地，防护小模块在厚度方向上的坡度小于0.3度。

本发明还提出了一种柔性防刺材料的制备方法，所述柔性防刺材料由防护小模块以及连接防护小模块的高强度连接件组成，其特征在于包括以下制备步骤：

S1，根据预设的防护小模块参数要求制出模具的上模和下模；所述参数包括小模块形状、大小、排列方式及间隙。

S2，将高强度连接件按照小模块排列结构放置于模具中，并将两端拉紧形成一定的张力；

S3，将模具的上模和下模合模，并向模具中注塑热塑性复合材料，保持一定的注塑温度，压力和时间，其中，所述热塑性复合材料由热塑性高分子材料与高性能增强纤维复合制成；

S4，打开上模和下模，并具将高强度丝或绳两端的张力解除后，形成柔性防刺材料。

优选地，所述高强度连接件为选自高强高模聚乙烯、芳纶或碳纤维材料中的一种制成的长丝、纱线或绳股。

优选地，所述防护小模块的热塑性高分子材料选自尼龙PA66或聚碳酸酯PC中的一种，所述高性能增强纤维选自玻纤、芳纶或碳纤维短纤中的一种，所述热塑性高分子材料与高性能增强纤维间的质量比为9∶1到1∶1。

与现有技术相比，本发明所揭示的柔性防刺面料具有以下优点：

由于防护小模块之间具有一定的间隙，因此本发明防刺材料具有较好的柔软性能和透气性；

由于防护小模块是由高性能增强材料和热塑性复合材料组成，其具有较好的防刺性能。

由于连接防护小模块的高强度丝或绳处于小模块厚度方向的中间部位，使得在保证防护材料柔软性能的前提下最大限度的减少防护小模块间的间隙，这样使得防护材料的防护性能大大提高。

本发明柔性防刺材料的制备工艺采用注塑成型的方式，其成型工艺短，速度快，工艺高效。

此外，本发明的防护小模块的大小、尺寸、颜色、排列方式以及连接间隙等可以根据防护部位需要和防护等级进行设计，大大拓宽了该防护材料的应用范围。

附图说明

图1是本发明柔性防刺材料的侧向示意图；

图2是本发明柔性防刺材料的剖视示意图，其中防护小模块为方形；

图3是本发明柔性防刺材料的剖视示意图，其中防护小模块为六边形。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。

本发明所揭示的柔性防刺材料，如图1所示，其由防护小模块1和设置在防护小模块1中间部位的高强度连接件组成，所述高强度连接件为高强度的丝或绳2，其按照一定的顺序排列以增强防护小模块1间的连接强度。

所述的防护小模块1由热塑性高分子材料与高性能增强纤维复合制成，如玻纤，芳纶，碳纤维短纤与尼龙，聚碳酸酯等复合材料，其中短纤的长度为0.5-4mm。该防护小模块呈方形或多边形的小块，如图2及图3所示，在排列时小模块之间形成有较小的间隙4，该间隙的大小为0.2-1.2mm。防护小模块1其在水平方向上的大小范围为2mm-20mm，厚度为0.3-5mm。为了保证来自正面方向的防刺性能，防护小模块在厚度方向上不具有坡度或坡度小于0.3度。防护小模块具有较高的硬度和韧性，以及很好的防刺性能。

所述高强度的丝或绳2由高强聚乙烯，芳纶和碳纤维材料制成的长丝，纱，或绳状，粗细范围为400D-3000D，在制备工艺中起连接防护小模块的作用，高强度的丝或绳2可以很好的抵御在刺穿过程中的冲击力，使小模块紧密的排列在一起，受到较大的冲击力时小模块间的缝隙基本不变或变化很小，从而起到较好的防刺作用。

所述高强度的丝或绳的连接部位在防护小模块的厚度方向上的中间部位，这样的连接方式可以在保证防护材料柔软度的同时最大限度的减少防护小模块连接排列的间隙，可以大大提高防刺性能。同一水平方向上连接防护小模块的高强度丝或绳的根数为1-10根，可以根据防刺级别来决定连接根数和间隙。

更进一步地，所述的柔性防刺材料的制备方法采用注塑及热压合的方式，首先根据预设的防护小模块的形状、排列方式、间隙等参数数据做好模具的上模和下模，使上模和下模之间设置有放置高强度丝或绳的间隙；然后，将高强度丝或绳连接材料按照小模块排列结构放置于模具中并将两端拉紧形成一定的张力，接下来，将上下模合模，并往模具中注塑热塑性复合材料，并保持一定的注塑温度，压力和时间。注塑过程完成后，打开上下模具将高强度丝或绳两端的张力解除即可形成柔性防刺材料。防刺材料的面积和形状可以根据需要开模订做。

本发明柔性防刺材料可以加工成各种款式的防刺服，防砍服，护臂，护脖，护膝等不同的防护用品，实现对人体不同部位的防护。

以下是本发明柔性防刺材料及其制备方法的实施例。

实施例1：

柔性防刺材料的防护小模块材料采用碳纤维短纤与尼龙66复合材料，碳纤维短纤与尼龙66高分子材料的质量分数比为1∶3，将防护小模块制成边长为8mm的正方形，厚度为1.5mm，连接小模块的材料采用芳纶长丝，粗细为1500D，小模块间的间隙为0.4mm。

柔性防刺材料的制备方法为：注塑温度为220度，压力1.5MPa，往模具中注塑时间为90秒钟，保压时间为30秒，防护材料制成面积为0.3m²的防刺背心形状，由此注塑而成的防护材料3层进行交错重叠形成防护层，制成的防刺服防刺层总质量为1.8kg，符合中华人民共和国公共安全行业最新标准GA68-2008中24J的能量级别。

实施例2：

柔性防刺材料的防护小模块材料采用芳纶纤维短纤与尼龙66复合材料，芳纶短纤与尼龙材料的质量分数比为1∶4，将防护小模块制成边长为4mm的正方形，厚度为1.2mm，连接小模块的材料采用芳纶长丝，粗细为400D，小模块间的间隙为0.3mm。

柔性防刺材料的制备方法为：注塑温度为220度，压力1.5MPa，往模具中注塑时间为90秒钟，保压时间为30秒，防护材料制成面积为0.5m²的防砍背心形状，由此注塑而成的防护材料数量为1层的防护层，制成的防砍服防护层总质量为1kg，可以有效的防护来自刀具等物体的砍，割的伤害。

实施例3：

柔性防刺材料的防护小模块材料采用芳纶纤维短纤与聚碳酸酯增强复合材料，芳纶短纤与聚碳酸酯材料的质量分数比为1∶4，将防护小模块制成边长为4mm的正方形，厚度为1.5mm，连接小模块的材料采用芳纶长丝，粗细为800D，小模块间的间隙为0.3mm。

柔性防刺材料的制备方法为：注塑温度为260度，压力1.5MPa，往模具中注塑时间为90秒钟，保压时间为30秒，防护材料制成面积为0.3m²的防刺背心形状，由此注塑而成的防护材料数量为3层的防护层，制成的防刺服防护层总质量为1.7kg，可以有效的防护来自尖锐物体刺穿的伤害。

本发明的技术内容及技术特征已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本发明的教示及揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰，因此，本发明保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为本专利申请权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种柔性防刺材料，其特征在于：所述柔性防刺材料由防护小模块和连接防护小模块的高强度连接件组成，所述高强度连接件按照一定的顺序排列于防护小模块的中间部位，所述防护小模块由热塑性高分子材料与高性能增强纤维复合制成，所述高强度连接件为选自高强高模聚乙烯，芳纶或碳纤维材料中的一种制成的长丝、纱线或绳股。

2.根据权利要求1所述的柔性防刺材料，其特征在于：所述柔性防刺材料是由防护小模块和高强度连接件间通过注塑的方式制成的。

3.根据权利要求1所述的柔性防刺材料，其特征在于：所述高强度连接件的粗细范围为400-3000D。

4.根据权利要求1所述的柔性防刺材料，其特征在于：所述防护小模块的热塑性高分子材料选自尼龙PA66或聚碳酸酯PC中的一种，所述高性能增强纤维选自玻纤、芳纶或碳纤维短纤中的一种。

5.根据权利要求4所述的柔性防刺材料，其特征在于：所述防护小模块的热塑性高分子材料与高性能增强纤维间的质量比为9∶1到1∶1。

6.根据权利要求1所述的柔性防刺材料，其特征在于：所述防护小模块由方形或多边形排列而成，防护小模块间形成有间隙。

7.根据权利要求1所述的柔性防刺材料，其特征在于：防护小模块在厚度方向上的坡度小于0.3度。

8.一种柔性防刺材料的制备方法，所述柔性防刺材料由防护小模块以及连接防护小模块的高强度连接件组成，其特征在于包括以下制备步骤：

S1，根据预设的防护小模块参数要求制出模具的上模和下模；所述参数包括小模块形状、大小、排列方式及间隙。

S2，将高强度连接件按照小模块排列结构放置于模具中，并将两端拉紧形成一定的张力；

S3，将模具的上模和下模合模，并向模具中注塑热塑性复合材料，保持一定的注塑温度，压力和时间，其中，所述热塑性复合材料由热塑性高分子材料与高性能增强纤维复合制成；

S4，打开上模和下模，并具将高强度丝或绳两端的张力解除后，形成柔性防刺材料。

9.根据权利要求8所述的柔性防刺材料，其特征在于：所述高强度连接件为选自高强高模聚乙烯、芳纶或碳纤维材料中的一种制成的长丝、纱线或绳股。

10.根据权利要求8所述的柔性防刺材料，其特征在于：所述防护小模块的热塑性高分子材料选自尼龙PA66或聚碳酸酯PC中的一种，所述高性能增强纤维选自玻纤、芳纶或碳纤维短纤中的一种，所述热塑性高分子材料与高性能增强纤维间的质量比为9∶1到1∶1。