CN108034251A - 一种高抗冲柔性防护材料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及防护材料技术，旨在提供一种高抗冲柔性防护材料。该防护材料是由以下以重量份的成分组成：纳米蒙脱土2‑8份；纳米二氧化硅3‑7份；氧化铝粉体15‑25份；锌黄铜粉体5‑10份；石墨粉体5‑10份；四针状氧化锌晶须2‑6份；三聚氰胺甲醛树脂粉体5‑15份；硼砂1‑3份；二甲基硅油16‑62份。本发明的高抗冲柔性防护材料在正常状态下保持柔软的状态，一旦遭到高速冲击或高速打击，则迅速硬化以保护被防护人员免受高速冲击或打击的伤害；另一方面，高速冲击下产生的大量热量作用于组分中硼砂与三聚氰胺甲醛树脂，可迅速形成多孔碳层，阻隔热量对被防护人员的伤害。

Description

一种高抗冲柔性防护材料
技术领域
本发明涉及防护材料技术领域，具体涉及一种高抗冲柔性防护材料。
背景技术
从古至今，个体防护材料经历了从天然植物纤维到金属材料再到合成材料的发展。凯夫拉纤维的应用则标志着防护材料有硬质向软质的转变，加速了个人防护材料向轻量化和舒适化的方向发展。
目前工业化及大规模生产的软质防护材料主要有对位芳香族聚酰胺纤维、超高分子量聚乙烯纤维以及碳纤维。但无论对位芳香族聚酰胺纤维、超高分子量聚乙烯纤维还是碳纤维，要平衡舒适化、轻量化以及防弹性能的要求，就需要使用高强度、高模量以及细旦化纤维材料，同时配合高织化工艺提供更多纤维交接点。而这对材料的制备以及编制工艺提出了极高的要求，同时也极大地提高了构建材料的成本，不利于材料的大规模应用与推广。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中不足，提供一种高抗冲柔性防护材料。
为解决技术问题，本发明的解决方案是：
提供一种高抗冲柔性防护材料，是由以下以重量份的成分组成：纳米蒙脱土2-8份；纳米二氧化硅3-7份；氧化铝粉体15-25份；锌黄铜粉体5-10份；石墨粉体5-10份；四针状氧化锌晶须2-6份；三聚氰胺甲醛树脂粉体5-15份；硼砂1-3份；二甲基硅油16-62份。
本发明中，所述纳米蒙脱土的粒径在5-25纳米；纳米二氧化硅的粒径在5-25纳米；氧化铝粉体的粒径在15-75微米。锌黄铜粉体的粒径在5-25微米，其中的锌含量为32％；石墨粉体的粒径在5-25微米。三聚氰胺甲醛树脂粉体的粒径在5-25微米；硼砂的粒径在5-25微米。二甲基硅油分子量在30000-70000。四针状氧化锌晶须的粒径在15-75微米。
该高抗冲柔性防护材料可通过下述方法制备获得：
(1)按下述重量份称量各组分：纳米蒙脱土2-8份；纳米二氧化硅3-7份；氧化铝粉体15-25份；锌黄铜粉体5-10份；石墨粉体5-10份；四针状氧化锌晶须2-6份；三聚氰胺甲醛树脂粉体5-15份；硼砂1-3份；二甲基硅油16-62份；
(2)将纳米蒙脱土、纳米二氧化硅、氧化铝粉体加入球磨罐中，球磨6-12小时，冷却至室温后取出，得到混合物一；
(3)将锌黄铜粉体、石墨粉体加入球磨罐中，球磨1-2小时，冷却至室温后取出，得到混合物二；
(4)将三聚氰胺甲醛树脂粉体、硼砂加入粉体混合机中，混合5-15小时，冷却至室温后取出，得到混合物三；
(5)将混合物一、混合物二以及混合物三加入到二甲基硅油中，搅拌0.5-3分钟后，用三辊研磨机研磨至完全均匀，冷却至室温后得到混合物四；
(6)将四针状氧化锌晶须加入混合物四中，搅拌3-5分钟后，用三辊研磨机研磨3-5次，冷却至室温后，得到高抗冲柔性防护材料。
本发明的实现原理：
本发明提供的高抗冲柔性防护材料在未受高速冲击的情况下，材料内部填料呈现无规则的排列，相互作用较弱，因此可以呈现较好的流动状态，而在受到高速冲击时，受冲击区域材料空间瞬间被压缩，材料内部填料间相互作用瞬间增大，造成材料硬化；本发明通过大量试验，提出了对冲击最为敏感的配方，即在受到冲击时可迅速形成相互作用极强的交联结构，从而瞬间形成抗冲击硬化层。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的高抗冲柔性防护材料，在正常状态下保持柔软的状态，一旦遭到高速冲击或高速打击，则迅速硬化以保护被防护人员免受高速冲击或打击的伤害；另一方面，高速冲击下产生的大量热量作用于组分中硼砂与三聚氰胺甲醛树脂，可迅速形成多孔碳层，阻隔热量对被防护人员的伤害。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1：
高抗冲柔性防护材料，由以下以重量份的成分组成：
纳米蒙脱土：2份；纳米二氧化硅：3份；氧化铝粉体：15份；锌黄铜粉体：5份；石墨粉体：5份；四针状氧化锌晶须：2份；三聚氰胺甲醛树脂粉体：5份；硼砂：1份；二甲基硅油：62份。
所述纳米蒙脱土的粒径在5纳米-15纳米；纳米二氧化硅的粒径在5纳米-15纳米；氧化铝粉体的粒径在15微米-45微米；锌黄铜粉体为锌含量在32％，粒径在5微米-15微米；石墨粉体的粒径在5微米-15微米；四针状氧化锌晶须的粒径在15微米-45微米；三聚氰胺甲醛树脂粉体的粒径在5微米-15微米；硼砂的粒径在5微米-10微米；二甲基硅油分子量在70000。
上述高抗冲柔性防护材料的制备方法，依次包括如下步骤：
(1)将纳米蒙脱土、纳米二氧化硅以及氧化铝粉体按比例加入球磨罐中球磨6小时，冷却至室温后取出，得到混合物一；
(2)将锌黄铜粉体以及石墨粉体加入球磨罐中球磨1小时，冷却至室温后取出，得到混合物二；
(3)将三聚氰胺甲醛树脂粉体与硼砂加入粉体混合机中混合5小时，冷却至室温后取出，得到混合物三；
(4)将步骤1所得混合物一、步骤2所得混合物二以及步骤3所得混合物三加入到二甲基硅油中，手动搅拌30秒后，用三辊研磨机研磨30次至完全均匀，冷却至室温后得到混合物四；
(5)将四针状氧化锌晶须加入步骤4所得混合物四中，手动搅拌3分钟后，用三辊研磨机研磨3次，冷却至室温后得到高抗冲柔性防护材料。
实施例2:
高抗冲柔性防护材料，由以下以重量份的成分组成：
纳米蒙脱土：8份；纳米二氧化硅：7份；氧化铝粉体：25份；锌黄铜粉体：10份；石墨粉体：10份；四针状氧化锌晶须：6份；三聚氰胺甲醛树脂粉体：15份；硼砂：3份；二甲基硅油：16份。
所述纳米蒙脱土的粒径在15纳米-25纳米；纳米二氧化硅的粒径在15纳米-25纳米；氧化铝粉体的粒径在45微米-75微米；锌黄铜粉体为锌含量在32％，粒径在15微米-25微米；石墨粉体的粒径在15微米-25微米；四针状氧化锌晶须的粒径在45微米-75微米；三聚氰胺甲醛树脂粉体的粒径在15微米-25微米；硼砂的粒径在15微米-25微米；二甲基硅油分子量在30000。
所述高抗冲柔性防护材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将纳米蒙脱土、纳米二氧化硅以及氧化铝粉体按比例加入球磨罐中球磨12小时，冷却至室温后取出，得到混合物一；
(2)将锌黄铜粉体以及石墨粉体加入球磨罐中球磨2小时，冷却至室温后取出，得到混合物二；
(3)将三聚氰胺甲醛树脂粉体与硼砂加入粉体混合机中混合15小时，冷却至室温后取出，得到混合物三；
(4)将步骤1所得混合物一、步骤2所得混合物二以及步骤3所得混合物三加入到二甲基硅油中，手动搅拌3分钟后，用三辊研磨机研磨50次至完全均匀，冷却至室温后得到混合物四；
(5)将四针状氧化锌晶须加入步骤4所得混合物四中，手动搅拌5分钟后，用三辊研磨机研磨5次，冷却至室温后得到高抗冲柔性防护材料。
实施例3:
高抗冲柔性防护材料，由以下以重量份的成分组成：
纳米蒙脱土：5；纳米二氧化硅：5；氧化铝粉体：20；锌黄铜粉体：8；石墨粉体：8；四针状氧化锌晶须：4；三聚氰胺甲醛树脂粉体：10；硼砂：2；二甲基硅油：38。
所述纳米蒙脱土的粒径在10纳米-20纳米；纳米二氧化硅的粒径在10纳米-20纳米；氧化铝粉体的粒径在30微米-60微米；锌黄铜粉体为锌含量在32％，粒径在10微米-20微米；石墨粉体的粒径在10微米-20微米；四针状氧化锌晶须的粒径在30微米-60微米；三聚氰胺甲醛树脂粉体的粒径在10微米-20微米；硼砂的粒径在10微米-20微米；二甲基硅油分子量在50000。
本发明还同时提供了上述高抗冲柔性防护材料的制备方法，依次包括如下步骤：
(1)将纳米蒙脱土、纳米二氧化硅以及氧化铝粉体按比例加入球磨罐中球磨9小时，冷却至室温后取出，得到混合物一；
(2)将锌黄铜粉体以及石墨粉体加入球磨罐中球磨1.5小时，冷却至室温后取出，得到混合物二；
(3)将三聚氰胺甲醛树脂粉体与硼砂加入粉体混合机中混合10小时，冷却至室温后取出，得到混合物三；
(4)将步骤1所得混合物一、步骤2所得混合物二以及步骤3所得混合物三加入到二甲基硅油中，手动搅拌2分钟后，用三辊研磨机研磨40次至完全均匀，冷却至室温后得到混合物四；
(5)将四针状氧化锌晶须加入步骤4所得混合物四中，手动搅拌4分钟后，用三辊研磨机研磨4次，冷却至室温后得到高抗冲柔性防护材料。
发明效果验证
(1)将实施例1制备得到的高抗冲柔性防护材料涂覆于普通机织平纹布表面，涂覆厚度为10mm，记为样品一。
(2)将普通机织平纹布，记为样品二。
(3)将样品一与样品二分别绷紧固定于测试框上，测试框尺寸为200mm×200mm。
(4)采用喷丸机对样品一与样品二表面进行打击，空气压力0.6MPa，喷射量6000kg/h，打击时间5s，喷嘴距离样品一与样品二表面500mm，观察样品一与样品二受击打后的状态，其测试结果如下表：
样品 受击打后表面状态
样品一 受击打部位未见破碎，喷丸进入深度为7mm
样品二 受击打部位破碎
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (6)

1.一种高抗冲柔性防护材料，其特征在于，是由以下以重量份的成分组成：纳米蒙脱土2-8份；纳米二氧化硅3-7份；氧化铝粉体15-25份；锌黄铜粉体5-10份；石墨粉体5-10份；四针状氧化锌晶须2-6份；三聚氰胺甲醛树脂粉体5-15份；硼砂1-3份；二甲基硅油16-62份。
2.根据权利要求1所述的防护材料，其特征在于，所述纳米蒙脱土的粒径在5-25纳米；纳米二氧化硅的粒径在5-25纳米；氧化铝粉体的粒径在15-75微米。
3.根据权利要求1所述的防护材料，其特征在于，所述锌黄铜粉体的粒径在5-25微米，其中的锌含量为32％；石墨粉体的粒径在5-25微米。
4.根据权利要求1所述的防护材料，其特征在于，所述三聚氰胺甲醛树脂粉体的粒径在5-25微米；硼砂的粒径在5-25微米。
5.根据权利要求1所述的防护材料，其特征在于，所述二甲基硅油分子量在30000-70000。
6.根据权利要求1所述的防护材料，其特征在于，所述四针状氧化锌晶须的粒径在15-75微米。
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