CN108237747A - 一种硬质防刺材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种硬质防刺材料，其是由多层单向连续玻璃纤维增强热塑性预浸带0°/90°铺层复合压制而成，或者由两层0°/90°复合材料与一层热塑性轻质毡板复合压制而成；其中，单向连续玻璃纤维增强热塑性预浸带是一种连续玻璃纤维完全浸渍在热塑性树脂当中的预浸带片材；0°/90°复合材料为多层单向连续玻璃纤维增强热塑性预浸带通过0°/90°铺层并复合压制的薄片，或玻璃纤维布与热塑性树脂片材热压的薄片；热塑性轻质毡板是将玻璃纤维与聚丙烯纤维或玻璃纤维与聚丙烯拉丝均匀混合，然后进行开松处理、梳理成形、交叉铺网、针刺成毡、辊压后得到的玻璃纤维/树脂混合毡层。本发明防刺效果好、不易刺穿、成本低、重量轻。

Description

一种硬质防刺材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及安全防护技术领域，特别涉及一种硬质防刺材料及其制备方法。
背景技术
防刺服作为一种特种装备在个体防护领域应用越来越广泛，而防刺服的核心部件在于防刺材料。现有防刺服的防刺材料五花八门，种类繁多。
专利文献US6280546公开了一种“制备切割和耐磨层压板的方法”，其通过辊筒缠绕工艺在超高分子量聚乙烯纤维织物的表面粘合LDPE或者EVA胶膜，提高材料的抗切割性能。这种防刺材料的结构属于软质防刺材料，虽然超高分子量聚乙烯纤维织物具有优异的韧性，但是受到外部冲击时，变形量较大，对人体冲击力较大，不能有效的保护人体。与此同时，超高分子量聚乙烯还存在耐温性能差，而且价格昂贵的问题。
公开号为CN102519309A的中国专利文献提供了一种软质防刺防弹材料，其由多层纤维单取向预浸带交叉复合而成，每层单向纤维的表面通过胶粘剂固定，层与层之间通过胶粘剂粘合，但是，在受到较大外部刺穿力时，该防刺防弹材料的变形量较大，防刺效果难以保证。
公开号为CN104126945A的中国专利文献提供了一种警用防刺服及其制备方法，其通过将金属片铆接而制成，重量较大，穿戴不便，属于传统的硬质防刺材料。
公开号为CN105252853A的中国专利文献公开了一种防破片夹芯结构芳纶复合布的制备，所述防破片夹心结构芳纶复合布由两层无纬布或两层单向纤维预浸带与一层机织布复合而成，层间用胶粘剂进行粘合，属于软质防刺服，穿着舒适度好，也能防刺，但是受到外部冲击时，变形量较大，对人体冲击力较大，而且使用芳纶成本偏高。
发明内容
本发明提供一种硬质防刺材料及其制备方法，尤其涉及一种变形量小、防刺效果好、成本低的防刺材料。
发明人经研究和分析发现，现有的几种防刺材料的纤维织物仅表面粘合，内部仍为松散易变形的纤维，因而受到外部冲击时容易产生空隙，进而不能有效的实现防刺。由于仅表面进行了粘合，现有的预浸带材料的内部空隙量很大，而且受到外力容易变形，从而不能有效的实现防刺，虽然通过增加45°铺层和在表面覆盖双向拉伸薄膜可以弱化材料中的空隙，但是这种方案只能改善抗刺穿性能，不能从根本上解决现有的防刺材料变形量大的问题。
基于上述考虑，本发明的技术方案如下：
一种硬质防刺材料，是由多层单向连续玻璃纤维增强热塑性预浸带0°/90°铺层复合压制而成，或者由两层0°/90°复合材料与一层热塑性轻质毡板复合压制而成；其中，
所述单向连续玻璃纤维增强热塑性预浸带是一种连续玻璃纤维完全浸渍在热塑性树脂当中的预浸带片材；本发明的预浸带为完全浸渍的预浸带，从而预浸带内部的纤维结构稳定，内部空隙少，受到外部冲击时不易变形，因此更不容易刺穿；
所述0°/90°复合材料为多层单向连续玻璃纤维增强热塑性预浸带通过0°/90°铺层并复合压制的薄片，或玻璃纤维布与热塑性树脂片材热压的薄片；
所述热塑性轻质毡板是将玻璃纤维与聚丙烯纤维或玻璃纤维与聚丙烯拉丝均匀混合，然后进行开松处理、梳理成形、交叉铺网、针刺成毡、辊压后得到的玻璃纤维/树脂混合毡层。因此，所述热塑性轻质毡板内部纤维结构比较松，因而重量轻，减重；而且纤维排布凌乱不规整，因此经辊压后不易刺穿。
优选地，所述热塑性轻质毡板中玻璃纤维与聚丙烯纤维或玻璃纤维与聚丙烯拉丝质量比为1∶(0.5～2)。
优选地，所述热塑性轻质毡板的厚度与所述0°/90°复合材料的厚度比例为1∶(0.5～3)∶1。
优选地，所述单向连续玻璃纤维增强热塑性预浸带通过以下制备方法制备得到：将多束连续玻璃纤维经过展纱，然后平行排列成一定宽度，经过热塑性树脂浸胶模具，并辊压后得到一种连续玻璃纤维完全浸渍在热塑性树脂当中的预浸带片材。
所述热塑性树脂可以为聚烯烃、聚碳酸酯、尼龙中的任意一种。
所述单向连续玻璃纤维增强热塑性预浸带的厚度为0.2～0.5mm。
所述单向连续玻璃纤维增强热塑性预浸带中玻璃纤维的质量百分含量在60％～75％。
所述玻璃纤维布的克重为150～300g/m2。
本发明还提供一种上述的硬质防刺材料的制备方法，其包括以下步骤：
步骤(1)：将多层单向连续玻璃纤维增强热塑性预浸带0°/90°铺层，或将两层0°/90°复合材料与一层热塑性轻质毡板按照(0°/90°)复合材料/热塑性轻质毡板/(0°/90°)复合材料结构铺层；
步骤(2)：将步骤(1)中铺放好的材料进行热压成型得到板材，热压成型过程具体可通过将上述材料放入平板压机或钢带压机或其他可实现热压的设备来实现。
优选地，所述制备方法还包括步骤(3)：将步骤(2)中得到的板材进行裁切，得到所需形状尺寸。
其中，所述步骤(2)中所述热压温度根据所用的热塑性树脂而定，热压温度范围为树脂的熔点温度以上10℃～50℃。
优选地，所述步骤(2)中所述热压压力为0.5MPa～3MPa。
优选地，所述步骤(2)中所述热压时间为3min～10min。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明提供的一种硬质防刺材料具有防刺效果好、不易刺穿、成本低、重量轻的优点。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
图1为本发明的硬质防刺材料中多层单向连续玻璃纤维增强热塑性预浸带0°/90°铺层示意图；
图2为本发明的硬质防刺材料中两层0°/90°复合材料与一层热塑性轻质毡板复合示意图。
具体实施方式
本发明提供一种硬质防刺材料及其制备方法，本发明的硬质防刺材料变形量小、防刺效果好、不易刺穿、成本低。
请参见图1和图2，本发明的硬质防刺材料，是由如图1所示的多层单向连续玻璃纤维增强热塑性预浸带(1)和(2)以0°/90°铺层复合压制而成，或者如图2所示，由两层0°/90°复合材料(3)与一层热塑性轻质毡板(4)复合压制而成。所述热塑性轻质毡板的厚度与所述0°/90°复合材料的厚度比例为1∶(0.5～3)∶1。
其中，所述单向连续玻璃纤维增强热塑性预浸带是一种连续玻璃纤维完全浸渍在热塑性树脂当中的预浸带片材。
所述0°/90°复合材料为多层单向连续玻璃纤维增强热塑性预浸带通过0°/90°铺层并复合压制的薄片，或玻璃纤维布与热塑性树脂片材热压的薄片。
所述热塑性轻质毡板是将玻璃纤维与聚丙烯纤维或玻璃纤维与聚丙烯拉丝均匀混合，然后进行开松处理、梳理成形、交叉铺网、针刺成毡、辊压后得到的玻璃纤维/树脂混合毡层。所述热塑性轻质毡板中玻璃纤维与聚丙烯纤维或玻璃纤维与聚丙烯拉丝质量比优选为1：(0.5～2)。
所述单向连续玻璃纤维增强热塑性预浸带的厚度为0.2～0.5mm。
所述单向连续玻璃纤维增强热塑性预浸带中玻璃纤维的质量百分含量在60％～75％。
所述玻璃纤维布的克重为150～300g/m2。
在本文中，由「一数值至另一数值」表示的范围，是一种避免在说明书中一一列举该范围中的所有数值的概要性表示方式。因此，某一特定数值范围的记载，涵盖该数值范围内的任意数值以及由该数值范围内的任意数值界定出的较小数值范围，如同在说明书中明文写出该任意数值和该较小数值范围一样。
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应该理解，这些实施例仅用于说明本发明，而不用于限定本发明的保护范围。在实际应用中本领域技术人员根据本发明做出的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
实施例1
本实施例提供的一种硬质防刺材料，是由12层单向连续玻璃纤维增强聚丙烯预浸带以0°/90°铺层复合压制而成。
具体制备方法为：将12层0.3mm厚度单向连续玻璃纤维增强聚丙烯预浸带(玻璃纤维质量百分数70％)以0°/90°铺层，铺放好后放入平板压机中热压成型，最终得到的硬质防刺材料板材厚度为3.2mm。热压工艺参数为：热压温度180℃、热压时间3min、压力2MPa。得到的硬质防刺材料板材按照GA68-2008《警用防刺服》标准测试，测试结果为未穿透。
实施例2
本实施例提供的一种硬质防刺材料，是由两层0°/90°复合材料与一层热塑性轻质毡板复合压制而成。
具体制备方法为：将6层0.3mm厚度单向连续玻璃纤维增强聚丙烯预浸带(玻璃纤维质量百分数70％)以0°/90°铺层，在260℃预先压成1.5mm厚度的0°/90°复合材料片材；然后将材料按照(0°/90°)复合材料/热塑性轻质毡板/(0°/90°)复合材料结构铺层，其中热塑性轻质毡板厚度1.2mm，铺放好后放入平板压机中热压成型，最终得到的板材厚度为4mm；其中，所述热塑性轻质毡板中玻璃纤维与聚丙烯纤维或玻璃纤维与聚丙烯拉丝质量比为1∶0.7。热压工艺参数为：热压温度180℃、热压时间5min、压力2MPa。得到的硬质防刺材料板材按照GA68-2008《警用防刺服》标准测试，测试结果为未穿透。
实施例3
本实施例提供的一种硬质防刺材料，由两层0°/90°复合材料与一层热塑性轻质毡板复合压制而成。
具体制备方法为：将2层200g/m2的玻璃纤维布与3层0.2mm厚度的聚碳酸酯薄片按照2布3膜的工艺，在260℃热压复合制备得到0°/90°复合材料，厚度为1mm；然后将材料按照(0°/90°)复合材料/热塑性轻质毡板/(0°/90°)复合材料结构铺层，其中热塑性轻质毡板厚度1.2mm，铺放好后放入平板压机中热压成型，最终得到的板材厚度为3mm；其中，所述热塑性轻质毡板中玻璃纤维与聚丙烯纤维或玻璃纤维与聚丙烯拉丝质量比为1∶1。热压工艺参数为：热压温度180℃、热压时间5min、压力2MPa。得到的硬质防刺材料板材按照GA68-2008《警用防刺服》标准测试，测试结果为未穿透。
实施例4
一种硬质防刺材料，由12层单向连续玻璃纤维增强尼龙预浸带0°/90°铺层复合压制而成。
具体制备方法为：将12层0.3mm厚度单向连续玻璃纤维增强尼龙6预浸带(玻璃纤维质量百分数65％)0°/90°铺层，铺放好后放入钢带压机中热压成型，最终得到的板材厚度为3.2mm。热压工艺参数为：热压温度230℃、热压时间3min、压力1.5MPa。得到的硬质防刺材料板材按照GA68-2008《警用防刺服》标准测试，测试结果为未穿透。
在本发明及上述实施例的教导下，本领域技术人员很容易预见到，本发明所列举或例举的各原料或其等同替换物、各加工方法或其等同替换物都能实现本发明，以及各原料和加工方法的参数上下限取值、区间值都能实现本发明，在此不一一列举实施例。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种硬质防刺材料，其特征在于，是由多层单向连续玻璃纤维增强热塑性预浸带0°/90°铺层复合压制而成，或者由两层0°/90°复合材料与一层热塑性轻质毡板复合压制而成；其中，
所述单向连续玻璃纤维增强热塑性预浸带是一种连续玻璃纤维完全浸渍在热塑性树脂当中的预浸带片材；
所述0°/90°复合材料为多层单向连续玻璃纤维增强热塑性预浸带通过0°/90°铺层并复合压制的薄片，或玻璃纤维布与热塑性树脂片材热压的薄片；
所述热塑性轻质毡板是将玻璃纤维与聚丙烯纤维或玻璃纤维与聚丙烯拉丝均匀混合，然后进行开松处理、梳理成形、交叉铺网、针刺成毡、辊压后得到的玻璃纤维/树脂混合毡层。
2.如权利要求1所述的硬质防刺材料，其特征在于，所述热塑性轻质毡板中玻璃纤维与聚丙烯纤维或玻璃纤维与聚丙烯拉丝质量比为1∶(0.5～2)。
3.如权利要求1所述的硬质防刺材料，其特征在于，所述热塑性轻质毡板的厚度与所述0°/90°复合材料的厚度比例为1∶(0.5～3)∶1。
4.如权利要求1所述的硬质防刺材料，其特征在于，所述单向连续玻璃纤维增强热塑性预浸带通过以下制备方法制备得到：将多束连续玻璃纤维经过展纱，然后平行排列成一定宽度，经过热塑性树脂浸胶模具，并辊压后得到一种连续玻璃纤维完全浸渍在热塑性树脂当中的预浸带片材。
5.如权利要求1所述的硬质防刺材料，其特征在于，所述单向连续玻璃纤维增强热塑性预浸带的厚度为0.2～0.5mm。
6.如权利要求1所述的硬质防刺材料，其特征在于，所述单向连续玻璃纤维增强热塑性预浸带中玻璃纤维的质量百分含量在60％～75％。
7.如权利要求1所述的硬质防刺材料，其特征在于，所述玻璃纤维布的克重为150～300g/m2。
8.一种权利要求1-7中任一所述的硬质防刺材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤(1)：将多层单向连续玻璃纤维增强热塑性预浸带0°/90°铺层，或将两层0°/90°复合材料与一层热塑性轻质毡板按照(0°/90°)复合材料/热塑性轻质毡板/(0°/90°)复合材料结构铺层；
步骤(2)：将步骤(1)中铺放好的材料进行热压成型得到板材，热压成型过程具体可通过将上述材料放入平板压机或钢带压机或其他可实现热压的设备来实现。
9.如权利要求8所述的硬质防刺材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中所述热压温度范围为所述热塑性树脂的熔点温度以上10℃～50℃。
10.如权利要求8所述的硬质防刺材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中所述热压压力为0.5MPa～3MPa，所述步骤(2)中所述热压时间为3min～10min。
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