CN109177396A - 一种防护复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种防护复合材料，包括依次叠加设置的防护层、功能层与舒适层；自所述防护层端，所述功能层包括依次叠加设置的核辐射屏蔽层、电磁屏蔽功能层与织物基材，或，所述功能层包括依次叠加设置的核辐射屏蔽层与织物基材；自所述织物基材端，所述舒适层包括依次叠加设置的中子防护层和聚丙烯高分子基材。本申请还提供了所述防护复合材料的制备方法。本申请提供的防护复合材料具有阻燃、防静电、抗电离/电磁辐射以及中子防护的多重功能，可用于加工成核辐射防护服和防护帐篷、柔性防护屏风等。

Description

一种防护复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及多功能防护柔性复合材料，尤其涉及一种防护复合材料及其制备方法。
背景技术
近年来，随着军事、核电领域的快速发展，核辐射安全问题备受关注。为了保障从业人员以及普通民众的生命安全，辐射屏蔽材料以及装备的研发具有重要的社会意义。目前，辐射屏蔽材料应用领域非常广泛，尤其是兼具多种功能的新型柔性辐射防护材料可较好的应用于个人防护用品，具有广泛的应用价值。
传统的核辐射防护材料以铅及其化合物为主要材料，常见的个人防护产品有铅橡胶防护服、铅橡胶防护毯等，目前在国内核电站、放射医疗等单位依然广泛使用。但由于以含铅材料为核心的个人辐射防护产品具有稳定性差、易挥发、生物毒性强以及服装穿着舒适性差等缺点，在实际应用中还存在一定的问题，并且目前的技术还存在着防护功能单一的问题，因此亟需研制一种具有多重防护功能的新型无毒、舒适以及稳定性优异的防护材料。
公开号为CN103137228A的中国专利公开了一种能屏蔽核辐射的柔性复合材料，该柔性复合材料主要由铅纤维布、抗核辐射粉体、高分子材料组成，具有柔性、可折叠、质量轻的特点，但是该材料防护功能单一，不具有阻燃、防静电、防电磁辐射和中子辐射的功能，不能满足复杂环境下的应用。
公开号为CN107227454A的中国专利公开了一种可较好地防护高能量中子和γ射线的抗核辐射复合材料，但是该技术方案是在不锈钢基材的表面设置防护涂层，是刚性材料，不能用加工成柔性防护用品。
公开号为CN103778986A的中国专利公开了一种多功能核辐射防护服，其外层为具有阻燃、防水、防污功能的保护层，中间层为具有核辐射防护功能的复合纤维丝通过机织形成的机织布，内层为聚酰胺纤维、聚酯纤维或棉纤维面料层，具有核辐射防护性能，同时兼具防电磁辐射和防静电、阻燃、防油、防刺穿等功能，但是不具备中子防护功能，并且还存在射线屏蔽率低的问题。
鉴于上述屏蔽材料毒性大、功能单一、舒适性差、应用范围窄的问题，提供一种柔性、舒适度高、集核防护、电磁防护、中子防护功能于一体的复合材料具有重要意义。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种防护复合材料，本申请提供的防护复合材料是具有抗电磁辐射、中子防护以及调温的柔性复合材料。
有鉴于此，本申请提供了一种防护复合材料，包括依次叠加设置的防护层、功能层与舒适层；
自所述防护层端，所述功能层包括依次叠加设置的核辐射屏蔽层、电磁屏蔽功能层与织物基材，或，所述功能层包括依次叠加设置的核辐射屏蔽层与织物基材；
自所述织物基材端，所述舒适层包括依次叠加设置的中子防护层和聚丙烯高分子基材；
所述核辐射屏蔽层由30～80重量份的水性树脂基体、10～70重量份的屏蔽剂、0.5～8重量份的偶联剂与0.5～5重量份的助剂制备得到；
所述中子防护层由20～60重量份的石蜡相变微胶囊、30～70重量份的水性树脂、0.1～1.5重量份的增稠剂、0.3～4.5重量份的消泡剂、1～5重量份的偶联剂制备得到。
优选的，自远离所述核辐射屏蔽层端，所述防护层包括依次叠加设置的防静电织物基底、阻燃层与拒水拒油层；所述阻燃层由20～50重量份的硼酸锌、3～8重量份的分散剂与50～70重量份的水性聚氨酯乳液制备得到，所述拒水拒油层由丙烯酸酯类含氟聚合物制备得到。
优选的，所述防护层中，所述基材为聚酯纤维、棉纤维和聚乙烯纤维中的一种或多种与金属纤维的混纺织物或聚酯纤维织物，所述基材为混纺织物时，所述电磁屏蔽功能层为金属膜层，所述基材为聚酯纤维织物时，所述电磁屏蔽功能层为金属膜层或镀银空心玻璃微珠涂层。
优选的，所述金属膜层中的金属选自铜、镍、铁、铁镍合金、镍铬合金和银中的一种或多种。
优选的，所述核辐射屏蔽层中，所述水性树脂选自水性聚氨酯、水性丙烯酸和水性有机硅中的一种或多种；所述屏蔽剂选自五氧化二钽、碳化钽、二硼化钽、钽、氧化钨、钨、氧化铋、铋、钨酸铋、氧化铈、氧化钐和碳酸钡中的一种或多种；所述偶联剂选自硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂和铝钛偶联剂中的一种或多种；所述助剂选自质量比为1:3的增稠剂和消泡剂。
优选的，所述中子防护层中，所述水性树脂选自水性聚氨酯、水性丙烯酸、水性有机硅和水性环氧树脂中的一种或多种，所述偶联剂选自硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂和铝钛偶联剂中的一种或多种。
优选的，所述功能层中，所述织物基材的厚度为70～200μm，重量为80～300g/m2，所述核辐射屏蔽层的厚度为100～900μm，重量为200～2000g/m2；所述舒适层中，所述中子防护层的厚度为100～800μm，重量为100～700g/m2。
本申请还提供了一种防护复合材料的制备方法，包括以下步骤：
在织物基材表面复合电磁屏蔽功能层，在所述电磁屏蔽功能层表面涂覆核辐射防护屏蔽涂料，得到功能层；或，在织物基材表面涂覆核辐射防护屏蔽涂料，得到功能层；
在聚丙烯高分子基材表面刮涂中子防护涂料，得到舒适层；
将防护层、功能层与舒适层进行复合，且所述防护层与所述功能层中由核辐射防护屏蔽涂料形成的涂层相接触，所述舒适层中由中子防护涂料形成的涂层与所述织物基材相接触，得到防护复合材料；
所述核辐射防护屏蔽涂料由30～80重量份的水性树脂基体、10～70重量份的屏蔽剂、0.5～8重量份的偶联剂与0.5～5重量份的助剂组成；
所述中子防护涂料由20～60重量份的石蜡相变微胶囊、30～70重量份的水性树脂、0.1～1.5重量份的增稠剂、0.3～4.5重量份的消泡剂、1～5重量份的偶联剂组成。
优选的，所述防护层按照以下方式制备：
采用刮涂工艺对防静电织物进行阻燃处理，所述阻燃处理的阻燃剂由20～50重量份的硼酸锌、3～8重量份的分散剂与50～70重量份的水性聚氨酯乳液组成；
在经过阻燃处理的基材表面涂覆丙烯酸酯类含氟聚合物，得到防护层。
优选的，所述核辐射防护屏蔽涂料按照如下方法制备：
采用偶联剂对屏蔽剂进行表面处理，将水性树脂基体、助剂与处理后的屏蔽剂混合，得到核辐射防护屏蔽涂料。
本申请提供了一种防护复合材料，其包括依次叠加设置的防护层、功能层与舒适层，其中功能层包括依次叠加设置的核辐射屏蔽层、电磁屏蔽功能层与织物基材，或所述功能层包括依次叠加设置的核辐射屏蔽层与织物基材；所述舒适层包括依次叠加设置的中子防护层和聚丙烯高分子基材；本申请采用柔性材料作为基材，通过设置核辐射屏蔽层和中子防护层，实现了核辐射与中子防护的功能，同时利用石蜡相变微胶囊材料实现了防护复合材料的调温功能，因此，本申请提供的防护复合材料是具有抗电磁辐射、中子防护以及调温的柔性复合材料；进一步的，本申请中的聚丙烯高分子基材与石蜡相变微胶囊中均含有大量氢原子，对中子有很好的慢化作用；防护层中的采用了硼酸锌阻燃剂，对中子具有一定的吸收，与中子防护层共同作用，进一步实现了对中子的屏蔽；功能层的电磁屏蔽功能层中的金属Ag、Fe、Ni、铁镍合金、镍钴合金等不仅具有较好的电磁屏蔽功能，还具有较大的中子吸收截面，具有一定的中子防护效果。综上所述，本申请提供的防护复合材料中各层相互弥补，共同作用，使得复合材料是一种具有阻燃、防静电、防电磁辐射以及中子屏蔽功能的防护复合材料。
附图说明
图1为本发明提供的一种防护复合材料结构示意图；
图2为本发明提供的另一种防护复合材料结构示意图。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
针对现有技术中核辐射防护复合材料综合性能差的问题，本发明实施例公开了一种防护复合材料，该防护复合材料具有抗电磁辐射、中子防护与调温的作用，具体的，本申请所述防护复合材料的结构示意图如图1和图2所示，图1中，1为防护层，1-1为拒水拒油层，1-2为阻燃层，1-3为防静电织物基底，2为功能层，2-1为织物基底，2-2为电磁屏蔽功能层，2-3为核辐射屏蔽层，3为舒适层，3-1为聚丙烯高分子基材，3-2为中子防护层；图2中1为防护层，1-1为拒水拒油层，1-2为阻燃层，1-3为防静电织物基底，2为功能层，2-1为织物基底，2-3为核辐射屏蔽层，3为舒适层，3-1为聚丙烯高分子基材，3-2为中子防护层；更具体的，所述防护复合材料，其包括依次叠加设置的防护层、功能层与舒适层；
自所述防护层端，所述功能层包括依次叠加设置的核辐射屏蔽层、电磁屏蔽功能层与织物基材，或，所述功能层包括依次叠加设置的核辐射屏蔽层与织物基材；
自所述织物基材端，所述舒适层包括依次叠加设置的中子防护层和聚丙烯高分子基材；
所述核辐射屏蔽层由30～80重量份的水性树脂基体、10～70重量份的屏蔽剂、0.5～8重量份的偶联剂与0.5～5重量份的助剂制备得到；
所述中子防护层由20～60重量份的石蜡相变微胶囊、30～70重量份的水性树脂、0.1～1.5重量份的增稠剂、0.3～4.5重量份的消泡剂、1～5重量份的偶联剂制备得到。
对于防护复合材料的防护层，在实际应用中其位于防护复合材料的最外层；在所述防护层中，根据其具体应用可包括依次叠加设置的防静电织物基底、阻燃层与拒水拒油层，且所述防静电织物基底设置于所述防护复合材料的最外层。所述防静电织物基底具体选自编织或混纺有导电纤维的织物，其重量为50～150g/m2。所述阻燃层由20～50重量份的硼酸锌、3～8重量份的分散剂与50～70重量份的水性聚氨酯乳液制备得到，所述拒水拒油层由丙烯酸酯类含氟聚合物制备得到；在上述阻燃层中阻燃剂为硼酸锌，其不仅具有阻燃的功能，还能够提高硼的浓度，可进一步提高中子屏蔽性能。拒水拒油层中的丙烯酸酯类含氟聚合物可减少水分子和油分子对面料的浸透，由此实现拒水、拒油的功能。
对于中间层-功能层其主要实现核辐射和电磁辐射的双重功能。具体的，所述功能层包括依次叠加设置的核辐射屏蔽层、电磁屏蔽功能层与织物基材，或包括依次叠加设置的核辐射屏蔽层与织物基材，且所述核辐射屏蔽层与所述防护层相接触，进一步的可与防护层的拒水拒油层相接触。其中，所述织物基材为聚酯纤维、棉纤维和聚乙烯纤维中的一种或多种与金属纤维的混纺织物或聚酯纤维织物，在具体实施例中，所述织物基材选自聚酯纤维或不锈钢短纤。在所述织物基材选自混纺织物时，所述电磁屏蔽功能层为金属膜层，在所述基材为聚酯纤维织物时，所述电磁屏蔽层为金属膜层或镀银空心玻璃微珠涂层；所述镀银空心玻璃微珠涂层具有电磁辐射防护功能的同时还具有隔热功能。所述金属膜层的厚度为1～5μm，所述金属膜层中的金属为本领域技术人员熟知的具有电磁屏蔽功能的材料，示例的，其可选自金属铜、镍、铁、铁镍合金、镍铬合金、银和稀土元素中的一种或多种；上述金属膜层不仅具有较好的电磁屏蔽功能，还具有较大的中子吸收截面，而使得金属膜层具有一定的中子防护效果。
在功能层中所述核辐射屏蔽层由30～80重量份的水性树脂基体、10～70重量份的屏蔽剂、0.5～8重量份的偶联剂与0.5～5重量份的助剂制备得到；在具体实施例中，所述水性树脂基体的含量为45～65重量份，所述屏蔽剂为30～55重量份，所述偶联剂为1～4重量份，所述助剂的含量为1～4.5重量份。在上述组分中，水性树脂基体用量过多，则其他功能填料较少，防护效果较差，若用量过少，则成膜性能较差，机械性能降低。所述水性树脂基体为本领域技术人员熟知的，示例的，其选自水性聚氨酯、水性聚丙烯和水性有机硅中的一种或多种；所述屏蔽剂选自五氧化二钽、碳化钽、二硼化钽、钽、氧化钨、钨、氧化铋、铋、钨酸铋、氧化铈、氧化钐和碳酸钡中的一种或多种，在具体实施例中，所述屏蔽剂选自钽和氧化铈的混合物、钨酸铋和氧化钨的混合物或二硼化钽、钨和氧化钐的混合物。所述偶联剂选自硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂和铝钛偶联剂中的一种或多种；所述助剂选自质量比为1:3的增稠剂与消泡剂，所述增稠剂与所述消泡剂为本领域技术人员熟知的，对此本申请没有特别的限制。所述核辐射屏蔽层的厚度为100～900μm，重量为200～2000g/m2。
上述功能层具有较厚的涂层，使得面料透气性较差，若置于内层会影响人体热量的散发、传递、调温，达不到舒适层的效果，因此功能层只能作为所述防护复合材料的中间层。
对于舒适层其在防护复合材料应用时位于最内层，自所述功能层的织物基材端，其包括依次叠加设置的中子防护层和聚丙烯高分子基材；其中所述中子防护层由20～60重量份的石蜡相变微胶囊、30～70重量份的水性树脂、0.1～1.5重量份的增稠剂、0.3～4.5重量份的消泡剂、1～5重量份的偶联剂制备得到；在具体实施例中，所述石蜡相变微胶囊的含量为30～50重量份，所述水性树脂的含量为45～65重量份，所述增稠剂的含量为0.5～1.0重量份，所述消泡剂的含量为1.5～2.6重量份，所述偶联剂的含量为1.5～3重量份。所述水性树脂选自水性聚氨酯、水性丙烯酸、水性有机硅和水性环氧树脂中的一种或多种，所述偶联剂选自硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂和铝钛偶联剂中的一种或多种，所述消泡剂与所述增稠剂为本领域技术人员熟知的助剂，对此本申请没有特别的限制。
在所述舒适层中，中子防护层中的石蜡相变微胶囊是一种相变储能材料，具有自动吸收、储存、分配和释放热量的功能，具有智能调温的效果，能够防止人体剧烈的温度变化，创造舒适的温度环境；当人体温度升高，将热量传递给相变微胶囊材料，相变材料从固态变为液态，可吸收热量存储于织物的内部；当温度降低时，相变材料从液态变为固态，释放出储存的热量，保持体表温度，使人体处于一种舒适的状态，并且聚丙烯PP无纺布本身也具有柔软舒适的功能，更易于用作内层面料；同时石蜡相变微胶囊与聚丙烯高分子基材中均含有大量的氢元素，对中子有很好的慢化作用，实现对中子的防护。所述中子防护层的厚度为100～800μm，重量为100～700g/m2。
本申请还提供了所述防护复合材料的制备方法，包括以下步骤：
在织物基材表面复合电磁屏蔽功能层，在所述电磁屏蔽功能层表面涂覆核辐射防护屏蔽涂料，得到功能层；或，在织物基材表面涂覆核辐射防护屏蔽涂料，得到功能层；
在聚丙烯高分子基材表面刮涂中子防护涂料，得到舒适层；
将防护层、功能层与舒适层进行复合，且所述防护层与所述功能层中由核辐射防护屏蔽涂料形成的涂层相接触，所述舒适层中由中子防护涂料形成的涂层与所述织物基材相接触，得到防护复合材料；
所述核辐射防护屏蔽涂料由30～80重量份的水性树脂基体、10～70重量份的屏蔽剂、0.5～8重量份的偶联剂与0.5～5重量份的助剂组成；
所述中子防护涂料由20～60重量份的石蜡相变微胶囊、30～70重量份的水性树脂、0.1～1.5重量份的增稠剂、0.3～4.5重量份的消泡剂、1～5重量份的偶联剂组成。
关于原料的选择上述已进行了详细说明，此处不进行赘述。
在实际制备防护复合材料的过程中，需要先提供防护层，在具体实施例中，所述防护层以编织或混纺有导电纤维的织物作为基材，再依次通过阻燃处理与拒水拒油处理，以得到防护层。所述防护层的制备过程具体为：
将基材通过刮涂的方式对防静电织物进行阻燃处理，所述阻燃处理的阻燃剂由20～50重量份的硼酸锌、3～8重量份的分散剂与50～70重量份的水性聚氨酯乳液组成；
在经过阻燃处理的基材表面涂覆丙烯酸酯类含氟聚合物，得到防护层。
本申请进行了功能层的制备，即在织物基材表面复合电磁屏蔽功能层，在所述电磁屏蔽功能层表面涂覆核辐射防护屏蔽涂料，得到功能层；或，在织物基材表面涂覆核辐射防护屏蔽涂料，得到功能层；所述电磁屏蔽功能层可通过化学镀、电镀、磁控溅射镀或蒸镀工艺制备，对此本申请不进行特别的限制。
所述核辐射防护屏蔽涂料的制备方法具体为：
采用偶联剂对屏蔽剂进行表面处理，将水性树脂基体、助剂与处理后的屏蔽剂混合，得到核辐射防护屏蔽涂料。
上述核辐射防护屏蔽涂料中，选用偶联剂对屏蔽剂进行表面处理可以增强屏蔽剂与水性树脂基体的界面相容性，屏蔽剂处理后再与水性树脂基体、助剂混合，即得到核辐射防护屏蔽涂料；若直接将上述原料进行混合，则屏蔽剂与水性树脂基体间会存在界面，使得在基体中难以分散均匀，或难以实现高填充量，或导致力学性能下降、易脆化等综合性能下降的问题。
所述核辐射防护屏蔽涂料准备之后则将其涂覆于具有电磁屏蔽功能的基材表面，烘干后即得到功能层。所述烘干的温度为100～150℃，时间为3～6min；所述涂覆方式按照本领域技术人员熟知的方式进行即可，对此本申请没有特别的限制，示例的，所述涂覆的工艺可为刮涂、浸涂、喷涂或旋涂。
所述舒适层的制备是在聚丙烯高分子基材表面刮涂中子防护涂料，烘干后即得到舒适层；所述烘干的温度为100～150℃，时间为2～5min。
按照本发明，所述防护层、功能层与舒适层制备完成后，则将三者进行复合，可以采用缝制或粘合的方式复合。
对于本申请而言，防护层、功能层与舒适层均是分别制备完成之后再进行复合，因此，防护层、功能层与舒适层的制备顺序是不分先后的，在该具体实施方式中规定的顺序只是按照防护复合材料从外层到内层的顺序依次制备的。
本申请制备得到的防护复合材料可制成防护服、防护帐篷、柔性防护屏风等，具有防护性能好、轻便、易于加工成型的优势。
本发明公开了一种具有多功能防护柔性复合材料及其制备方法，它是由三层材料构成；所述从外到里的第一层为外表面防护层，具有阻燃、防静电、拒水、拒油的功能；第二层为辐射防护功能层，具有电离/电磁辐射防护的功能；第三层为兼有中子防护功能的调温舒适层，采用聚丙烯纤维制成的无纺布为基材，表面涂覆相变微胶囊涂层。该复合材料具有阻燃、防静电、抗电离/电磁辐射以及中子防护的多重功能，可用于加工成核辐射防护服和防护帐篷、柔性防护屏风等。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的防护复合材料进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例1
1、最外层(第1层-防护层)：
通过涤纶长丝与导电纤维编织制备防静电功能的涤纶织物基材，再采用无卤阻燃剂与拒水拒油整理剂通过后整理工艺依次对织物进行阻燃处理、拒油拒水处理；所述涤纶织物基材重量为80g/m2；
所述阻燃处理的具体工艺是：选用硼酸锌30重量份，分散剂5重量份，水性聚氨酯乳液65重量份份制备阻燃剂涂料，然后采用刮涂工艺对织物表面进行阻燃处理；
将经过阻燃处理过的材料在其上表面涂覆丙烯酸酯类含氟聚合物整理剂，以此减少水分子和油分子对面料的浸透，实现拒水、拒油的功能；
2、中间层(第2层-功能层)：
该层是以聚酯纤维涤纶织物为基材，在其表面镀覆金属膜层，实现电磁屏蔽功能；而后采用涂覆工艺在镀覆有金属膜层基材的一侧或两侧涂覆核辐射防护屏蔽涂料，形成核辐射防护屏蔽涂层，从而实现对X/γ射线和电磁波的有效防护，其制备过程如下：
镀有金属膜层织物的制备：选用厚度为85μm、重量为55g/m2的织物为基材，采用化学镀工艺在织物表面镀覆铜金属膜层，而后采用电镀工艺在金属铜层表面继续镀覆金属铜和镍层，所述金属层的总厚度为2.5μm，所述金属层总重为25g/m2；
屏蔽涂料的制备：首先，称取30重量份的核辐射防护屏蔽剂(钽和氧化铈重量比为1:1的混合物)，用1重量份的硅烷偶联剂KH550对粉体进行表面处理，减少颗粒间的团聚，并增强粉体与树脂基体间的界面相容性，处理结束后，将上述得到的粉体在80℃下，1h烘干；将烘干的30重量份核辐射防护屏蔽剂添加到65份水性聚氨酯中，进行高速搅拌，保证粉体均匀分散在基体中，并加入4份助剂(消泡剂：增稠剂＝3:1)，调节涂料体系的粘稠度；
采用刮涂工艺将涂料涂覆在镀有金属膜层的织物上，在100℃、6min条件下烘干，核辐射防护屏蔽涂层厚度为200μm，核辐射防护屏蔽涂层重量为400g/m2；
3、最里层(第3层-舒适层)
该层是采用聚丙烯高分子材料为基材，并在表面上设置可防护中子辐射及调温功能的涂层。其制备过程如下：
首先，称取30重量份石蜡相变微胶囊，用1.5重量份的硅烷偶联剂KH570对粉体进行表面处理，以增强粉体与树脂基体间的界面相容性，处理结束后，将粉体在80℃下，1h烘干；将烘干的30重量份石蜡相变微胶囊添加到65重量份水性聚氨酯中进行高速搅拌，保证粉体均匀分散在基体中，并加入0.9重量份的增稠剂和2.6重量份的消泡剂；
采用刮涂工艺将石蜡相变微胶囊涂料涂覆在聚丙烯高分子基材上，在120℃、4min条件下烘干，涂屏蔽涂层厚度为200μm，涂层重量为290g/m2；
最后将上述制备的防护层、功能层与舒适层复合，得到防护复合材料。
实施例2
1、最外层(第1层-防护层)：
通过涤纶长丝与导电纤维编织制备防静电功能的涤纶织物基材，采用无卤阻燃剂、拒水拒油整理剂通过后整理工艺依次对织物进行阻燃处理、拒油拒水处理；所述织物基材重量为120g/m2；
所述阻燃处理的具体工艺是：选用硼酸锌30重量份，分散剂5重量份，水性聚氨酯乳液65重量份制备阻燃剂涂料，然后采用刮涂工艺对织物表面进行阻燃处理；
将经过阻燃处理过的材料在其上表面涂覆丙烯酸酯类含氟聚合物整理剂，可减少水分子和油分子对面料的浸透，实现拒水、拒油的功能，得到防护层；
2、中间层(第2层-功能层)：
该层是以普通聚酯纤维涤纶织物为基材，在其上表面一侧涂覆镀银空心玻璃微珠涂层，一方面具有电磁辐射防护的功能，另一方面空心微珠还具有隔热的功能；而后采用涂覆工艺在涂层的上表面涂覆核辐射防护屏蔽涂料形成核辐射防护屏蔽涂层，从而实现对X/γ射线和电磁波的有效防护，其制备过程如下：
电磁辐射防护涂层的制备：选用厚度为105μm、重量为90g/m2的织物为基材，选用水性聚氨酯50重量份，镀银空心玻璃微珠40重量份，助剂5重量份(增稠剂和消泡剂的质量为1:3)，制备得到电磁辐射防护涂料，而后采用刮涂工艺在织物的上表面一侧刮涂制备电磁辐射防护涂层，所述涂层厚度为12μm，所述涂层重量为45g/m2；
核辐射防护屏蔽涂料的制备：首先，称取34重量份的核辐射防护屏蔽剂(钨酸铋和氧化钨的混合物质量比为1:2)，用1.5重量份的单烷氧基型三羧酸钛偶联剂对粉体进行表面处理，以增强粉体与树脂基体间的界面相容性，处理结束后，将粉体在80℃下，1h烘干；将烘干的34重量份核辐射防护屏蔽剂添加到60重量份水性丙烯酸中进行高速搅拌，保证粉体均匀分散在基体中，并加入4.5重量份助剂(消泡剂：增稠剂＝3:1)，调节涂料体系的粘稠度；
采用刮涂工艺将核辐射防护屏蔽涂料涂覆在具有电磁辐射防护功能层的织物上，在120℃、4min条件下烘干，屏蔽涂层厚度为480μm，涂层重量为1000g/m2，得到功能层；
3、最里层(第3层-舒适层)
该层是采用聚丙烯高分子材料为基材，并在表面上设置可防护中子辐射及调温功能的涂层；其制备过程如下：
称取40重量份石蜡相变微胶囊，用2重量份的硅烷偶联剂KH550与单烷氧基三焦磷酸钛的混合物(比例为1:1)对粉体进行表面处理，以增强粉体与树脂基体间的界面相容性，处理结束后，将粉体在80℃下，1h烘干；将烘干的40重量份石蜡相变微胶囊添加到55重量份水性丙烯酸树脂中进行高速搅拌，保证粉体均匀分散在基体中，并加入0.8重量份的增稠剂和2.2重量份的消泡剂；
采用刮涂工艺将石蜡相变微胶囊涂料涂覆在聚丙烯高分子基材上，在130℃、3min条件下烘干，涂屏蔽涂层厚度为400μm，涂层重量为420g/m2，得到舒适层；
将上述制备的防护层、功能层与舒适层复合，得到防护复合材料。
实施例3
1、最外层(第1层-防护层)：
通过涤纶长丝与导电纤维编织制备防静电功能的涤纶织物基材，采用无卤阻燃剂、拒水拒油整理剂通过后整理工艺依次对织物进行阻燃处理和拒油拒水处理，所述织物基材重量为140g/m2；
所述阻燃处理的具体工艺是：选用硼酸锌30重量份，分散剂5重量份，水性聚氨酯乳液65重量份制备阻燃剂涂料，再采用刮涂工艺对织物表面进行阻燃处理；
将经过阻燃处理过的材料在其上表面涂覆丙烯酸酯类含氟聚合物整理剂，可减少水分子和油分子对面料的浸透，实现拒水、拒油的功能，得到防护层；
2、中间层(第2层-功能层)：
该层是以不锈钢短纤的混纺织物为基材，重量为180g/m2，并具有一定的电磁屏蔽的功能；并采用涂覆工艺在基材的两侧涂覆核辐射防护屏蔽涂料，形成核辐射防护屏蔽涂层，从而实现对X/γ射线和电磁波的有效防护，其制备过程如下：
核辐射防护屏蔽涂料的制备：称取45重量份的核辐射防护屏蔽剂(二硼化钽和钨粉和氧化钐的混合物，三者质量比为1:1:1)，用2.5重量份的三乙酰丙酮铝与硅烷偶联剂KH550混合物(重量比例为1:1)对粉体进行表面处理，以增强粉体与树脂基体间的界面相容性，处理结束后，将粉体在80℃下，1h烘干；将烘干的45重量份核辐射防护屏蔽剂添加到50重量份水性聚氨酯中进行高速搅拌，保证粉体均匀分散在基体中，并加入2.5重量份助剂(消泡剂：增稠剂＝3:1)，调节涂料体系的粘稠度；
采用刮涂工艺将核辐射防护屏蔽涂料涂覆在基材上，在150℃、3min条件下烘干，核辐射防护屏蔽涂层厚度为800μm，涂层重量为2000g/m2，得到功能层；
3、最里层(第3层-舒适层)
该层是采用聚丙烯高分子材料为基材，并在表面上设置可防护中子辐射及调温功能的涂层，其制备过程如下：
称取50重量份石蜡相变微胶囊，用3重量份的二异丙氧基乙酰乙酸油酸酯基铝酸酯偶联剂对粉体进行表面处理，以增强粉体与树脂基体间的界面相容性，处理结束后将粉体在80℃下，1h烘干；将烘干的50重量份石蜡相变微胶囊添加到45重量份水性丙烯酸树脂中进行高速搅拌，保证粉体均匀分散在基体中，并加入0.5重量份的增稠剂和1.5重量份的消泡剂；
采用刮涂工艺将石蜡相变微胶囊涂料涂覆在聚丙烯高分子基材上，在120℃、4min条件下烘干，涂屏蔽涂层厚度为600μm，涂层重量为520g/m2，得到舒适层；
最后将上述制备的防护层、功能层和舒适层复合，得到防护复合材料。
将上述三个实施例制备的材料进行测试，数据如表1所示。
表1实施例1～3制备的防护复合材料的性能数据表
如表1数据可知，上述材料能够满足核辐射和电磁辐射条件下的屏蔽防护，具有优异的防护性能。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种防护复合材料，包括依次叠加设置的防护层、功能层与舒适层；
自所述防护层端，所述功能层包括依次叠加设置的核辐射屏蔽层、电磁屏蔽功能层与织物基材，或，所述功能层包括依次叠加设置的核辐射屏蔽层与织物基材；
自所述织物基材端，所述舒适层包括依次叠加设置的中子防护层和聚丙烯高分子基材；
所述核辐射屏蔽层由30～80重量份的水性树脂基体、10～70重量份的屏蔽剂、0.5～8重量份的偶联剂与0.5～5重量份的助剂制备得到；
所述中子防护层由20～60重量份的石蜡相变微胶囊、30～70重量份的水性树脂、0.1～1.5重量份的增稠剂、0.3～4.5重量份的消泡剂、1～5重量份的偶联剂制备得到。
2.根据权利要求1所述的防护复合材料，其特征在于，自远离所述核辐射屏蔽层端，所述防护层包括依次叠加设置的防静电织物基底、阻燃层与拒水拒油层；所述阻燃层由20～50重量份的硼酸锌、3～8重量份的分散剂与50～70重量份的水性聚氨酯乳液制备得到，所述拒水拒油层由丙烯酸酯类含氟聚合物制备得到。
3.根据权利要求1所述的防护复合材料，其特征在于，所述防护层中，所述基材为聚酯纤维、棉纤维和聚乙烯纤维中的一种或多种与金属纤维的混纺织物或聚酯纤维织物，所述基材为混纺织物时，所述电磁屏蔽功能层为金属膜层，所述基材为聚酯纤维织物时，所述电磁屏蔽功能层为金属膜层或镀银空心玻璃微珠涂层。
4.根据权利要求3所述的防护复合材料，其特征在于，所述金属膜层中的金属选自铜、镍、铁、铁镍合金、镍铬合金和银中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的防护复合材料，其特征在于，所述核辐射屏蔽层中，所述水性树脂选自水性聚氨酯、水性丙烯酸和水性有机硅中的一种或多种；所述屏蔽剂选自五氧化二钽、碳化钽、二硼化钽、钽、氧化钨、钨、氧化铋、铋、钨酸铋、氧化铈、氧化钐和碳酸钡中的一种或多种；所述偶联剂选自硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂和铝钛偶联剂中的一种或多种；所述助剂选自质量比为1:3的增稠剂和消泡剂。
6.根据权利要求1所述的防护复合材料，其特征在于，所述中子防护层中，所述水性树脂选自水性聚氨酯、水性丙烯酸、水性有机硅和水性环氧树脂中的一种或多种，所述偶联剂选自硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂和铝钛偶联剂中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的防护复合材料，其特征在于，所述功能层中，所述织物基材的厚度为70～200μm，重量为80～300g/m2，所述核辐射屏蔽层的厚度为100～900μm，重量为200～2000g/m2；所述舒适层中，所述中子防护层的厚度为100～800μm，重量为100～700g/m2。
8.一种防护复合材料的制备方法，包括以下步骤：
在织物基材表面复合电磁屏蔽功能层，在所述电磁屏蔽功能层表面涂覆核辐射防护屏蔽涂料，得到功能层；或，在织物基材表面涂覆核辐射防护屏蔽涂料，得到功能层；
在聚丙烯高分子基材表面刮涂中子防护涂料，得到舒适层；
将防护层、功能层与舒适层进行复合，且所述防护层与所述功能层中由核辐射防护屏蔽涂料形成的涂层相接触，所述舒适层中由中子防护涂料形成的涂层与所述织物基材相接触，得到防护复合材料；
所述核辐射防护屏蔽涂料由30～80重量份的水性树脂基体、10～70重量份的屏蔽剂、0.5～8重量份的偶联剂与0.5～5重量份的助剂组成；
所述中子防护涂料由20～60重量份的石蜡相变微胶囊、30～70重量份的水性树脂、0.1～1.5重量份的增稠剂、0.3～4.5重量份的消泡剂、1～5重量份的偶联剂组成。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述防护层按照以下方式制备：
采用刮涂工艺对防静电织物进行阻燃处理，所述阻燃处理的阻燃剂由20～50重量份的硼酸锌、3～8重量份的分散剂与50～70重量份的水性聚氨酯乳液组成；
在经过阻燃处理的基材表面涂覆丙烯酸酯类含氟聚合物，得到防护层。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述核辐射防护屏蔽涂料按照如下方法制备：
采用偶联剂对屏蔽剂进行表面处理，将水性树脂基体、助剂与处理后的屏蔽剂混合，得到核辐射防护屏蔽涂料。
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