CN110183841A - 基于改性超高分子量聚乙烯纤维的软质防刺材料及其制备方法 - Google Patents

基于改性超高分子量聚乙烯纤维的软质防刺材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及基于改性超高分子量聚乙烯纤维的软质防刺材料及其制备方法，包括超高分子量聚乙烯纤维改性、三维立体编织预制件制备、真空辅助复合成型及烘干固化步骤，其中改性包括辐照接枝改性和多巴胺改性，有效地提高了UHMWPE表面亲水性、与树脂基体复合体系的相容性和粘结性，以热塑性聚氨酯弹性体水溶液和剪切增稠液复配形成树脂基体复合体系，采用真空辅助树脂传递模塑方式使得树脂基体复合体系与三维立体编织预制件复合。本发明防刺性能符合标准GA68‑2008，可广泛用于警察安全部门(如公安、狱警)和民用领域(如击剑等运动防护、装修及建筑等工业防护、出租车司机及摩托赛车手的安全防护等)领域，具有极好的发展前景。

Description

基于改性超高分子量聚乙烯纤维的软质防刺材料及其制备 方法
技术领域
本发明涉及防刺材料技术领域，特别是涉及一种基于改性超高分子量聚乙烯纤维的软质防刺材料及其制备方法。
背景技术
防刺材料的发展历程是从最初的采用全硬质防刺材料到半硬质防刺材料，再到软质防刺材料的过程。
(1)全硬质防刺材料，一般是由高性能合金冷轧制成整体造型的防刺背心或采用高强轻质(如铝合金)金属材料来制作成鳞片甲一样的防护层，虽然这种防刺材料防刺穿性能优异，但是笨重、不灵活的缺点严重限制了其推广和商业化应用价值。
(2)半硬质防刺材料，一般是将金属丝加捻织造或者绕成金属环，端点点焊、互锁、一层或多层与织物或其他防刺材料复合，或者将金属轻质薄片制成一定形状的拼合层，用以增强防刺材料的防刺效果；半硬质防刺材料的优点是继承了全硬质防刺材料的优越防刺性能，但仍然存在质量偏大、穿着舒适感较差等缺点。
(3)软质防刺材料，进入21世纪，随着科技的发展，以超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、芳纶(Kevlar)等高性能纤维及其复合材料制成的软质防刺材料成为了防护领域的主力军；相比于硬质和半硬质防刺材料，软质防刺材料最大的优点就是在穿着舒适性方面的突破。
但是，UHMWPE由简单的亚甲基(-CH2-)组成，使得纤维表面不仅没有任何反应活性点，难以与树脂形成化学键结合，而且亚甲基的非极性，加上高倍拉伸成形的高度结晶、高度取向的光滑表面，使其表面能极低，不易被树脂浸润，又无粗糙的表面以供形成机械啮合点。因此提高UHMWPE纤维的界面粘合性成为该纤维作为复合材料生产过程中的首要问题，对UHMWPE纤维进行表面处理，以提高复合材料的界面结合强度，已成为复合材料科学研究的重要课题之一。
公开号为CN1151417A的中国专利申请公开了一种高和/或超高分子量聚乙烯粉末的亲水改性方法。该方法在HMWPE和/或UHMWPE粉末中添加至少一种水溶性组分和非水溶性组分，经烧结后获得表面亲水性较好的多孔板材。所使用的水溶性组分为水溶性表面活性剂，如水溶性链烷磺酸盐，或者是聚乙二醇以及烷基醚。所使用的非水溶性组分为主链含有4个以上丙二醇结构单元的聚丙二醇单丁醚。
Bahattin Aydinli和Teoman Tincer采用辐射接枝法在UHMWPE粉末表面接枝上水溶性乙烯基单体。他们将UHMWPE粉末和乙烯基单体水溶液，例如丙烯酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酸、N’N-二甲基丙烯酰胺、乙烯基吡咯烷酮，混合一起，再利用γ射线来引发单体进行表面接枝反应，同时添加微量亚铁离子或铜离子阻止均聚，得到表面亲水性单体接枝率达30～40％的UHMWPE粉末。
Mallakpour等人用微波辅助高锰酸钾来氧化聚乙烯粉末。聚乙烯粉末和高锰酸钾按一定比例混合放于微波发生装置中辐照。红外结果表明，粉末表面生成了羟基和乙烯基，这类可反应基团可增强粉末和树脂之间的粘结性能。
DaeHyeokYang等人将UHMWPE粉末浸渍在MMA/PMMA/二甲苯混合溶液，添加少量过氧化苯甲酰(BPO)和微量对苯二酚，加热进行接枝聚合。接枝后的UHMWPE粉末添加到PMMA骨水泥中，增强骨水泥的机械强度，同时大幅度降低骨水泥的固化温度。同时他们还对UHMWPE粉末表面进行偶联剂改性，硅烷偶联剂在酸性溶液中水解后黏附在UHMWPE粉末表面，达到表面改性的效果。
以上采用物理混合方法、辐照活化接枝或者表面自由基接枝反应等方法对UHMWPE进行表面改性。但是，采用物理混合方法时，物理混合的效率不高，在混合体系中往往会产生相分离；采用辐照活化接枝、表面自由基接枝反应等方法时，表面接枝的UHMWPE往往会有时效性，即经过一段时间以后，由于高分子链的重构，表面重回化学惰性。
发明内容
本发明目的在于提供一种基于改性超高分子量聚乙烯纤维的软质防刺材料及其制备方法，能够有效地提高UHMWPE纤维表面的相容性和粘结性能，具有防刺性能优良、穿着舒适、气候环境适应性好特点，可广泛用于警察安全部门(如公安、狱警)和民用领域(如击剑等运动防护、装修及建筑等工业防护、出租车司机及摩托赛车手的安全防护等)领域，具有极好的发展前景。
本发明采用的技术解决方案是：
基于改性超高分子量聚乙烯纤维的软质防刺材料制备方法，包括如下步骤：
S1、超高分子量聚乙烯纤维改性：
S1.1、以钴源或电子束作为辐照源对超高分子量聚乙烯纤维进行辐照处理，再将辐照后的超高分子量聚乙烯纤维与含有接枝单体的溶液混合后在氮气保护下接枝反应1h～3h，然后洗涤、烘干、收卷得到接枝改性后的超高分子量聚乙烯纤维；
S1.2、将接枝改性后的超高分子量聚乙烯纤维经过放线架引入内装有Tris-HCl缓冲溶液的搅拌器内，通过持续搅拌使接枝改性后的超高分子量聚乙烯纤维充分浸润于Tris-HCl缓冲溶液中，将充分浸润后的超高分子量聚乙烯纤维送入洗涤槽以洗去未附着在超高分子量聚乙烯纤维上的多巴胺化合物，然后进入烘箱预烘后收卷，再置于40℃～50℃真空干燥器内烘至恒重，得到双重改性超高分子量聚乙烯纤维；
S2、三维立体编织预制件制备：利用步骤S1处理得到的双重改性超高分子量聚乙烯纤维编织形成三维立体结构，得到三维立体编织预制件；
S3、真空辅助复合成型：
S3.1、分别配制热塑性聚氨酯弹性体水溶液和剪切增稠液，然后按照1︰(1.5～2.5)重量配比混合搅拌均匀，形成树脂基体复合体系；
S3.2、将步骤S2的三维立体编织预制件定位在模具内，采用真空辅助树脂传递模塑方式使得树脂基体复合体系与三维立体编织预制件复合；
S4、烘干固化。
优选地，所述超高分子量聚乙烯纤维的截面为异型截面。
优选地，所述步骤S3.2中将预制件定位在模具内用到的定位胶由如下重量份数的组分组成：低分子改性环氧丙烯酸树脂80～90份、氨基甲酸乙酯乙烯基树脂10～20份、甲基丙烯酸丙酯35～40份、丙酮90～110份、KH-570硅烷偶联剂3～4份、气相二氧化硅3～4份、三乙醇胺20～30份。
本发明还提供一种采用上述制备方法制得的基于改性超高分子量聚乙烯纤维的软质防刺材料。
本发明的有益效果：
1、本发明由于多巴胺含有邻苯二酚基团和氨基官能团，其能够发生氧化聚合，在室温潮湿环境下可在接枝改性后的超高分子量聚乙烯纤维表面形成一层具有超强附着力的聚多巴胺复合层，作用力介于共价键与非共价键之间，具有较强的稳定性和耐久性，可以避免因高分子链的重构产生的时效性，从而有效地提高了UHMWPE表面亲水性、与树脂基体复合体系的相容性和粘结性，同时不改变UHMWPE本身性能；
2、本发明在多巴胺改性前预先对超高分子量聚乙烯纤维表面进行辐照接枝改性，在纤维表面接枝极性物质，可针对不同需求可选择不同单体进行接枝改性，接枝改性效果容易控制，一方面结合后续的多巴胺自聚表面改性而实现在超高分子量聚乙烯纤维表面完成双重改性，大大保证超高分子量聚乙烯改性后存储的时长以及复合加工时与树脂基体复合体系的相容性和粘结性，常温下可存放一个半月以上，另一方面可进一步增强聚多巴胺复合层在超高分子量聚乙烯纤维表面的超强附着能力以及均匀性，使得防刺复合材料具有更强的稳定性和耐久性；
3、本发明包括剪切增稠液，超高分子量聚乙烯纤维采用异型截面，剪切增稠液能进入纤维内和纤维之间的细微沟槽内或者是微孔结构内，剪切增稠液的内部具有纳米颗粒，在受冲击或压紧时，剪切增稠液就变成坚硬的固体，吸收和消耗冲击能量，使织物更强而难以被刺穿，有效提高了防护性能，另一方面，填充到纤维的细微沟槽或者是微孔结构内的纳米颗粒增加了纤维之间的摩擦力，进一步阻挡以及消除外力冲击，从而起到提高防护效果的作用，高吸能；
4、本发明的定位胶粘度适中，初粘力高，与树脂共固化，不影响树脂凝胶,对复合材料力学性能基本无影响，而且含有的三乙醇胺中的氮原子电负性极强，具有较强的孤电子对，能够与纤维表面的聚多巴胺以及树脂基体复合体系中的极性键产生氢键作用而相互吸引在一起，增强软质防刺复合材料的剪切强度和冲击强度；
5、防刺材料厚度保持在10mm～25mm；防刺材料面密度低于5kg/m2，5Kg/m2面密度的该材料可防至少460m/s速度的1.1g标准破片；在24J撞击能量作用下，按0°、45°刺入角冲刺防刺材料，防刺材料不被穿透；背衬材料变形深度≤20mm；穿着灵活、易于穿脱，穿着后两臂的自由运动不受限制；在环境温度-20℃～55℃条件下均能具有优良的防刺性能；防刺性能符合标准GA68-2008，整体水平达到国内先进水平，可广泛用于警察安全部门(如公安、狱警)和民用领域(如击剑等运动防护、装修及建筑等工业防护、出租车司机及摩托赛车手的安全防护等)领域，具有极好的发展前景。
具体实施方式
实施例1：
本实施例提供一种基于改性超高分子量聚乙烯纤维的软质防刺材料制备方法，包括如下步骤：
S1、超高分子量聚乙烯纤维改性：
S1.1、以钴源作为辐照源对超高分子量聚乙烯纤维进行辐照处理，辐照6小时，辐照总剂量为8kGy，所述超高分子量聚乙烯纤维的截面为圆形，再将辐照后的超高分子量聚乙烯纤维与含有接枝单体的溶液混合后在氮气保护下接枝反应1h～3h，反应温度为50℃～70℃，所述接枝单体为丙烯酸甲酯，溶剂采用丙酮，然后洗涤、烘干、收卷得到接枝改性后的超高分子量聚乙烯纤维；
S1.2、将三羟甲基氨基甲烷溶于蒸馏水中，用盐酸调节pH至8.5，得到Tris-HCl缓冲溶液，将接枝改性后的超高分子量聚乙烯纤维经过放线架引入内装有Tris-HCl缓冲溶液的磁力搅拌器内，液温控制在40℃～50℃，通过20h的持续搅拌使接枝改性后的超高分子量聚乙烯纤维充分浸润于Tris-HCl缓冲溶液中，将充分浸润后的超高分子量聚乙烯纤维送入洗涤槽以洗去未附着在超高分子量聚乙烯纤维上的多巴胺化合物，然后进入烘箱预烘后收卷，再置于40℃～50℃真空干燥器内烘至恒重，得到双重改性超高分子量聚乙烯纤维；
S2、三维立体编织预制件制备：利用步骤S1处理得到的双重改性超高分子量聚乙烯纤维编织形成三维立体结构，得到三维立体编织预制件，机械强度33cN/dtex，经密和纬密为100根/10cm，织物面密度120g/m2，孔隙率小于10％；
S3、真空辅助复合成型：
S3.1、分别配制热塑性聚氨酯弹性体水溶液和剪切增稠液，然后按照1︰1.5重量配比混合搅拌均匀，形成树脂基体复合体系；
S3.2、将步骤S2的三维立体编织预制件定位在模具内，采用真空辅助树脂传递模塑方式使得树脂基体复合体系与三维立体编织预制件复合；其中将预制件定位在模具内用到的定位胶由如下重量份数的组分组成：低分子改性环氧丙烯酸树脂80份、氨基甲酸乙酯乙烯基树脂20份、甲基丙烯酸丙酯35份、丙酮90份、KH-570硅烷偶联剂4份、气相二氧化硅3份、三乙醇胺25份。
S4、烘干固化。
实施例2：
本实施例提供一种基于改性超高分子量聚乙烯纤维的软质防刺材料制备方法，包括如下步骤：
S1、超高分子量聚乙烯纤维改性：
S1.1、以钴源作为辐照源对超高分子量聚乙烯纤维进行辐照处理，辐照6小时，辐照总剂量为5kGy，所述超高分子量聚乙烯纤维的截面为圆形，再将辐照后的超高分子量聚乙烯纤维与含有接枝单体的溶液混合后在氮气保护下接枝反应1h～3h，反应温度为50℃～70℃，所述接枝单体为丙烯酸甲酯，溶剂采用乙醇，然后洗涤、烘干、收卷得到接枝改性后的超高分子量聚乙烯纤维；
S1.2、将三羟甲基氨基甲烷溶于蒸馏水中，用盐酸调节pH至8.5，得到Tris-HCl缓冲溶液，将接枝改性后的超高分子量聚乙烯纤维经过放线架引入内装有Tris-HCl缓冲溶液的超声波搅拌器内，液温控制在45℃～55℃，通过16h的持续搅拌使接枝改性后的超高分子量聚乙烯纤维充分浸润于Tris-HCl缓冲溶液中，将充分浸润后的超高分子量聚乙烯纤维送入洗涤槽以洗去未附着在超高分子量聚乙烯纤维上的多巴胺化合物，然后进入烘箱预烘后收卷，再置于40℃～50℃真空干燥器内烘至恒重，得到双重改性超高分子量聚乙烯纤维；
S2、三维立体编织预制件制备：利用步骤S1处理得到的双重改性超高分子量聚乙烯纤维编织形成三维立体结构，得到三维立体编织预制件，机械强度35cN/dtex，经密和纬密为80根/10cm，织物面密度100g/m2，孔隙率小于10％；
S3、真空辅助复合成型：
S3.1、分别配制热塑性聚氨酯弹性体水溶液和剪切增稠液，然后按照1︰2重量配比混合搅拌均匀，形成树脂基体复合体系；
S3.2、将步骤S2的三维立体编织预制件定位在模具内，采用真空辅助树脂传递模塑方式使得树脂基体复合体系与三维立体编织预制件复合；其中将预制件定位在模具内用到的定位胶由如下重量份数的组分组成：低分子改性环氧丙烯酸树脂90份、氨基甲酸乙酯乙烯基树脂10份、甲基丙烯酸丙酯35份、丙酮100份、KH-570硅烷偶联剂4份、气相二氧化硅4份、三乙醇胺30份。
S4、烘干固化。
实施例3：
本实施例提供一种基于改性超高分子量聚乙烯纤维的软质防刺材料制备方法，包括如下步骤：
S1、超高分子量聚乙烯纤维改性：
S1.1、以钴源作为辐照源对超高分子量聚乙烯纤维进行辐照处理，辐照6小时，辐照总剂量为10kGy，所述超高分子量聚乙烯纤维的截面为十字型，再将辐照后的超高分子量聚乙烯纤维与含有接枝单体的溶液混合后在氮气保护下接枝反应1h～3h，反应温度为50℃～70℃，所述接枝单体为甲基丙烯酸甲酯，溶剂采用N，N-二甲基甲酰胺，然后洗涤、烘干、收卷得到接枝改性后的超高分子量聚乙烯纤维；
S1.2、将三羟甲基氨基甲烷溶于蒸馏水中，用盐酸调节pH至8.5，得到Tris-HCl缓冲溶液，将接枝改性后的超高分子量聚乙烯纤维经过放线架引入内装有Tris-HCl缓冲溶液的磁力搅拌器内，液温控制在50℃～60℃，通过10h的持续搅拌使接枝改性后的超高分子量聚乙烯纤维充分浸润于Tris-HCl缓冲溶液中，将充分浸润后的超高分子量聚乙烯纤维送入洗涤槽以洗去未附着在超高分子量聚乙烯纤维上的多巴胺化合物，然后进入烘箱预烘后收卷，再置于40℃～50℃真空干燥器内烘至恒重，得到双重改性超高分子量聚乙烯纤维；
S2、三维立体编织预制件制备：利用步骤S1处理得到的双重改性超高分子量聚乙烯纤维编织形成三维立体结构，得到三维立体编织预制件，机械强度30cN/dtex，经密和纬密为140根/10cm，织物面密度185g/m2，孔隙率小于10％；
S3、真空辅助复合成型：
S3.1、分别配制热塑性聚氨酯弹性体水溶液和剪切增稠液，然后按照1︰2.5重量配比混合搅拌均匀，形成树脂基体复合体系；
S3.2、将步骤S2的三维立体编织预制件定位在模具内，采用真空辅助树脂传递模塑方式使得树脂基体复合体系与三维立体编织预制件复合；其中将预制件定位在模具内用到的定位胶由如下重量份数的组分组成：低分子改性环氧丙烯酸树脂85份、氨基甲酸乙酯乙烯基树脂15份、甲基丙烯酸丙酯40份、丙酮90份、KH-570硅烷偶联剂3份、气相二氧化硅4份、三乙醇胺20份。
S4、烘干固化。
实施例4：
本实施例提供一种基于改性超高分子量聚乙烯纤维的软质防刺材料制备方法，包括如下步骤：
S1、超高分子量聚乙烯纤维改性：
S1.1、以钴源或电子束作为辐照源对超高分子量聚乙烯纤维进行辐照处理，电子束能量为1.7MeV，辐照剂量率为60kGy/s，辐照总剂量为30kGy，所述超高分子量聚乙烯纤维的截面为三叶形，再将辐照后的超高分子量聚乙烯纤维与含有接枝单体的溶液混合后在氮气保护下接枝反应1h～3h，反应温度为50℃～70℃，所述接枝单体为苯乙烯，溶剂采用甲醇，然后洗涤、烘干、收卷得到接枝改性后的超高分子量聚乙烯纤维；
S1.2、将三羟甲基氨基甲烷溶于蒸馏水中，用盐酸调节pH至8.5，得到Tris-HCl缓冲溶液，将接枝改性后的超高分子量聚乙烯纤维经过放线架引入内装有Tris-HCl缓冲溶液的超声波搅拌器内，液温控制在40℃～50℃，通过24h的持续搅拌使接枝改性后的超高分子量聚乙烯纤维充分浸润于Tris-HCl缓冲溶液中，将充分浸润后的超高分子量聚乙烯纤维送入洗涤槽以洗去未附着在超高分子量聚乙烯纤维上的多巴胺化合物，然后进入烘箱预烘后收卷，再置于40℃～50℃真空干燥器内烘至恒重，得到双重改性超高分子量聚乙烯纤维；
S2、三维立体编织预制件制备：利用步骤S1处理得到的双重改性超高分子量聚乙烯纤维编织形成三维立体结构，得到三维立体编织预制件，机械强度33cN/dtex，经密和纬密为65根/10cm，织物面密度100g/m2，孔隙率小于10％；
S3、真空辅助复合成型：
S3.1、分别配制热塑性聚氨酯弹性体水溶液和剪切增稠液，然后按照1︰2重量配比混合搅拌均匀，形成树脂基体复合体系；
S3.2、将步骤S2的三维立体编织预制件定位在模具内，采用真空辅助树脂传递模塑方式使得树脂基体复合体系与三维立体编织预制件复合；其中将预制件定位在模具内用到的定位胶由如下重量份数的组分组成：低分子改性环氧丙烯酸树脂85份、氨基甲酸乙酯乙烯基树脂20份、甲基丙烯酸丙酯35份、丙酮110份、KH-570硅烷偶联剂3.5份、气相二氧化硅3.5份、三乙醇胺30份。
S4、烘干固化。
实施例5：
本实施例提供一种基于改性超高分子量聚乙烯纤维的软质防刺材料制备方法，包括如下步骤：
S1、超高分子量聚乙烯纤维改性：
S1.1、以钴源作为辐照源对超高分子量聚乙烯纤维进行辐照处理，辐照6小时，辐照总剂量为10kGy，所述超高分子量聚乙烯纤维的截面为十字型，再将辐照后的超高分子量聚乙烯纤维与含有接枝单体的溶液混合后在氮气保护下接枝反应1h～3h，反应温度为50℃～70℃，所述接枝单体为丙烯酰胺，溶剂采用乙醇，然后洗涤、烘干、收卷得到接枝改性后的超高分子量聚乙烯纤维；
S1.2、将三羟甲基氨基甲烷溶于蒸馏水中，用盐酸调节pH至8.5，得到Tris-HCl缓冲溶液，将接枝改性后的超高分子量聚乙烯纤维经过放线架引入内装有Tris-HCl缓冲溶液的磁力搅拌器内，液温控制在50℃～60℃，通过20h的持续搅拌使接枝改性后的超高分子量聚乙烯纤维充分浸润于Tris-HCl缓冲溶液中，将充分浸润后的超高分子量聚乙烯纤维送入洗涤槽以洗去未附着在超高分子量聚乙烯纤维上的多巴胺化合物，然后进入烘箱预烘后收卷，再置于40℃～50℃真空干燥器内烘至恒重，得到双重改性超高分子量聚乙烯纤维；
S2、三维立体编织预制件制备：利用步骤S1处理得到的双重改性超高分子量聚乙烯纤维编织形成三维立体结构，得到三维立体编织预制件，机械强度35cN/dtex，经密和纬密为120根/10cm，织物面密度200g/m2，孔隙率小于10％；
S3、真空辅助复合成型：
S3.1、分别配制热塑性聚氨酯弹性体水溶液和剪切增稠液，然后按照1︰2重量配比混合搅拌均匀，形成树脂基体复合体系；
S3.2、将步骤S2的三维立体编织预制件定位在模具内，采用真空辅助树脂传递模塑方式使得树脂基体复合体系与三维立体编织预制件复合；其中将预制件定位在模具内用到的定位胶由如下重量份数的组分组成：低分子改性环氧丙烯酸树脂90份、氨基甲酸乙酯乙烯基树脂10份、甲基丙烯酸丙酯35份、丙酮100份、KH-570硅烷偶联剂4份、气相二氧化硅4份、三乙醇胺30份。
S4、烘干固化。
本发明的低分子改性环氧丙烯酸树脂的结构通式为：
上述实施例1-5制得的软质防刺材料的物性测试均表现为：防刺材料厚度保持在10mm～25mm；防刺材料面密度低于5kg/m2，5Kg/m2面密度的该材料可防至少460m/s速度的1.1g标准破片；在24J撞击能量作用下，按0°、45°刺入角冲刺防刺材料，防刺材料不被穿透；背衬材料变形深度≤20mm；穿着灵活、易于穿脱，穿着后两臂的自由运动不受限制；在环境温度-20℃～55℃条件下均能具有优良的防刺性能；防刺性能符合标准GA68-2008，整体水平达到国内先进水平。
以上显示和描述了本发明创造的基本原理和主要特征及本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明创造精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.基于改性超高分子量聚乙烯纤维的软质防刺材料制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、超高分子量聚乙烯纤维改性：
S1.1、以钴源或电子束作为辐照源对超高分子量聚乙烯纤维进行辐照处理，再将辐照后的超高分子量聚乙烯纤维与含有接枝单体的溶液混合后在氮气保护下接枝反应1h～3h，然后洗涤、烘干、收卷得到接枝改性后的超高分子量聚乙烯纤维；
S1.2、将接枝改性后的超高分子量聚乙烯纤维经过放线架引入内装有Tris-HCl缓冲溶液的搅拌器内，通过持续搅拌使接枝改性后的超高分子量聚乙烯纤维充分浸润于Tris-HCl缓冲溶液中，将充分浸润后的超高分子量聚乙烯纤维送入洗涤槽以洗去未附着在超高分子量聚乙烯纤维上的多巴胺化合物，然后进入烘箱预烘后收卷，再置于40℃～50℃真空干燥器内烘至恒重，得到双重改性超高分子量聚乙烯纤维；
S2、三维立体编织预制件制备：利用步骤S1处理得到的双重改性超高分子量聚乙烯纤维编织形成三维立体结构，得到三维立体编织预制件；
S3、真空辅助复合成型：
S3.1、分别配制热塑性聚氨酯弹性体水溶液和剪切增稠液，然后按照1︰(1.5～2.5)重量配比混合搅拌均匀，形成树脂基体复合体系；
S3.2、将步骤S2的三维立体编织预制件定位在模具内，采用真空辅助树脂传递模塑方式使得树脂基体复合体系与三维立体编织预制件复合；
S4、烘干固化。
2.根据权利要求1所述的基于改性超高分子量聚乙烯纤维的软质防刺材料制备方法，其特征在于，所述超高分子量聚乙烯纤维的截面为异型截面。
3.根据权利要求1所述的基于改性超高分子量聚乙烯纤维的软质防刺材料制备方法，其特征在于，所述接枝单体为苯乙烯、丙烯酸、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酰胺中的任一种，所述含有接枝单体的溶液中的溶剂采用甲醇、乙醇、丙酮和N，N-二甲基甲酰胺中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的基于改性超高分子量聚乙烯纤维的软质防刺材料制备方法，其特征在于，所述接枝反应温度为50℃～70℃。
5.根据权利要求1所述的基于改性超高分子量聚乙烯纤维的软质防刺材料制备方法，其特征在于，所述Tris-HCl缓冲溶液的配制方法为：将三羟甲基氨基甲烷溶于蒸馏水中，用盐酸调节pH至8.5，得到Tris-HCl缓冲溶液。
6.根据权利要求1所述的基于改性超高分子量聚乙烯纤维的软质防刺材料制备方法，其特征在于，超高分子量聚乙烯纤维在Tris-HCl缓冲溶液中浸润反应10h～24h。
7.根据权利要求1所述的基于改性超高分子量聚乙烯纤维的软质防刺材料制备方法，其特征在于，所述搅拌器为磁力搅拌器或超声波搅拌器。
8.根据权利要求1所述的基于改性超高分子量聚乙烯纤维的软质防刺材料制备方法，其特征在于，所述搅拌器内液温控制在40℃～60℃。
9.根据权利要求1所述的基于改性超高分子量聚乙烯纤维的软质防刺材料制备方法，其特征在于，所述步骤S3.2中将预制件定位在模具内用到的定位胶由如下重量份数的组分组成：低分子改性环氧丙烯酸树脂80～90份、氨基甲酸乙酯乙烯基树脂10～20份、甲基丙烯酸丙酯35～40份、丙酮90～110份、KH-570硅烷偶联剂3～4份、气相二氧化硅3～4份、三乙醇胺20～30份。
10.一种采用如权利要求1至9任一项所述的制备方法制得的基于改性超高分子量聚乙烯纤维的软质防刺材料。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111925772A (zh) * 2020-07-31 2020-11-13 航天特种材料及工艺技术研究所 一种二氧化硅组合材料、用途及其制备方法
CN113388071A (zh) * 2021-06-28 2021-09-14 上海联乐化工科技有限公司 一种具有亲水性的超高分子量聚乙烯复合材料及其制备和应用
CN113897011A (zh) * 2021-11-11 2022-01-07 上海交通大学 抗冲击柔性防护材料及其制备方法
CN114193869A (zh) * 2022-01-04 2022-03-18 浙江红饰和家居有限公司 一种功能性墙布及其制备方法
CN114409946A (zh) * 2022-02-28 2022-04-29 江苏奢艺新材料有限公司 一种阻燃防水墙布及其制备方法
CN114875672A (zh) * 2022-04-25 2022-08-09 江南大学 一种增强混凝土用经编间隔织物的制备方法

Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101130926A (zh) * 2007-08-03 2008-02-27 深圳国际技术创新研究院 软体防刺材料及软体防刺复合结构
CN101218480A (zh) * 2005-01-18 2008-07-09 霍尼韦尔国际公司 由柔性复合材料形成的具有改进的耐刀刺性的防护服
CN101871748A (zh) * 2010-04-20 2010-10-27 深圳航天科技创新研究院 一种软体防刺防弹材料
CN101936684A (zh) * 2010-07-13 2011-01-05 北京同益中特种纤维技术开发有限公司 防刺复合材料及其制备方法
CN102400284A (zh) * 2010-09-14 2012-04-04 上海斯瑞聚合体科技有限公司 辐照超高分子量聚乙烯纤维复合无纬布材料的制造方法
CN102505474A (zh) * 2011-11-29 2012-06-20 中国科学院上海应用物理研究所 一种改性超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法
CN102634986A (zh) * 2012-04-20 2012-08-15 北京化工大学 一种纤维预处理的方法
CN104457429A (zh) * 2014-10-11 2015-03-25 中物功能材料研究院有限公司 液体防护材料及其制备方法
CN104964606A (zh) * 2015-05-12 2015-10-07 郑州中远防务材料有限公司 织物及其制备方法、防护制品
EP2997581A1 (en) * 2013-05-17 2016-03-23 Biotectix LLC Impregnation of a non-conductive material with an intrinsically conductive polymer
CN105413664A (zh) * 2016-01-15 2016-03-23 中国科学技术大学 一种改性超高分子量聚乙烯纤维、其制备方法及应用
CN105559220A (zh) * 2014-11-06 2016-05-11 张家港市恒仕达纺织有限公司 一种三维正交机织柔性防刺服
CN205619831U (zh) * 2016-01-15 2016-10-05 上海圣甲安全防护科技有限公司 一种防弹防刺服及防弹防刺服防护内芯
KR20180122582A (ko) * 2018-11-05 2018-11-13 한국생산기술연구원 전자빔을 이용한 방탄용 직물 및 이의 제조방법
CN109099769A (zh) * 2017-06-20 2018-12-28 南京新莱尔材料科技有限公司 一种轻质高强防刺防弹服及其制造方法
CN109489483A (zh) * 2017-09-11 2019-03-19 南京新莱尔材料科技有限公司 一种商业和军用石墨烯防弹衣及其制造方法

Patent Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101218480A (zh) * 2005-01-18 2008-07-09 霍尼韦尔国际公司 由柔性复合材料形成的具有改进的耐刀刺性的防护服
CN101130926A (zh) * 2007-08-03 2008-02-27 深圳国际技术创新研究院 软体防刺材料及软体防刺复合结构
CN101871748A (zh) * 2010-04-20 2010-10-27 深圳航天科技创新研究院 一种软体防刺防弹材料
CN101936684A (zh) * 2010-07-13 2011-01-05 北京同益中特种纤维技术开发有限公司 防刺复合材料及其制备方法
CN102400284A (zh) * 2010-09-14 2012-04-04 上海斯瑞聚合体科技有限公司 辐照超高分子量聚乙烯纤维复合无纬布材料的制造方法
CN102505474A (zh) * 2011-11-29 2012-06-20 中国科学院上海应用物理研究所 一种改性超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法
CN102634986A (zh) * 2012-04-20 2012-08-15 北京化工大学 一种纤维预处理的方法
EP2997581A1 (en) * 2013-05-17 2016-03-23 Biotectix LLC Impregnation of a non-conductive material with an intrinsically conductive polymer
CN104457429A (zh) * 2014-10-11 2015-03-25 中物功能材料研究院有限公司 液体防护材料及其制备方法
CN105559220A (zh) * 2014-11-06 2016-05-11 张家港市恒仕达纺织有限公司 一种三维正交机织柔性防刺服
CN104964606A (zh) * 2015-05-12 2015-10-07 郑州中远防务材料有限公司 织物及其制备方法、防护制品
CN105413664A (zh) * 2016-01-15 2016-03-23 中国科学技术大学 一种改性超高分子量聚乙烯纤维、其制备方法及应用
CN205619831U (zh) * 2016-01-15 2016-10-05 上海圣甲安全防护科技有限公司 一种防弹防刺服及防弹防刺服防护内芯
CN109099769A (zh) * 2017-06-20 2018-12-28 南京新莱尔材料科技有限公司 一种轻质高强防刺防弹服及其制造方法
CN109489483A (zh) * 2017-09-11 2019-03-19 南京新莱尔材料科技有限公司 一种商业和军用石墨烯防弹衣及其制造方法
KR20180122582A (ko) * 2018-11-05 2018-11-13 한국생산기술연구원 전자빔을 이용한 방탄용 직물 및 이의 제조방법

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HU, WEIWE: "Facile Fabrication of Conductive Ultrahigh Molecular Weight Polyethylene Fibers via Mussel-Inspired Deposition", 《JOURNAL OF APPLIED POLYMER SCIENCE》 *
裴鹏英: "柔性防弹防刺服开发关键技术", 《纺织导报》 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111925772A (zh) * 2020-07-31 2020-11-13 航天特种材料及工艺技术研究所 一种二氧化硅组合材料、用途及其制备方法
CN113388071A (zh) * 2021-06-28 2021-09-14 上海联乐化工科技有限公司 一种具有亲水性的超高分子量聚乙烯复合材料及其制备和应用
CN113897011A (zh) * 2021-11-11 2022-01-07 上海交通大学 抗冲击柔性防护材料及其制备方法
CN113897011B (zh) * 2021-11-11 2023-03-10 上海交通大学 抗冲击柔性防护材料及其制备方法
CN114193869A (zh) * 2022-01-04 2022-03-18 浙江红饰和家居有限公司 一种功能性墙布及其制备方法
CN114193869B (zh) * 2022-01-04 2024-03-22 浙江红饰和家居有限公司 一种功能性墙布及其制备方法
CN114409946A (zh) * 2022-02-28 2022-04-29 江苏奢艺新材料有限公司 一种阻燃防水墙布及其制备方法
CN114875672A (zh) * 2022-04-25 2022-08-09 江南大学 一种增强混凝土用经编间隔织物的制备方法

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