CN114592341B - 一种氧化铝改性防弹纤维织物的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种氧化铝改性防弹纤维织物的方法，属于纤维织物改性技术领域。先对纤维织物进行预处理以除去表面的杂质，然后采用醋酸铝水溶液和NaOH水溶液或者醋酸铝水溶液、NaOH水溶液以及硅烷偶联剂水溶液配制的第一浸渍液对纤维织物进行改性，再采用含有水合硝酸铝和乌洛托品的混合水溶液或者含有水合硝酸铝和乌洛托品的混合水溶液与硅烷偶联剂水溶液配制的第二浸渍液对纤维织物进行改性，得到氧化铝改性防弹纤维织物。本发明所述方法可以使氧化铝微粒与纤维织物中的纱线较好地结合，增大单层及多层纤维织物对弹丸的能量吸收以达到的更好的防护效果，而且该方法操作简单，容易实现规模化生产，具有很好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种氧化铝改性防弹纤维织物的方法，属于纤维织物改性技术领域。
背景技术
纤维改性是提升纤维抗弹性能的一种常用手段。纤维改性的原理是通过在纤维表面生成微元结构，提高纱线表面的粗糙程度，进而提高纱线与纱线之间的摩擦系数，增加织物的摩擦耗能与结构整体性，改性后的织物在面对弹丸冲击时，会具有更好的抗弹能力。
氧化铝，是一种高硬度化合物，无臭无味，熔点高，不溶于水。氧化铝通常用于防弹陶瓷板的制备原料，而目前有关氧化铝改性纤维织物的研究很少，其制备工艺处在探索阶段，有关氧化铝改性纤维织物的力学性能和弹道性能没有人开展过研究，属于新型改性材料。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种氧化铝改性防弹纤维织物的方法，该方法可以使氧化铝微粒与纤维织物中的纱线较好地结合，增大单层及多层纤维织物对弹丸的能量吸收以达到的更好的防护效果。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种氧化铝改性防弹纤维织物的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)纤维织物的预处理
依次对纤维织物进行酸洗、碱洗、水洗预处理，除去纤维织物表面的碱性及酸性杂质，便于后续氧化铝颗粒的生成与附着；
(2)分以下三种情况配制第一浸渍液
A1)先将浓度大于等于12g/L且小于30g/L的醋酸铝水溶液在30℃～50℃下水解30min～60min，然后与浓度大于等于3g/L且小于10g/L的NaOH水溶液混合均匀，之后在45℃～55℃下水解0.5h～1.5h，再与质量分数为4％～8％的硅烷偶联剂水溶液混合均匀，得到第一浸渍液；
A2)先将浓度为30g/L～112g/L的醋酸铝水溶液在30℃～50℃下水解30min～60min，然后与浓度为10g/L～28g/L的NaOH水溶液混合均匀，之后在45℃～55℃下水解0.5h～1.5h，得到第一浸渍液；
A3)先将浓度为30g/L～112g/L的醋酸铝水溶液在30℃～50℃下水解30min～60min，然后与浓度为10g/L～28g/L的NaOH水溶液混合均匀，之后在45℃～55℃下水解0.5h～1.5h，再与质量分数为4％～8％的硅烷偶联剂水溶液混合均匀，得到第一浸渍液；
其中，醋酸铝水溶液与NaOH水溶液的体积比为1:1～1.4:1，硅烷偶联剂水溶液与醋酸铝溶液的体积比为1:28～1:22；
(3)第一浸渍液改性纤维织物
将步骤(1)预处理的纤维织物浸渍于温度为60℃～70℃的第一浸渍液中，浸渍1h～2h后取出并置于100℃～120℃下退火处理1h～2h，重复浸渍、退火处理操作1～4次；
(4)分以下三种情况配制第二浸渍液
B1)配制水合硝酸铝浓度大于等于18g/L且小于45g/L以及乌洛托品浓度大于等于4.5g/L且小于12g/L的混合水溶液，并与质量分数为4％～8％的硅烷偶联剂水溶液按照体比45:1～55:1混合均匀，得到第二浸渍液；
B2)配制水合硝酸铝浓度为45g/L～168g/L以及乌洛托品浓度为12g/L～42g/L的混合水溶液，即为第二浸渍液；
B3)配制水合硝酸铝浓度为45g/L～168g/L以及乌洛托品浓度为12g/L～42g/L的混合水溶液，并与质量分数为4％～8％的硅烷偶联剂水溶液按照体比45:1～55:1混合均匀，得到第二浸渍液；
(5)第二浸渍液改性纤维织物
A1与B1组合时，将第二浸渍液置于温度为50℃～60℃的高压反应釜中预反应30min～60min后，再加入经过第一浸渍液改性的纤维织物，在高压反应釜中反应3h～5h，之后从第二浸渍液中取出纤维织物并干燥，得到氧化铝改性防弹纤维织物；
A2与B2、A2与B3、A3与B3组合时，将第二浸渍液置于温度为50℃～60℃的高压反应釜中并加入经过第一浸渍液改性的纤维织物，在高压反应釜中反应3h～5h，之后从第二浸渍液中取出纤维织物并干燥，得到氧化铝改性防弹纤维织物；或者，将第二浸渍液置于温度为50℃～60℃的高压反应釜中预反应30min～60min后，再加入经过第一浸渍液改性的纤维织物，在高压反应釜中反应3h～5h，之后从第二浸渍液中取出纤维织物并干燥，得到氧化铝改性防弹纤维织物。
优选地，步骤(1)中，在质量分数为15％～30％的醋酸水溶液中酸洗；在浓度为15g/L～20g/L的NaOH水溶液中碱洗。
优选地，先将浓度为12g/L～60g/L的醋酸铝水溶液在30℃～50℃下水解30min～60min，然后与浓度为3g/L～15g/L的NaOH水溶液混合均匀，之后在45℃～55℃下水解0.5h～1.5h，再与质量分数为4％～8％的硅烷偶联剂水溶液混合均匀，得到第一浸渍液。
优选地，配制水合硝酸铝浓度为18g/L～90g/L以及乌洛托品浓度为4.5g/L～23g/L的混合水溶液，并与质量分数为4％～8％的硅烷偶联剂水溶液按照体比45:1～55:1混合均匀，得到第二浸渍液；且第二浸渍液在50℃～60℃的高压反应釜中预反应30min～60min后，再加入经过第一浸渍液改性的纤维织物。
优选地，相对于未改性的单层纤维织物，改性的单层纤维织物质量增加2％～20％，更优选5％～10％。
优选地，从第二浸渍液中取出纤维织物后置于100℃～120℃的真空干燥箱中干燥。
有益效果：
(1)本发明所述方法中，通过醋酸铝与氢氧化钠反应，生成关联基团，由于键与键的相互作用，该基团可以较好地附着于纤维表面，从而为下一步的氧化铝种植提供了可以附着的受体；硅烷偶联剂可以使纱线表面更加平整与柔顺，易于关联基团与纱线表面结合，而且硅烷偶联剂可以促进关联基团与氧化铝颗粒结合，因此在适当的时候加入硅烷偶联剂可以促进纤维与氧化铝的结合。
(2)本发明所述方法中，第二浸渍液进行预反应主要是将铝离子与乌洛托品水解后的碱性离子结合，生成一定数量的氧化铝颗粒，便于加入第一浸渍液改性纤维织物时，关联基团与氧化铝颗粒结合，若不进行预反应，关联基团会与原混合液发生反应，影响后续氧化铝颗粒的附着。
(3)本发明所述方法中，反应原料的浓度对于氧化铝颗粒的生成有很大影响。若反应物浓度过低会导致关联基团与氧化铝颗粒的含量过小，其在纤维表面的附着会很不均匀且附着量小；当反应原料浓度过大时，生成大量的关联基基团和氧化铝颗粒，虽然会布满纤维表面，但是过多的氧化铝颗粒会成为冗余质量，带来不必要的重量提升。
(4)氧化铝颗粒的附着量会对改性纤维织物的抗弹性能产生很大影响，当氧化铝的附着量小于2％时，纱线之间的摩擦系数较小，织物的整体结构协同性较低，无法充分发挥改性纤维增加摩擦提升织物弹道性能的作用；当氧化铝颗粒附着超过20％时，纱线之间的摩擦系数不再提升，多余的氧化铝颗粒成为冗余质量，虽然不会对织物的弹道性能产生消极影响，但会带来不必要的重量提升。
(5)本发明所述方法操作简单，容易实现规模化生产，而且采用该方法能够使氧化铝微粒较大程度的附着于纤维织物的纱线表面，有效提高单层及多层纤维织物对弹丸的防护效果，在个人防刺服、个人防弹服以及军用防弹帐篷等领域具有良好的应用前景。
附图说明
图1为实施例1制备的氧化铝改性防弹纤维织物的表面扫描电子显微镜(SEM)图。
图2为实施例2制备的氧化铝改性防弹纤维织物的表面扫描电子显微镜图。
图3为实施例3制备的氧化铝改性防弹纤维织物的表面扫描电子显微镜图。
图4为实施例4制备的氧化铝改性防弹纤维织物的表面扫描电子显微镜图。
图5为对比例1中未改性纤维织物的表面扫描电子显微镜图。
图6为对比例4制备的氧化铝改性防弹纤维织物的表面扫描电子显微镜图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步阐述，其中，所述方法如无特别说明均为常规方法，所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径获得。
实施例1
(1)先将Twaron CT709纤维织物置于质量分数为20％的醋酸水溶液中浸渍30min，然后置于浓度为15g/L的NaOH水溶液中30min，再置于去离子水中浸渍30min，除去纤维织物表面的碱性及酸性杂质，完成对纤维织物的预处理；
(2)先将1L浓度为30g/L的醋酸铝溶液在40℃下水解40min，然后与1L浓度为10g/L的NaOH水溶液混合均匀并在50℃下水解1h，再加入40mL质量分数为6％的KH602硅烷偶联剂水溶液并混合均匀，得到第一浸渍液；将步骤(1)预处理的纤维织物浸渍于温度为65℃的第一浸渍液中，浸渍1.5h后取出并置于110℃下退火处理1.5h，重复上述浸渍、退火处理操作3次；
(3)配制2L水合硝酸铝浓度为45g/L以及乌洛托品浓度为12g/L的混合水溶液，并与40mL质量分数为6％的KH602硅烷偶联剂水溶液混合均匀，得到第二浸渍液；将第二浸渍液置于温度为55℃的高压反应釜中预反应40min后，再加入经过第一浸渍液浸渍、退火处理的纤维织物，在高压反应釜中反应4h，之后从第二浸渍液中取出纤维织物并置于110℃的真空干燥箱中干燥4h，得到氧化铝改性防弹纤维织物。
对氧化铝改性防弹纤维织物的表面进行表征，从图1中可以看出，纤维织物表面均匀覆盖有氧化铝微粒。
与未改性的单层纤维织物相比，改性的单层纤维织物质量增加5％，而且改性的单层纤维织物的平均面密度为252g/m2。
实施例2
(1)与实施例1步骤(1)相同；
(2)先将1L浓度为48g/L的醋酸铝溶液在40℃下水解40min，然后与1L浓度为12g/L的NaOH水溶液混合均匀并在50℃下水解1h，再加入40mL质量分数为6％的KH602硅烷偶联剂水溶液并混合均匀，得到第一浸渍液；将步骤(1)预处理的纤维织物浸渍于温度为65℃的第一浸渍液中，浸渍1.5h后取出并置于110℃下退火处理1.5h，重复上述浸渍、退火处理操作3次；
(3)配制2L水合硝酸铝浓度为72g/L以及乌洛托品浓度为18g/L的混合水溶液，并与40mL质量分数为6％的KH602硅烷偶联剂水溶液混合均匀，得到第二浸渍液；将第二浸渍液置于温度为55℃的高压反应釜中预反应40min后，再加入经过第一浸渍液浸渍、退火处理的纤维织物，在高压反应釜中反应4h，之后从第二浸渍液中取出纤维织物并置于110℃的真空干燥箱中干燥4h，得到氧化铝改性防弹纤维织物。
对氧化铝改性防弹纤维织物的表面进行表征，从图2中可以看出，纤维织物表面均匀覆盖有氧化铝微粒。
与未改性的单层纤维织物相比，改性的单层纤维织物质量增加8％，而且改性的单层纤维织物的平均面密度为259.2g/m2。
实施例3
(1)与实施例1步骤(1)相同；
(2)先将1L浓度为12g/L的醋酸铝溶液在40℃下水解40min，然后与1L浓度为3g/L的NaOH水溶液混合均匀并在50℃下水解1h，再加入40mL质量分数为6％的KH602硅烷偶联剂水溶液并混合均匀，得到第一浸渍液；将步骤(1)预处理的纤维织物浸渍于温度为65℃的第一浸渍液中，浸渍1.5h后取出并置于110℃下退火处理1.5h，重复上述浸渍、退火处理操作3次；
(3)配制2L水合硝酸铝浓度为18g/L以及乌洛托品浓度为4.5g/L的混合水溶液，并与40mL质量分数为6％的KH602硅烷偶联剂水溶液混合均匀，得到第二浸渍液；将第二浸渍液置于温度为55℃的高压反应釜中预反应40min后，再加入经过第一浸渍液浸渍、退火处理的纤维织物，在高压反应釜中反应4h，之后从第二浸渍液中取出纤维织物并置于110℃的真空干燥箱中干燥4h，得到氧化铝改性防弹纤维织物。
对氧化铝改性防弹纤维织物的表面进行表征，从图3中可以看出，纤维表面有氧化铝微粒生成，由于氧化铝微粒生成量较小且微粒粒径较小，有轻微的团聚现象，附着率较低。
与未改性的单层纤维织物相比，改性的单层纤维织物质量增加2％，而且改性的单层纤维织物的平均面密度为244.8g/m2。
实施例4
(1)与实施例1步骤(1)相同；
(2)先将1L浓度为96g/L的醋酸铝溶液在40℃下水解40min，然后与1L浓度为24g/L的NaOH水溶液混合均匀并在50℃下水解1h，再加入40mL质量分数为6％的KH602硅烷偶联剂水溶液并混合均匀，得到第一浸渍液；将步骤(1)预处理的纤维织物浸渍于温度为65℃的第一浸渍液中，浸渍1.5h后取出并置于110℃下退火处理1.5h，重复上述浸渍、退火处理操作3次；
(3)配制2L水合硝酸铝浓度为144g/L以及乌洛托品浓度为36g/L的混合水溶液，并与40mL质量分数为6％的KH602硅烷偶联剂水溶液混合均匀，得到第二浸渍液；将第二浸渍液置于温度为55℃的高压反应釜中预反应40min后，再加入经过第一浸渍液浸渍、退火处理的纤维织物，在高压反应釜中反应4h，之后从第二浸渍液中取出纤维织物并置于110℃的真空干燥箱中干燥4h，得到氧化铝改性防弹纤维织物。
对氧化铝改性防弹纤维织物的表面进行表征，从图4中可以看出，纤维织物表面均匀覆盖有氧化铝微粒。
与未改性的单层纤维织物相比，改性的单层纤维织物质量增加16％，而且改性的单层纤维织物的平均面密度为278.4g/m2。
实施例5
(1)与实施例1步骤(1)相同；
(2)先将1L浓度为112g/L的醋酸铝溶液在40℃下水解40min，然后与1L浓度为28g/L的NaOH水溶液混合均匀并在50℃下水解1h，再加入40mL质量分数为6％的KH602硅烷偶联剂水溶液并混合均匀，得到第一浸渍液；将步骤(1)预处理的纤维织物浸渍于温度为65℃的第一浸渍液中，浸渍1.5h后取出并置于110℃下退火处理1.5h，重复上述浸渍、退火处理操作3次；
(3)配制2L水合硝酸铝浓度为168g/L以及乌洛托品浓度为42g/L的混合水溶液，并与40mL质量分数为6％的KH602硅烷偶联剂水溶液混合均匀，得到第二浸渍液；将第二浸渍液置于温度为55℃的高压反应釜中预反应40min后，再加入经过第一浸渍液浸渍、退火处理的纤维织物，在高压反应釜中反应4h，之后从第二浸渍液中取出纤维织物并置于110℃的真空干燥箱中干燥4h，得到氧化铝改性防弹纤维织物。
与未改性的单层纤维织物相比，改性的单层纤维织物质量增加19.8％，而且改性的单层纤维织物的平均面密度为287.52g/m2。
实施例6
(1)与实施例1步骤(1)相同；
(2)先将1L浓度为48g/L的醋酸铝溶液在40℃下水解40min，然后与1L浓度为12g/L的NaOH水溶液混合均匀并在50℃下水解1h，得到第一浸渍液；将步骤(1)预处理的纤维织物浸渍于温度为65℃的第一浸渍液中，浸渍1.5h后取出并置于110℃下退火处理1.5h，重复上述浸渍、退火处理操作3次；
(3)配制2L水合硝酸铝浓度为72g/L以及乌洛托品浓度为18g/L的混合水溶液，得到第二浸渍液；将第二浸渍液置于温度为55℃的高压反应釜中预反应40min后，再加入经过第一浸渍液浸渍、退火处理的纤维织物，在高压反应釜中反应4h，之后从第二浸渍液中取出纤维织物并置于110℃的真空干燥箱中干燥4h，得到氧化铝改性防弹纤维织物。
与未改性的单层纤维织物相比，改性的单层纤维织物质量增加5.2％，而且改性的单层纤维织物的平均面密度为252.48g/m2。
实施例7
(1)与实施例1步骤(1)相同；
(2)先将1L浓度为48g/L的醋酸铝溶液在40℃下水解40min，然后与1L浓度为12g/L的NaOH水溶液混合均匀并在50℃下水解1h，再加入40mL质量分数为6％的KH602硅烷偶联剂水溶液并混合均匀，得到第一浸渍液；将步骤(1)预处理的纤维织物浸渍于温度为65℃的第一浸渍液中，浸渍1.5h后取出并置于110℃下退火处理1.5h，重复上述浸渍、退火处理操作3次；
(3)配制2L水合硝酸铝浓度为72g/L以及乌洛托品浓度为18g/L的混合水溶液，并与40mL质量分数为6％的KH602硅烷偶联剂水溶液混合均匀，得到第二浸渍液；将第二浸渍液置于温度为55℃的高压反应釜中并加入经过第一浸渍液浸渍、退火处理的纤维织物，在高压反应釜中反应4h，之后从第二浸渍液中取出纤维织物并置于110℃的真空干燥箱中干燥4h，得到氧化铝改性防弹纤维织物。
与未改性的单层纤维织物相比，改性的单层纤维织物质量增加6.5％，而且改性的单层纤维织物的平均面密度为255.6g/m2。
实施例8
(1)与实施例1步骤(1)相同；
(2)先将1L浓度为60g/L的醋酸铝溶液在40℃下水解40min，然后与1L浓度为15g/L的NaOH水溶液混合均匀并在50℃下水解1h，再加入40mL质量分数为6％的KH602硅烷偶联剂水溶液并混合均匀，得到第一浸渍液；将步骤(1)预处理的纤维织物浸渍于温度为65℃的第一浸渍液中，浸渍1.5h后取出并置于110℃下退火处理1.5h，重复上述浸渍、退火处理操作3次；
(3)配制2L水合硝酸铝浓度为90g/L以及乌洛托品浓度为23g/L的混合水溶液，并与40mL质量分数为6％的KH602硅烷偶联剂水溶液混合均匀，得到第二浸渍液；将第二浸渍液置于温度为55℃的高压反应釜中预反应40min后，再加入经过第一浸渍液浸渍、退火处理的纤维织物，在高压反应釜中反应4h，之后从第二浸渍液中取出纤维织物并置于110℃的真空干燥箱中干燥4h，得到氧化铝改性防弹纤维织物。
与未改性的单层纤维织物相比，改性的单层纤维织物质量增加10％，而且改性的单层纤维织物的平均面密度为264g/m2。
实施例9
(1)与实施例1步骤(1)相同；
(2)先将1L浓度为48g/L的醋酸铝溶液在30℃下水解30min，然后与1L浓度为12g/L的NaOH水溶液混合均匀并在45℃下水解0.5h，再加入40mL质量分数为6％的KH602硅烷偶联剂水溶液并混合均匀，得到第一浸渍液；将步骤(1)预处理的纤维织物浸渍于温度为60℃的第一浸渍液中，浸渍1h后取出并置于100℃下退火处理1h，重复上述浸渍、退火处理操作2次；
(3)配制2L水合硝酸铝浓度为72g/L以及乌洛托品浓度为18g/L的混合水溶液，并与40mL质量分数为6％的KH602硅烷偶联剂水溶液混合均匀，得到第二浸渍液；将第二浸渍液置于温度为50℃的高压反应釜中预反应30min后，再加入经过第一浸渍液浸渍、退火处理的纤维织物，在高压反应釜中反应3h，之后从第二浸渍液中取出纤维织物并置于100℃的真空干燥箱中干燥3h，得到氧化铝改性防弹纤维织物。
与未改性的单层纤维织物相比，改性的单层纤维织物质量增加7.2％，而且改性的单层纤维织物的平均面密度为257.28g/m2。
对比例1
未改性的单层纤维织物的面密度为240g/m2，两层未改性纤维织物的面密度为480g/m2。
对未改性纤维织物的表面进行表征，从图5可以看出，纤维织物表面光滑。
对比例2
(1)与实施例1步骤(1)相同；
(2)先将1L浓度为10g/L的醋酸铝溶液在40℃下水解40min，然后与1L浓度为2.5g/L的NaOH水溶液混合均匀并在50℃下水解1h，再加入40mL质量分数为6％的KH602硅烷偶联剂水溶液并混合均匀，得到第一浸渍液；将步骤(1)预处理的纤维织物浸渍于温度为65℃的第一浸渍液中，浸渍1.5h后取出并置于110℃下退火处理1.5h，重复上述浸渍、退火处理操作3次；
(3)配制2L水合硝酸铝浓度为15g/L以及乌洛托品浓度为4.3g/L的混合水溶液，并与40mL质量分数为6％的KH602硅烷偶联剂水溶液混合均匀，得到第二浸渍液；将第二浸渍液置于温度为55℃的高压反应釜中预反应40min后，再加入经过第一浸渍液浸渍、退火处理的纤维织物，在高压反应釜中反应4h，之后从第二浸渍液中取出纤维织物并置于110℃的真空干燥箱中干燥4h，得到氧化铝改性防弹纤维织物。
与未改性的单层纤维织物相比，改性的单层纤维织物质量增加1.2％，而且改性的单层纤维织物的平均面密度为242.88g/m2。
对比例3
(1)与实施例1步骤(1)相同；
(2)先将1L浓度为128g/L的醋酸铝溶液在40℃下水解40min，然后与1L浓度为32g/L的NaOH水溶液混合均匀并在50℃下水解1h，再加入40mL质量分数为6％的KH602硅烷偶联剂水溶液并混合均匀，得到第一浸渍液；将步骤(1)预处理的纤维织物浸渍于温度为65℃的第一浸渍液中，浸渍1.5h后取出并置于110℃下退火处理1.5h，重复上述浸渍、退火处理操作3次；
(3)配制2L水合硝酸铝浓度为192g/L以及乌洛托品浓度为48g/L的混合水溶液，并与40mL质量分数为6％的KH602硅烷偶联剂水溶液混合均匀，得到第二浸渍液；将第二浸渍液置于温度为55℃的高压反应釜中预反应40min后，再加入经过第一浸渍液浸渍、退火处理的纤维织物，在高压反应釜中反应4h，之后从第二浸渍液中取出纤维织物并置于110℃的真空干燥箱中干燥4h，得到氧化铝改性防弹纤维织物。
与未改性的单层纤维织物相比，改性的单层纤维织物质量增加24％，而且改性的单层纤维织物的平均面密度为297.6g/m2。
对比例4
(1)与实施例1步骤(1)相同；
(2)先将1L浓度为20g/L的醋酸铝溶液在40℃下水解40min，然后与1L浓度为5g/L的NaOH水溶液混合均匀并在50℃下水解1h，得到第一浸渍液；将步骤(1)预处理的纤维织物浸渍于温度为65℃的第一浸渍液中，浸渍1.5h后取出并置于110℃下退火处理1.5h，重复上述浸渍、退火处理操作3次；
(3)配制2L水合硝酸铝浓度为30g/L以及乌洛托品浓度为7.5g/L的混合水溶液，得到第二浸渍液；加入经过第一浸渍液浸渍、退火处理的纤维织物，在高压反应釜中反应4h，之后从第二浸渍液中取出纤维织物并置于110℃的真空干燥箱中干燥4h，得到氧化铝改性防弹纤维织物。
对氧化铝改性防弹纤维织物的表面进行表征，从图6中可以看出，纤维表面有氧化铝微粒生成，由于氧化铝微粒生成量少且微粒粒径小，有明显的团聚现象，附着率较低，且分布不均匀。
与未改性的单层纤维织物相比，改性的单层纤维织物质量增加0.9％，而且改性的单层纤维织物的平均面密度为242.16g/m2。
弹道性能测试：采用八个直径为8mm的钢制螺栓将压环(用于压住纤维织物，防止纤维织物过度变形)、纤维织物(包含实施例1～9所制备的改性纤维织物、对比例2～4所制备的改性纤维织物以及对比例1中未改性的纤维织物)、加工有中心通孔的钢板(用于对纤维织物的固定，防止纤维织物受到弹丸冲击脱离靶板)按顺序固定连接在一起，作为靶板；在靶板之前设置一个弹托挡板(2mm～4mm厚的钢板)来阻挡弹托和飞散的火药颗粒，防止对实验参数的测试产生干扰；采用直径为10mm的球形弹丸冲击靶板，控制弹丸的着靶点均为纤维织物的中心，弹丸与纤维织物的距离只需满足能使弹丸稳定飞行即可，相应地，弹道性能测试结果详见表1。
表1
实施例1、2、3、8之间对比可以发现，随着改性原料的浓度增加，改性纤维织物的增重明显，改性纤维织物的弹道极限随织物的增重量明显增加。
实施例2、8、4、5之间对比可以发现，随着改性原料的浓度增加，改性纤维织物增重明显，但是改性纤维织物的弹道极限变化不大，因此从面密度和弹道极限的角度综合考虑，实施例4和实施例5的应用性要小于实施例2和实施例8。
实施例2和对比例1之间对比可以发现，不管是单层还是多层，在面密度变化不大的前提下，氧化铝改性防弹纤维织物的弹道极限较未改性纤维织物均有明显提升，提升幅度为55％左右。
实施例2和对比例2对比可以发现，若改性原料浓度过小，改性纤维织物的增重会明显变小，弹道性能也会大幅下降，因此改性过程中存在一个改性原料浓度的下限。
实施例2和对比例3对比可以发现，若改性原料浓度过大，虽然改性纤维织物的增重也会随之提升，但是改性纤维织物的弹道性能并没有明显提升，因此从面密度角度的来考虑，改性过程中存在一个改性原料浓度的上限。
实施例3和对比例4对比可以发现，当原料浓度小于一定程度时，硅烷偶联剂的添加和第二浸渍液的预反应会明显影响氧化铝与纱线的结合，尽管对比例4的原料浓度要大于实施例3，但改性织物的增重明显减小，弹道性能也随之下降。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种氧化铝改性防弹纤维织物的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
(1)纤维织物的预处理
依次对纤维织物进行酸洗、碱洗、水洗预处理，除去纤维织物表面的碱性及酸性杂质；
(2)分以下三种情况配制第一浸渍液
A1)先将浓度大于等于12g/L且小于30g/L的醋酸铝水溶液在30℃～50℃下水解30min～60min，然后与浓度大于等于3g/L且小于10g/L的NaOH水溶液混合均匀，之后在45℃～55℃下水解0.5h～1.5h，再与质量分数为4％～8％的硅烷偶联剂水溶液混合均匀，得到第一浸渍液；
A2)先将浓度为30g/L～112g/L的醋酸铝水溶液在30℃～50℃下水解30min～60min，然后与浓度为10g/L～28g/L的NaOH水溶液混合均匀，之后在45℃～55℃下水解0.5h～1.5h，得到第一浸渍液；
A3)先将浓度为30g/L～112g/L的醋酸铝水溶液在30℃～50℃下水解30min～60min，然后与浓度为10g/L～28g/L的NaOH水溶液混合均匀，之后在45℃～55℃下水解0.5h～1.5h，再与质量分数为4％～8％的硅烷偶联剂水溶液混合均匀，得到第一浸渍液；
其中，醋酸铝水溶液与NaOH水溶液的体积比为1:1～1.4:1，硅烷偶联剂水溶液与醋酸铝溶液的体积比为1:28～1:22；
(3)第一浸渍液改性纤维织物
将步骤(1)预处理的纤维织物浸渍于温度为60℃～70℃的第一浸渍液中，浸渍1h～2h后取出并置于100℃～120℃下退火处理1h～2h，重复浸渍、退火处理操作1～4次；
(4)分以下三种情况配制第二浸渍液
B1)配制水合硝酸铝浓度大于等于18g/L且小于45g/L以及乌洛托品浓度大于等于4.5g/L且小于12g/L的混合水溶液，并与质量分数为4％～8％的硅烷偶联剂水溶液按照体比45:1～55:1混合均匀，得到第二浸渍液；
B2)配制水合硝酸铝浓度为45g/L～168g/L以及乌洛托品浓度为12g/L～42g/L的混合水溶液，即为第二浸渍液；
B3)配制水合硝酸铝浓度为45g/L～168g/L以及乌洛托品浓度为12g/L～42g/L的混合水溶液，并与质量分数为4％～8％的硅烷偶联剂水溶液按照体比45:1～55:1混合均匀，得到第二浸渍液；
(5)第二浸渍液改性纤维织物
A1与B1组合时，将第二浸渍液置于温度为50℃～60℃的高压反应釜中预反应30min～60min后，再加入经过第一浸渍液改性的纤维织物，在高压反应釜中反应3h～5h，之后从第二浸渍液中取出纤维织物并干燥，得到氧化铝改性防弹纤维织物；
A2与B2、A2与B3、A3与B3组合时，将第二浸渍液置于温度为50℃～60℃的高压反应釜中并加入经过第一浸渍液改性的纤维织物，在高压反应釜中反应3h～5h，之后从第二浸渍液中取出纤维织物并干燥，得到氧化铝改性防弹纤维织物；或者，将第二浸渍液置于温度为50℃～60℃的高压反应釜中预反应30min～60min后，再加入经过第一浸渍液改性的纤维织物，在高压反应釜中反应3h～5h，之后从第二浸渍液中取出纤维织物并干燥，得到氧化铝改性防弹纤维织物。
2.根据权利要求1所述的一种氧化铝改性防弹纤维织物的方法，其特征在于：步骤(1)中，在质量分数为15％～30％的醋酸水溶液中酸洗。
3.根据权利要求1所述的一种氧化铝改性防弹纤维织物的方法，其特征在于：步骤(1)中，在浓度为15g/L～20g/L的NaOH水溶液中碱洗。
4.根据权利要求1所述的一种氧化铝改性防弹纤维织物的方法，其特征在于：相对于未改性的单层纤维织物，改性的单层纤维织物质量增加2％～20％。
5.根据权利要求1所述的一种氧化铝改性防弹纤维织物的方法，其特征在于：相对于未改性的单层纤维织物，改性的单层纤维织物质量增加5％～10％。
6.根据权利要求1所述的一种氧化铝改性防弹纤维织物的方法，其特征在于：从第二浸渍液中取出纤维织物后置于100℃～120℃的真空干燥箱中干燥。
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