CN115572456A - 一种防刺、防割且舒适透气的复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种防刺、防割且舒适透气的复合材料及其制备方法，该复合材料包含高吸能基布和圆形或多边形硬质防护阵列，所述高吸能基布经过防水防油处理，该复合材料在制备方法上，采用丝网印刷固化技术将微粒增强树脂规则的排列在能够高变形吸能的基布上，树脂阵列按规律排列并彼此留有一定间距的空隙，基布表面经过防水处理可以避免后续树脂预制体的扩散和渗透，通过添加无机粉体，两次固化成型工艺，可以制备得到柔软、透气、轻质且具有防刺、防割效果的复合材料。

Description

一种防刺、防割且舒适透气的复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种防刺、防割且舒适透气的复合材料及其制备方法，属于功能复合材料领域。
背景技术
近年来，普通警用服已远不能满足警务安保人员的安全防护要求，多次发生执勤人员因缺少有效锐器伤害防护装备而错失行动良机，甚至导致执勤人员失去生命。
刺割防护材料发展至今大概经历了三个阶段，对应的产品分别是硬质、半硬质和软质刺割防护材料。早期的硬质和半硬质防护材料主要采用金属材料或金属与纤维织物复合而成，该类材料均具有优良的防护性能，但是普遍存在笨重、穿着不灵活、不透气等缺点，严重限制了其推广和商业化应用价值。进入21世纪，以UHMWPE、Kevlar等高性能纤维及其复合材料制成的软质防护材料成为了该领域的主力军；相比于传统硬质、半硬质防护材料，软质防护材料最大的优点就是质量轻、穿着舒适。
目前研究人员选择三维立体织物一体成型的方式增加刺割防护性能，可很大程度改善各防护层层间力学传递和透气性，但纤维材料本身耐受刺割能力有限，其所需层数以及组织密度仍然很大，一方面，层数增多，难以织造，另一方面，密度增大，运动灵活性难以提高。研究者还采用后整理方式对织物进行增强处理，在保证防护性能的同时，尽可能地保留织物的柔软轻质。美国Criminology公司将树脂在针织物上涂层，提升刺割防护性能；Jessie B等通过热压方式将热塑性薄膜浸渍到芳纶织物获得复合材料，较大提升了耐刺割性能；专利 CN105696357A将混合树脂均匀涂覆在芳纶机织布两面，并上下重叠数层，通过模压干燥固化处理制备防刺防割材料；黎国标将液体树脂和陶瓷颗粒按照一定的质量比混合均匀得到混合液，将混合液均匀涂覆在非金属防弹基材上制备非金属防刺防割材料；马飞飞等人提出通过在高性能织物表面固定一层粘结剂，再利用喷砂机在其上均匀喷涂刚性粒子，将这种复合织物多层叠加后，具备良好的防刺防弹性能。通过表面涂覆增强，虽然可以提高防护材料的硬度及耐刺割性，但是涂覆层的均匀性难以控制，容易导致防护材料的耐刺割性能不稳定，而且表面涂层在多次水洗或摩擦作用后易剥离，致使防护性能衰减，大大缩短了防护材料的使用寿命。
发明内容
基于现有技术的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种防刺、防割且舒适透气的复合材料及其制备方法。为了解决现有技术中树脂涂覆层均匀性难以控制，防刺防割性能不稳定，且无法兼顾防水透气性、柔软舒适性能的问题。本发明顺应软质锐器伤害防护材料的发展趋势，从突破软质防护材料的共性关键技术角度出发，独辟蹊径地提出“刚柔并济”的设计思路，采用丝网印刷固化技术将微粒增强树脂规则的排列在能够高变形吸能的基布上，树脂阵列按规律排列并彼此留有一定间距的空隙，构成柔软、透气、轻质且具有防刺、防割效果的复合材料；本发明对于减少暴力冲突中锐器伤亡人数、保障人身安全、减少经济损失等方面具有重大意义。
为实现上述目的，本发明一方面提供如下技术方案：
一种防刺、防割且舒适透气的复合材料，其特征在于，所述复合材料包括高吸能基布和圆形或多边形树脂预制体形成的硬质防护阵列，所述高吸能基布经过防水防油处理。
优选地，所述高吸能基布由高性能纤维制备而成，所述高性能纤维为长丝或者短纤纱，所述高性能纤维优选芳纶、高强高模聚乙烯、高强涤纶中的一种或多种，所述高性能纤维的细度为5.5tex-80tex，更优选地，所述高吸能基布的织物组织为平纹或斜纹，优选2/1斜纹；所述高吸能基布的经密为50-1000根/10cm，纬密为50-1000根/10cm。
优选地，所述基布采用防水防油处理剂进行表面处理，所述防水防油处理剂为六碳氟系防水防油剂或无氟系防水防油剂；所述防水防油处理剂：去离子水比例＝20-80:100；处理方法为：将基布浸渍喷淋处理剂5-20s后取出，在80-120℃烘干，然后在160℃-180℃定型焙烘 30-120s。
优选地，复合材料的防切割ANSI/ISEA 105-2016标准为A7-A9级，防穿刺达EN388-2016 标准三级以上，防水性能达到GB/T 4745-2012四级以上，耐磨性能达到EN388-2016三级以上。
优选地，所述多边形的硬质防护阵列优选为正六边形、扇形、正五边形、三角形；所述圆形或多边形的硬质防护阵列的边长或直径为0.5-5mm，各阵列均匀排列，相邻阵列彼此间距为0.05-1.5mm。
另一方面，本发明还提供一种涉及上述防刺、防割且舒适透气的复合材料的制备方法，
其包括如下步骤：
S1、高吸能基布的制备与表面防水防油处理；
S2、制备树脂预制体；
S3、采用丝网印刷方法将树脂预制体复合在高吸能基布上形成硬质防护阵列，从而制得复合材料。
优选地，步骤S3中，所述丝网印刷方法具体为：将模具放在经步骤S2处理后的高吸能基布上方，在模具内倒入树脂预制体，采用刮板对树脂预制体施加一定压力并匀速移动，从而使得树脂预制体被刮板从模具的网孔部分挤压到基布上，之后进行固化处理工艺，所述固化温度为100-130℃，所述固化时间为30-60min。
优选地，步骤S2中，所述树脂预制体的制备方法为：
S21、无机粉体表面处理；
S22、固化剂溶液配制：将潜伏型固化剂粉末和促进剂加入容器，再加入N,N-二甲基甲酰胺，将三者混合的容器放置于52-60℃水浴中不断搅拌，直至粉末溶解且溶液澄清，获得固化剂溶液；
S23、无机粉体润湿与分散：在所述固化剂溶液中加入抗氧剂、防沉降分散剂，并将经表面处理后的无机粉体加入，搅拌均匀以润湿与分散无机粉体；
S24、无机粉体惨杂树脂混合物配置：将所述润湿与分散后的无机粉体与热固性树脂经机械搅拌，混合均匀，并抽真空去除多余气泡，得到混合物；
S25、树脂预制体制备；将上述混合物常温下静置24-48小时或者70-90℃静置30-60min 进行预固化后，再次缓慢搅拌均匀得到树脂预制体。
优选地，步骤S21中，所述无机粉体表面处理方法具体为：
S211、硅烷偶联剂处理剂配置：将硅烷偶联剂与去离子水按1:15-25比例配置得到硅烷偶联剂处理剂，待用；所述硅烷偶联剂优选KH550，KH560及KH570中的一种；
S212、表面处理：称取适量的二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、硅灰石及硫酸钡，搅拌均匀后，加入足量所述硅烷偶联剂处理剂并搅拌，使其接触充分，处理时间为45-120s；
S213、烘干：将经步骤S312处理后的无机粉体，放入烘箱进行烘干，烘干温度80-120℃，烘燥时间30-80min。
优选地，上述各原料的重量份数为：二氧化硅10-15份，氧化铝16-20份，硅灰石8-12 份，硫酸钡1-5份，二氧化钛0.5-3份；所述热固性树脂40-60份，N-N-二甲基甲酰胺7-15份，潜伏型固化剂3-6份，促进剂0.1-1.5份；防沉降分散剂5-15份，抗氧剂0.05-0.2份，硅烷偶联剂0.1-1.0份。
本发明所获得的有益技术效果在于：
(1)本发明对高吸能基布进行防水防油处理，防止树脂预制体的流动扩散和渗透，如若不进行防水防油处理，则后续采用丝网印刷方法将树脂预制体复合在高吸能基布上形成硬质防护阵列时，树脂预制体会连成一片，无法形成硬质防护阵列，并且树脂预制体的快速流动扩散以及渗透，会使得织物变硬，影响织物最终性能。
(2)多边形硬质防护阵列内部含有大量高硬度无机粉体，硬质防护阵列硬度高、耐磨性好，可以实现高耐切割和高耐磨的要求；防护阵列之间保持有一定的间隙，可以满足弯曲变形，从而保持整体的柔软性；硬质防护阵列本身具有拒水效果，底层高吸能基布经过防水防油处理，使得所制得的复合面料具有防水效果；
(3)树脂预制体成型过程中流动性大，在本发明制备方法的优化方案中，先进行预固化，提高树脂粘性，便于保持树脂粒子的形态，另外，无机粉体若密度大或不均匀，则容易造成沉淀，不能均匀分散，通过预固化工艺可以有效解决上述问题，便于无机粉体在树脂中均匀分散；本发明中，底层基布的防水处理优选采用喷淋方式，表面存有大量的空隙，加上树脂阵列之间的缝隙，能够很好的满足复合材料透气的要求。
附图说明
图1为本发明一实施例防刺、防割且舒适透气的复合材料制备方法所制备的复合材料产品展示图；
图2为本发明另一实施例防刺、防割且舒适透气的复合材料制备方法所制备的复合材料产品展示图；
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分优选实施例，而不是全部的实施例，实施例中这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本申请的范围和精神。另外，为了清除和简洁，实施例中省略了对已知功能和构造的描述。
本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，单独存在B，同时存在A和B三种情况，本文中术语“/和”是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，A/和B，可以表示：单独存在A，单独存在A和B两种情况，另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。
(一)高吸能基布
该基布可以由任意的高性能纤维制备而成，高性能纤维优选芳纶、高强高模聚乙烯、高强涤纶中的一种或多种，高性能纤维的细度为5.5tex-80tex，示例性地，在一些实施例中可选择采用5.5tex、8.3tex、11.1tex、16.7tex、22.2tex、44.4tex及66.7tex等的。基布可采用针织、机织、编织或非织造的二维或三维织物。优选采用机织物，其织物组织可为平纹或斜纹，优选2/1斜纹，经密为50-1000根/10cm，纬密为50-1000根/10cm，示例性地，在一些实施例中经纬密可以分别为50根/10cm、100根/10cm、150根/10cm、200根/10cm、500根/10cm、800 根/10cm或1000根/10cm等。
(二)多边形硬质防护阵列
硬质防护阵列为多边形或圆形均匀排列，多边形优选为正六边形、扇形、正五边形、三角形；多边形或圆形硬质防护阵列的边长或直径为0.5-5mm，各阵列均匀排列，相邻阵列彼此间距为0.05-1.5mm，示例性地，在一些实施例中，可选地上述边长或直径为0.5mm、1mm、 2mm、3mm或5mm等，相邻阵列彼此间距可选地为0.05mm、0.1mm、1.5mm等。边长过小，其与基布之间的结合力会下降，从而容易掉落，防刺防割性能也会大大下降抵御不了外力，以及边长过大，会导致织物太硬不柔软；相邻阵列彼此间距过小，硬度也会较大，织物的弯曲灵活性会变差；间距过大，则起不到应有的防护效果，容易被刺到间隙处的概率增大。
(三)复合材料
本发明的防刺、防割且舒适透气的复合材料包括上述高吸能基布和附着固定于上述高吸能基布表面的上述多边形硬质防护阵列。该复合材料的防切割、防穿刺、防水性及耐磨性等指标能够达到如下等级。
1)防切割性能
本发明所制备的防刺、防割且舒适透气的复合材料，采用ISO13997的方法测试防切割性能达到ANSI/ISEA 105-2016标准的A7-A9级
2)防穿刺性能
使用Couptest切割测试仪，在固定负载中，使用圆形刀片在样品上来回循环滚动切割，直至切开，以全棉帆布作为校验刀片锋利度的基准材料，交替切割基准材料和测试样品直至获得五个测试结果。抗切割性能为切开测试材料与基准材料所需的循环切割次数比率，即切割指数。本发明所制备的防刺、防割且舒适透气的复合材料依据EN388-2016标准，防穿刺性能可达三级以上。
3)耐磨性能
本发明所制备的防刺、防割且舒适透气的复合材料依据EN388-2016标准，耐磨性能可达三级以上。
4)防水性能
本发明所制备的防刺、防割且舒适透气的复合材料依据GB/T 4745-2012标准，可达四级以上。
5)透气性能
本发明所制备的防刺、防割且舒适透气的复合材料依据依据GB/T5453-1997标准，最低可达35mm/s以上。
以上是本发明防刺、防割且舒适透气的复合材料的主要性能指标，具体实施例的产品测试性能见表1，均能够达到该复合材料产品的上述要求。
(四)复合材料的制备工艺
1)高吸能基布的制备与表面防水防油处理
选择采用由高性能纤维，例如芳纶、高强高模聚乙烯和/或高强涤纶等制备而成的长丝或短纤纱，以经纬密均为50-1000根/10cm，织物组织为平纹或斜纹，优选2/1斜纹上机织造得到高吸能基布。
对该高吸能基布采用防水防油处理剂进行表面处理，防水防油处理剂采用六碳氟系防水防油剂或无氟系防水防油剂，防水防油剂：去离子水比例＝20-80:100；处理方法为：对基布喷淋防水防油处理剂5-20s，采用80-120℃烘干，之后160-180℃焙烘30-120s，得到处理后的高吸能基布。在一些实施例中，防水防油处理剂采用六碳氟系防水防油剂，具体可选地如采用HK GUARD HG-6457、HK GUARD HG-3060、TG-5545等，在其它一些实施例中，防水防油处理剂也可以采用无氟系防水防油剂，具体可选地如HK GUARD HG-5709、HK GUARDHG-5729、XF-5003等。
高吸能基布采用防水防油处理剂处理可以有效防止树脂预制体的流动扩散和渗透，从而避免阵列连成一片，影响成形且使得织物变硬。
2)树脂预制体的制备工艺
I)无机粉体表面处理；
II)固化剂溶液配制：将潜伏型固化剂粉末与和促进剂加入容器，再加入N,N-二甲基甲酰胺，将三者混合的容器放置于52-60℃水浴中不停搅拌，直至粉末溶解且溶液澄清，获得固化剂溶液；
III)无机粉体润湿与分散：在固化剂溶液中加入抗氧剂、防沉降分散剂，并将处理后的无机粉体加入，搅拌均匀以润湿与分散无机粉体；
IV)无机粉体惨杂树脂混合物配置：将无机粉体与热固性树脂机械搅拌，混合均匀，并抽真空去除多余气泡，得到混合物；
V)树脂预制体制备；将上述混合物常温下静置24-48小时或者70-90℃静置30-60min进行预固化后，再次缓慢搅拌均匀得到树脂预制体。
在树脂预制体的制备工艺中，
其中步骤I)所述无机粉体表面处理方法具体为：
a)硅烷偶联剂处理剂配置：将硅烷偶联剂与去离子水按1:15-25比例配置得到硅烷偶联剂处理剂，待用；硅烷偶联剂优选KH550，KH560及KH570中的一种；
b)表面处理：称取适量的二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、硅灰石及硫酸钡，搅拌均匀后，加入足量硅烷偶联剂处理剂并搅拌，使其接触充分，处理时间为45-120s；
c)烘干：将经上述步骤处理后的无机粉体，放入烘箱进行烘干，烘干温度：80-120℃，烘燥时间：30-80min。
上述工艺中各原料的重量份数为：二氧化硅10-15份，氧化铝(刚玉)16-20份，硅灰石 8-12份，硫酸钡1-5份，二氧化钛0.5-3份；所述热固性树脂40-60份，N-N-二甲基甲酰胺7-15份，潜伏型固化剂3-6份，促进剂0.1-1.5份；防沉降分散剂5-15份，抗氧剂0.05-0.2份，硅烷偶联剂0.1-1.0份。
另外，在本发明具体可行的实施例中，上述潜伏型固化剂可以选自乙二胺、己二胺、二乙烯三胺、双氰胺、二胺基二苯砜(DDS)或二胺基二苯甲烷(DDM等，上述促进剂可选自DMP-30、EP-184、三乙醇胺、2-甲基咪唑、2-甲基咪唑或BDMA等，上述抗氧剂选自(3,5- 二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八烷醇酯、V72-P、V78-P、V85-P或V76-P等，上述防沉降分散剂KYC-918、YRFC-06A、YRFC-01，上述热固性树脂可以选自环氧树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、不饱和树脂、聚氨酯、聚酰亚胺中的一种。
3)丝网印刷工艺
将模具放在经防水防油处理后的高吸能基布上方，在模具内倒入上述制备的树脂预制体，采用刮板对树脂预制体施加一定压力并匀速移动，从而使得树脂预制体被刮板从模具的网孔部分挤压到高吸能基布上，然后进行第二次固化处理工艺，固化温度为100-130℃，固化时间为30-60min，形成硬质防护阵列，进而得到复合材料；刮板对树脂预制体施加的一定的压力，可选地为0.5-10N即可，固化过程中，需要控制好固化温度，温度过高，会导致最终的织物变硬变脆。
实施例1
1)高吸能基布的制备与表面防水防油处理
该基布由细度为50tex的芳纶长丝作为原料制备而成的机织物，织物组织采用2/1斜纹，经密为200根/10cm，纬密为200根/10cm。基布采用六碳氟系防水防油剂对该机织物进行表面处理，处理剂：去离子水比例＝20:100；处理方法为：对基布喷淋防水防油处理剂20s，采用120℃烘干，然后150℃焙烘100s，得到处理后的高吸能基布。
硬质防护阵列为正六边形；边长为2mm，相邻阵列彼此间距为1.5mm。
2)树脂预制体的制备工艺
I)无机粉体表面处理，具体工艺如下：
a)硅烷偶联剂处理剂配置：硅烷偶联剂与去离子水按1:20比例配置硅烷偶联剂处理剂，待用；
b)表面处理：称取适量的二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、硅灰石、硫酸钡，搅拌均匀后，加入足量硅烷偶联剂处理剂并搅拌，使其接触充分，处理时间为60s；
c)烘干：将处理后的无机粉体，放入烘箱进行烘干，烘干温度：80℃，烘燥时间：45min。
II)固化剂溶液配制，配制方法如下：
将潜伏型固化剂粉末与和促进剂加入容器，再加入N,N-二甲基甲酰胺，将三者混合的容器放置于55℃水浴中不停搅拌，直至粉末溶解且溶液澄清，获得固化剂溶液；
III)无机粉体润湿与分散：在固化剂溶液中加入抗氧剂、防沉降分散剂，并将处理后的无机粉体加入，搅拌均匀以润湿与分散无机粉体；
IV)无机粉体惨杂树脂混合物配置：将无机粉体与环氧树脂机械搅拌，混合均匀，并抽真空去除多余气泡，得到混合物；
V)树脂预制体制备；将上述混合物常温下静置28小时或者80℃静置45min后，再次缓慢搅拌均匀得到树脂预制体。
上述各原料的重量份数为：二氧化硅12.9份，氧化铝(刚玉)19.1份，硅灰石9.8份，硫酸钡2.6份，二氧化钛1.2份，述环氧树脂48份，N-N-二甲基甲酰胺10份，潜伏型固化剂4.3份，促进剂0.9份；防沉降分散剂8份，抗氧剂0.1份，硅烷偶联剂0.3份。
3)丝网印刷工艺
将模具放在高吸能基布上方，在模具内倒入树脂预制体，采用刮板对树脂预制体施加 0.5-10N的压力并匀速移动，从而使得树脂预制体被刮板从模具的网孔部分挤压到基布上，之后进行第二次固化处理工艺，固化温度为110℃，固化时间为45min，进而得到防刺、防割且舒适透气的复合材料，其产品展示参见图1所示。
实施例2
1)高吸能基布的制备与表面防水防油处理
该基布由细度为60tex的高强涤纶长丝作为原料制备而成的机织物，织物组织采用平纹组织，经密为150根/10cm，纬密为150根/10cm。基布采用六碳氟系防水防油剂对该机织物进行表面处理，处理剂：去离子水比例＝40:100；处理方法为：对基布喷淋防水防油处理剂15s，采用130℃烘干，然后170℃焙烘80s，得到处理后的高吸能基布。
硬质防护阵列为正六边形；边长为1mm，相邻阵列彼此间距为0.5mm。
2)树脂预制体的制备工艺
I)无机粉体表面处理，具体工艺如下：
a)硅烷偶联剂处理剂配置：硅烷偶联剂与去离子水按1:18比例配置硅烷偶联剂处理剂，待用；
b)表面处理：称取适量的二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、硅灰石、硫酸钡，搅拌均匀后，加入足量硅烷偶联剂处理剂并搅拌，使其接触充分，处理时间为80s；
c)烘干：将处理后的无机粉体，放入烘箱进行烘干，烘干温度：90℃，烘燥时间：40min。
II)固化剂溶液配制，配制方法如下：
将潜伏型固化剂粉末与和促进剂加入容器，再加入N,N-二甲基甲酰胺，将三者混合的容器放置于60℃水浴中不停搅拌，直至粉末溶解且溶液澄清，获得固化剂溶液；
III)无机粉体润湿与分散：在固化剂溶液中加入抗氧剂、防沉降分散剂，并将处理后的无机粉体加入，搅拌均匀以润湿与分散无机粉体；
IV)无机粉体惨杂树脂混合物配置：将无机粉体与环氧树脂机械搅拌，混合均匀，并抽真空去除多余气泡，得到混合物；
V)树脂预制体制备；将上述混合物常温下静置30小时或者90℃静置60min后，再次缓慢搅拌均匀得到树脂预制体。
上述各原料的重量份数为：二氧化硅13.5份，氧化铝(刚玉)19.5份，硅灰石10份，硫酸钡3份，二氧化钛2份，述环氧树脂55份，N-N-二甲基甲酰胺12份，潜伏型固化剂5 份，促进剂1.2份；防沉降分散剂10份，抗氧剂0.15份，硅烷偶联剂0.5份。
3)丝网印刷工艺
将模具放在高吸能基布上方，在模具内倒入树脂预制体，采用刮板对树脂预制体施加 0.5-10N的压力并匀速移动，从而使得树脂预制体被刮板从模具的网孔部分挤压到基布上，之后进行第二次固化处理工艺，固化温度为120℃，固化时间为50min，进而得到防刺、防割且舒适透气的复合材料，其产品展示参见图2所示。
实施例3
1)高吸能基布的制备与表面防水防油处理
该基布由细度为5.5tex的高强高模聚乙烯短纤纱作为原料制备而成的机织物，织物组织采用平纹，经密为1000根/10cm，纬密为1000根/10cm。基布采用无氟系防水防油剂对该机织物进行表面处理，处理剂：去离子水比例＝60:100；处理方法为：对基布喷淋防水防油处理剂10s，采用100℃烘干，然后160℃焙烘60s，得到处理后的高吸能基布。
硬质防护阵列为圆形；直径为3mm，相邻阵列彼此间距为1.2mm。
2)树脂预制体的制备工艺
I)无机粉体表面处理，具体工艺如下：
a)硅烷偶联剂处理剂配置：硅烷偶联剂与去离子水按1:25比例配置硅烷偶联剂处理剂，待用；
b)表面处理：称取适量的二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、硅灰石、硫酸钡，搅拌均匀后，加入足量硅烷偶联剂处理剂并搅拌，使其接触充分，处理时间为45s；
c)烘干：将处理后的无机粉体，放入烘箱进行烘干，烘干温度：80℃，烘燥时间：80min。
II)固化剂溶液配制，配制方法如下：
将潜伏型固化剂粉末与和促进剂加入容器，再加入N,N-二甲基甲酰胺，将三者混合的容器放置于52℃水浴中不停搅拌，直至粉末溶解且溶液澄清，获得固化剂溶液；
III)无机粉体润湿与分散：在固化剂溶液中加入抗氧剂、防沉降分散剂，并将处理后的无机粉体加入，搅拌均匀以润湿与分散无机粉体；
IV)无机粉体惨杂树脂混合物配置：将无机粉体与环氧树脂机械搅拌，混合均匀，并抽真空去除多余气泡，得到混合物；
V)树脂预制体制备；将上述混合物常温下静置24小时或者70℃静置30min后，再次缓慢搅拌均匀得到树脂预制体。
上述各原料的重量份数为：各原料的重量份数为：二氧化硅10份，氧化铝(刚玉)16份，硅灰石8份，硫酸钡1份，二氧化钛0.5份；所述环氧树脂40份，N-N-二甲基甲酰胺7份，潜伏型固化剂3份，促进剂0.1份；防沉降分散剂5份，抗氧剂0.05份，硅烷偶联剂0.1份。
3)丝网印刷工艺
将模具放在高吸能基布上方，在模具内倒入树脂预制体，采用刮板对树脂预制体施加 0.5-10N的压力并匀速移动，从而使得树脂预制体被刮板从模具的网孔部分挤压到基布上，之后进行第二次固化处理工艺，固化温度为130℃，固化时间为30min，进而得到防刺、防割且舒适透气的复合材料。
实施例4
所采用的基布原料为细度5.5tex的高强高模聚乙烯短纤纱，基布织物组织为2/1斜纹，经密为1000根/10cm，纬密为1000根/10cm，硬质防护阵列为正六边形，边长为5mm，相邻阵列彼此间距为1.5mm；其余同实施例1。
实施例5
硬质防护阵列为正六边形；边长为0.5mm，相邻阵列彼此间距为0.05mm；其余同实施例 2。
实施例6
所采用的基布原料为细度80tex的芳纶长丝，基布织物组织为2/1斜纹，经密为50根 /10cm，纬密为50根/10cm，处理剂：去离子水比例＝30:100；处理方法为：对基布喷淋防水防油处理剂5s，硬质防护阵列为正六边形；边长为0.5mm，相邻阵列彼此间距为0.15mm；其余同实施例1。
实施例7
硬质防护阵列为正三角形；边长为0.5mm，相邻阵列彼此间距为0.05mm；其余同实施例 2。
实施例8
各原料的重量份数为：二氧化硅15份，氧化铝(刚玉)20份，硅灰石12份，硫酸钡5份，二氧化钛3份；所述环氧树脂60份，N-N-二甲基甲酰胺15份，潜伏型固化剂6份，促进剂1.5份；防沉降分散剂15份，抗氧剂0.2份，硅烷偶联剂1.0份。
其余同实施例1。
对比例1
该基布由芳纶长丝作为原料制备而成的机织物，细度为50tex，织物组织采用2/1斜纹，经密为200根/10cm，纬密为200根/10cm。基布采用六碳氟系防水防油处理剂进行表面处理，处理剂：去离子水比例＝20:100；处理方法为：对基布喷淋防水防油处理剂20s，采用120℃烘干，然后150℃焙烘100s，得到处理后的高吸能基布。
对比例2
将对比例1中的基布采用刮板对环氧树脂预制体施加0.5-10N的压力并匀速移动，从而使得树脂预制体涂覆到基布上，之后进行固化处理工艺，固化温度为100℃，固化时间为 60min，进而得到复合材料。
对比例3
将无机粉体与环氧树脂机械搅拌，混合均匀，并抽真空去除多余气泡，得到环氧树脂预制体；之后，采用刮板对环氧树脂预制体施加一定的压力并匀速移动，从而使得树脂预制体涂覆到对比例1中的基布上，之后进行固化处理工艺，固化温度为100℃，固化时间为60min，进而得到复合材料。
对比例4
基布由细度为5.5tex的高强高模聚乙烯短纤纱作为原料制备而成的机织物，细度为 5.5tex，织物组织采用2/1斜纹，经密为1000根/10cm，纬密为1000根/10cm。将无机粉体与环氧树脂机械搅拌，混合均匀，并抽真空去除多余气泡，得到环氧树脂预制体；采用刮板对环氧树脂预制体施加一定的压力并匀速移动，从而使得树脂预制体涂覆到基布上，之后进行固化处理工艺，固化温度为100℃，固化时间为60min，进而得到复合材料。
本发明上述实施例1-8及对比例1-4所制备的复合材料或高吸能基布其防切割、防穿刺、防水性透气性、耐磨性、耐磨性等指标测试结果如下表所示。
表1本发明实施例及对比例的复合材料的性能测试结果
Figure BDA0003150358320000121
以上所述仅为本发明的优选实施例或实施例的列举，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明中的复合材料及其制备工艺并不限制于此，凡在本发明的精神和原理之内，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 (10)

1.一种防刺、防割且舒适透气的复合材料，其特征在于，所述复合材料包括高吸能基布和圆形或多边形树脂预制体形成的硬质防护阵列，所述高吸能基布经过防水防油处理。
2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于：所述高吸能基布由高性能纤维制备而成，所述高性能纤维为长丝或者短纤纱，所述高性能纤维优选芳纶、高强高模聚乙烯、高强涤纶中的一种或多种，所述高性能纤维的细度为5.5tex-80tex，更优选地，所述高吸能基布的织物组织为平纹或斜纹，优选2/1斜纹；所述高吸能基布的经密为50-1000根/10cm，纬密为50-1000根/10cm。
3.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于：所述基布采用防水防油处理剂进行表面处理，所述防水防油处理剂为六碳氟系防水防油剂或无氟系防水防油剂；所述防水防油处理剂：去离子水比例＝20-80:100；处理方法为：将基布浸渍喷淋处理剂5-20s后取出，在80-120℃烘干，然后在160℃-180℃定型焙烘30-120s。
4.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于：复合材料的防切割ANSI/ISEA105-2016标准为A7-A9级，防穿刺达EN388-2016标准三级以上，防水性能达到GB/T4745-2012四级以上，耐磨性能达到EN388-2016三级以上。
5.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于:所述多边形的硬质防护阵列优选为正六边形、扇形、正五边形、三角形；所述圆形或多边形的硬质防护阵列的边长或直径为0.5-5mm，各阵列均匀排列，相邻阵列彼此间距为0.05-1.5mm。
6.权利要求1-5任一项所述的复合材料的制备方法，其特征在于：其包括如下步骤：
S1、高吸能基布的制备与表面防水防油处理；
S2、制备树脂预制体；
S3、采用丝网印刷方法将树脂预制体复合在高吸能基布上形成硬质防护阵列，从而制得复合材料。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：步骤S3中，所述丝网印刷方法具体为：将模具放在经步骤S2处理后的高吸能基布上方，在模具内倒入树脂预制体，采用刮板对树脂预制体施加一定压力并匀速移动，从而使得树脂预制体被刮板从模具的网孔部分挤压到基布上，之后进行固化处理工艺，所述固化温度为100-130℃，所述固化时间为30-60min。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：步骤S2中，所述树脂预制体的制备方法为：
S21、无机粉体表面处理；
S22、固化剂溶液配制：将潜伏型固化剂粉末和促进剂加入容器，再加入N,N-二甲基甲酰胺，将三者混合的容器放置于52-60℃水浴中不断搅拌，直至粉末溶解且溶液澄清，获得固化剂溶液；
S23、无机粉体润湿与分散：在所述固化剂溶液中加入抗氧剂、防沉降分散剂，并将经表面处理后的无机粉体加入，搅拌均匀以润湿与分散无机粉体；
S24、无机粉体惨杂树脂混合物配置：将所述润湿与分散后的无机粉体与热固性树脂经机械搅拌，混合均匀，并抽真空去除多余气泡，得到混合物；
S25、树脂预制体制备；将上述混合物常温下静置24-48小时或者70-90℃静置30-60min进行预固化后，再次缓慢搅拌均匀得到树脂预制体。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：步骤S21中，所述无机粉体表面处理方法具体为：
S211、硅烷偶联剂处理剂配置：将硅烷偶联剂与去离子水按1:15-25比例配置得到硅烷偶联剂处理剂，待用；所述硅烷偶联剂优选KH550，KH560及KH570中的一种；
S212、表面处理：称取适量的二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、硅灰石及硫酸钡，搅拌均匀后，加入足量所述硅烷偶联剂处理剂并搅拌，使其接触充分，处理时间为45-120s；
S213、烘干：将经步骤S312处理后的无机粉体，放入烘箱进行烘干，烘干温度80-120℃，烘燥时间30-80min。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：上述各原料的重量份数为：二氧化硅10-15份，氧化铝16-20份，硅灰石8-12份，硫酸钡1-5份，二氧化钛0.5-3份；所述热固性树脂40-60份，N-N-二甲基甲酰胺7-15份，潜伏型固化剂3-6份，促进剂0.1-1.5份；防沉降分散剂5-15份，抗氧剂0.05-0.2份，硅烷偶联剂0.1-1.0份。
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