CN116499310A - 一种多功能防刺服 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种多功能防刺服，包括外套和包裹在外套中的防刺层，防刺层包括缓冲材料、防刺芯片和包裹所述缓冲材料和所述防刺芯片的防水布。防刺芯片的制备方法为，先对纳米二氧化硅表面进行改性，然后将改性后的二氧化硅和三聚氰胺接枝在氧化石墨烯上，然后制备改性剂，最后将改性剂和超高分子量聚乙烯共混改性，然后将改性的超高分子量聚乙烯纤维和芳纶纤维制备成无纬布，最后将无纬布叠加制备成防刺芯片。本发明的多功能防刺服具有抗静电性和阻燃性能，同时防刺性能符合公安部GA 68‑2019《防刺服》的标准。
Description
技术领域
本发明涉及防刺服，属于功能纺织品类。
背景技术
防刺服是一种能有效防止锐器、利器从不同角度对防护部位进行攻击，减少人体防护部位受到刺伤威胁的装备。经过多年的研究和发展，防刺服已从硬质防刺服逐渐向软质防刺服发展，同时兼顾服用性能和环境适应性。
根据材料的属性，防刺服可以分为金属防刺服和非金属防刺服。金属防刺服的核心防刺材料为金属，也包括金属和其他非金属防刺材料的复合材料。最初的金属防刺服多用钢、铁一类的金属或合金作为承力材料，做成鳞片、圆形、方形粘结到纺织面料上，或者将完整的金属片作为基片置于纺织面料内部构成防刺服，这类金属防刺服为硬质防刺服，防刺性能较好，但是硬度、质量较大，透气性差，且穿着起来不利于躯干的活动。为了改善防刺服的柔软度，研究人员研究出半硬半软质的金属防刺服，这类防刺服通过将金属材料与树脂复合，从一定程度上降低了材料的质量和硬度，但是无法满足业内需要的轻、薄、软的要求。
例如，公开日2018年3月13日的为中国专利ZL201720630293.0公开了一种硬质防刺服，包括依次设置的外层(1)、耐腐蚀层(2)、阻燃层(3)、第一缓冲层(4)、第二缓冲层(5)和内层(6)；所述外层(1)外表面的纵向、横向上设置有加强筋(101)，所述外层(1)左右双肩的前、后对应设置有向上开口的收纳腔(102)，所述收纳腔内设有导轨(103)和弧形闭合板(104)。该实用新型通过外部加强筋可以有效阻挡刀砍、刮划等侵害作用；具有耐腐蚀性能，对腐蚀性液体起到防护，延长防刺服的使用寿命；具有阻燃和抗静电的功能。“但该专利采用的金属作为防刺层，不利于活动，限制了很多情况下的运用。
非金属防刺材料主要是利用摩擦自锁原理，随着刀具以一定的动能穿入防刺服，这类防刺服内部组织结构中的纤维纱线部分被割断从而发生收缩，导致刀具被纱线握紧,随着纱线不断抽紧，其对刀具的摩擦阻力导致刀具无法继续穿刺，此时织物变形达到的状态成为“锁紧”状态。穿刺过程中，刀具对材料的破坏主要为剪切破坏和拉伸破坏。因此，纤维的强度越高，承受剪切的纤维数量越多，同时织物结构中纱线的组织越密集，那么防刺服就能够承受更大的剪切力，同时纱线的自锁状态更易达到，防刺服的防刺性能就越好。
超高分子量聚乙烯纤维由于其超高的强度和模量常被用来制备防刺服的核心防护层，分别具有许多优良的特性。超高分子量聚乙烯纤维为当前世界上强度最高的纤维，密度小于水，且具有柔性分子链材料，是做轻质柔软防刺服的理想材料，但是该纤维由于熔点低，在温度较高时，性能会出线明显下降，限制了其在一些特殊环境下的应用。
防刺在实际运用中，往往涉及到枪械和刀具的装备，如果摩擦产生静电火花会给警察的生命安全造成严重的危害。同时在一些危险的环境，阻燃性能也成为了防刺服必备属性。
再如，公开日为2019.01.01，公开号CN109105974A公开了一种多功能防刺服，包括第一面布、第二面布、第一腰带和第二腰带；第一面布和第二面布均由外套层、容置腔、缓冲层和透气层组成；腰带头内设置有用于第二腰带滑动的滑槽，腰带头上设置有用于安装固定件的安装槽；滑杆穿过腰带头，并与腰带头滑动连接，滑杆底端延伸至安装槽内部，并与移动板连接，滑杆顶端连接拉板；滑杆外壁上套接弹簧，安装槽内部两侧安装有限位滑杆，移动板两端设置有限位滑套；限位滑套与限位滑杆滑动连接，并沿着限位滑杆上下移动；移动板底面安装有卡杆，卡杆穿过腰带头，并与腰带头滑动连接，卡杆与卡槽相适配。该方案具有对颈部防护、方便穿戴固定和良好舒适性，且外套层由抗静电阻燃面料制成，通过设置外套层，使得防刺服具有抗静电阻燃的优点。但是，实际运用中，由于外套不具有防穿刺的功能容易被刺穿和破坏，当外套被破坏之后，该多功能防刺服便失去了阻燃和抗静电的性能，无法满足特殊情况下的需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多功能防刺服用于解决背景技术中的问题。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种多功能防刺服，包括外套和设置在所述外套中的防刺层，所述防刺层包括缓冲材料、防刺芯片和包裹所述缓冲材料和所述防刺芯片的防水布。
优选的，所述防刺芯片包括超高分子量聚乙烯无纬布和芳纶无纬布，所述超高分子量聚乙烯无纬布由超高分子量聚乙烯纤维进行阻燃和抗静电改性后制得。
优选的，所述缓冲材料为EVA泡沫，聚乙烯泡沫，聚氨酯中的一种或多种组合构成。
优选的，所述防刺芯片的制备方法包括以下步骤：
S1：用KH-560改性纳米二氧化硅，将KH-560和纳米二氧化硅溶于二甲苯中，加热搅拌，洗涤干燥得改性二氧化硅；所述KH-560和所述纳米二氧化硅的质量比为1:6-10；
S2：用三聚氰胺和所述改性二氧化硅接枝氧化石墨烯，按重量组分计将50份氧化石墨烯水溶液、200-250份三聚氰胺、30-40份硅烷偶联剂、300-350份二环己基碳二亚胺和100-120份所述改性二氧化硅加入到反应容器中搅拌，在100-120℃反应6-8h，然后将产物用N,N-二甲基甲酰胺和去离子水交替进行洗涤、抽滤，最后室温干燥得到三聚氰胺和改性二氧化硅接枝的氧化石墨烯；
S3：制备改性剂，按重量组分计，将500份二甲苯、5-10份十二烷基硫酸钠、5-10份三聚氰胺和改性二氧化硅接枝的氧化石墨烯、10-20份抗氧化剂、10-20份玻璃短纤和2-5份TAZ-ND1混合在80-100℃条件下经过15000-25000r/min高速旋转乳化机处理5-10h制得改性剂；
S4：改性超高分子量聚乙烯纤维，按重量组分计，将所述30-40改性剂和200份超高分子量聚乙烯树脂混合加入到搅拌机中，在80-120℃下搅拌8-10h,然后真空干燥5-8h，然后送入平行双螺杆挤出机中搅拌成均匀的熔体，传输至喷丝孔喷出，经冻胶纺丝成型工艺制得冻胶原丝，所述冻胶原丝经多级萃取和拉伸，最终制得改性超高分子量聚乙烯纤维；
S5：制备防刺芯片，将所述改性超高分子量聚乙烯纤维通过铺丝机均匀铺排，通过专用浸胶机对其进行浸胶和快速固化成型得到超高分子量聚乙烯纤维纤维层，再将所述超高分子量聚乙烯纤维纤维层按0°、90°、45°、135°连续交叉复合压制4次，获得超高分子量聚乙烯无纬布，将芳纶纤维通过同样方法制得芳纶无纬布，将12-15层所述超高分子量聚乙烯无纬布和所述芳纶无纬布按照[0°/90°]正交叠加然后裁剪缝合得到所述防刺芯片。
优选的，步骤S2的具体步骤为：将采用Hummers法制得的氧化石墨烯溶于去离子水中，超声分散1-2h，得到浓度为0.1mg/mL的氧化石墨烯水溶液，按重量组分计将50份氧化石墨烯水溶液、200-250份三聚氰胺、30-40份硅烷偶联剂、300-350份二环己基碳二亚胺和100-120份所述改性二氧化硅加入到反应容器中搅拌，转速为100-120r/min，在100-120℃反应6-8h，然后将产物用N,N-二甲基甲酰胺和去离子水交替进行洗涤2次、抽滤，最后室温干燥得到三聚氰胺和改性二氧化硅接枝的氧化石墨烯。本发明在制备改性超高分子量聚乙烯的过程中，添加了氧化石墨烯和纳米二氧化硅等材料，从而改善了超高分子量聚乙烯的性能；超高分子量聚乙烯树脂是一种高绝缘材料，通过加入石墨烯能够赋予良好的抗静电能力。二氧化硅具有高介电强度和优良的化学稳定性，与超高分子量聚乙烯树脂共混后能渗透材料内部，与聚合物链产生作用，提高材料的光稳定性、耐热性和化学稳定。二氧化硅和氧化石墨烯在与超高分子量聚乙烯树脂直接共混时会发生团聚现象，因此本发明先对二氧化硅表面进行改性，并通过硅烷偶联剂将三聚氰胺将和二氧化硅接枝到氧化石墨烯表面，三聚氰胺具有良好的阻燃性，同时三聚氰胺上的氨基可与二氧化硅的硅氧键发生结合，使得石墨烯整体结构更加稳定。
优选的，所述硅烷偶联剂为KH-550、KH-560和KH-570中的一种。
优选的，步骤S3中所述玻璃短纤长度100-120μm；直径为20-30μm。添加玻璃短纤可以提高超高分子量聚乙烯纤维的力学强度。
优选的，步骤S3中所述抗氧化剂选自受阻酚类、亚磷酸酯类中的至少一种，优选二者组合物，更优选四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚中的至少一种。抗氧化剂可以防止超高分子量聚乙烯合成过程中被空气氧化，导致分子链中引入羟基，影响分子链之间的力学强度。
优选的，步骤S4中拉伸倍数为35-45倍。拉伸倍数过大会导致超高分子量聚乙烯纤维拉伸强度下降。
优选的，步骤S4中所述超高分子量聚乙烯树脂分子量为200万-400万，堆积密度0.3-0.4g/cm3。本发明选用的超高分子量聚乙烯树脂范围利于改性剂的作用，过高的分子量会增加改性的难度。
优选的，步骤S5中压制为热压处理，所述热压处理过程为，在150-200℃下，将所述超高分子量聚乙烯纤维纤维层在8-12MPa下压制30-60min。热压处理使得纤维层之间的间隙被填补，从而使得无纬布更加紧密。
优选的，所述防刺芯片面密度为6-9kg/m2。
本发明的有益效果在于：
本发明的多功能防刺服采用超高分子量聚乙烯无纬布和芳纶无纬布制得，具有灵活舒适的特点，其中的防刺芯片具有抗静电性和阻燃性，同时防刺测试符合公安部GA68-2019《防刺服》的标准，当外套被破坏时，依然具有抗静电性和阻燃的效果，可以应对更加复杂多变的情况。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。
附图说明
图1为制备防刺芯片的工艺流程图
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明不应限于这些实施例，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中一个例子而已。在本发明中所使用的术语，除非另有说明，一般具有本领域普通技术人员通常理解的含义。以下实施例中，除另有说明的，浓度％是指质量百分数；使用的物质均可通过市售获得。下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明不应限于这些实施例，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中一个例子而已。在本发明中所使用的术语，除非另有说明，一般具有本领域普通技术人员通常理解的含义。
实施例1
一种多功能防刺服，包括外套和设置在所述外套中的防刺层，所述防刺层包括缓冲材料、防刺芯片和包裹所述缓冲材料和所述防刺芯片的防水布。所述防刺芯片面密度为6kg/m2。
所述防刺芯片包括超高分子量聚乙烯无纬布和芳纶无纬布，所述超高分子量聚乙烯无纬布由超高分子量聚乙烯纤维进行阻燃和抗静电改性后制得。
所述缓冲材料为EVA泡沫，聚乙烯泡沫，聚氨酯中的一种或多种组合构成。
所述防刺芯片的制备方法包括以下步骤：
S1：将KH-560和纳米二氧化硅溶于二甲苯中，加热搅拌，洗涤干燥得改性二氧化硅；所述KH-560和所述纳米二氧化硅的质量比为1:6；
S2：将采用Hummers法制得的氧化石墨烯溶于去离子水中，超声分散1h，得到浓度为0.1mg/mL的氧化石墨烯水溶液，按重量组分计将50份氧化石墨烯水溶液、200份三聚氰胺、30份KH-560、300份二环己基碳二亚胺和100份所述改性二氧化硅加入到反应容器中搅拌，转速为100r/min，在100℃反应6h，然后将产物用N,N-二甲基甲酰胺和去离子水交替进行洗涤2次、抽滤，最后室温干燥得到三聚氰胺和改性二氧化硅接枝的氧化石墨烯。
S3：按重量组分计，将500份二甲苯、5份十二烷基硫酸钠、5份三聚氰胺和改性二氧化硅接枝的氧化石墨烯、10份2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、10份玻璃短纤(长度100μm；直径为20μm)和2份TAZ-ND1混合在80℃条件下经过15000r/min高速旋转乳化机处理5h制得改性剂；
S4：按重量组分计，将所述30改性剂和200份分子量为200万，堆积密度0.3g/cm3的超高分子量聚乙烯树脂混合加入到搅拌机中，在80℃下搅拌8h,然后真空干燥5h，然后送入平行双螺杆挤出机中搅拌成均匀的熔体，传输至喷丝孔喷出，经冻胶纺丝成型工艺制得冻胶原丝，所述冻胶原丝经多级萃取和拉伸35倍，最终制得改性超高分子量聚乙烯纤维；
S5：将所述改性超高分子量聚乙烯纤维通过铺丝机均匀铺排，通过专用浸胶机对其进行浸胶和快速固化成型得到超高分子量聚乙烯纤维纤维层，再将所述超高分子量聚乙烯纤维纤维层按0°、90°、45°、135°连续交叉复合热压处理在150℃下，将所述超高分子量聚乙烯纤维纤维层在8MPa下压制30min，压制4次，获得超高分子量聚乙烯无纬布，将芳纶纤维通过同样方法制得芳纶无纬布，将12层所述超高分子量聚乙烯无纬布和所述芳纶无纬布按照[0°/90°]正交叠加然后裁剪缝合得到所述防刺芯片。
实施例2
一种多功能防刺服，包括外套和设置在所述外套中的防刺层，所述防刺层包括缓冲材料、防刺芯片和包裹所述缓冲材料和所述防刺芯片的防水布。所述防刺芯片面密度为9kg/m2。
所述防刺芯片包括超高分子量聚乙烯无纬布和芳纶无纬布，所述超高分子量聚乙烯无纬布由超高分子量聚乙烯纤维进行阻燃和抗静电改性后制得。
所述缓冲材料为EVA泡沫，聚乙烯泡沫，聚氨酯中的一种或多种组合构成。
所述防刺芯片的制备方法包括以下步骤：
S1：将KH-560和纳米二氧化硅溶于二甲苯中，加热搅拌，洗涤干燥得改性二氧化硅；所述KH-560和所述纳米二氧化硅的质量比为1:10；
S2：将采用Hummers法制得的氧化石墨烯溶于去离子水中，超声分散2h，得到浓度为0.1mg/mL的氧化石墨烯水溶液，按重量组分计将50份氧化石墨烯水溶液、250份三聚氰胺、40份KH-560、350份二环己基碳二亚胺和120份所述改性二氧化硅加入到反应容器中搅拌，转速为120r/min，在120℃反应8h，然后将产物用N,N-二甲基甲酰胺和去离子水交替进行洗涤2次、抽滤，最后室温干燥得到三聚氰胺和改性二氧化硅接枝的氧化石墨烯。
S3：按重量组分计，将500份二甲苯、10份十二烷基硫酸钠、10份三聚氰胺和改性二氧化硅接枝的氧化石墨烯、20份2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、20份玻璃短纤(长度120μm；直径为30μm)和5份TAZ-ND1混合在80-100℃条件下经过25000r/min高速旋转乳化机处理10h制得改性剂；
S4：按重量组分计，将所述40改性剂和200份分子量为400万，堆积密度0.4g/cm3的超高分子量聚乙烯树脂混合加入到搅拌机中，在120℃下搅拌10h,然后真空干燥8h，然后送入平行双螺杆挤出机中搅拌成均匀的熔体，传输至喷丝孔喷出，经冻胶纺丝成型工艺制得冻胶原丝，所述冻胶原丝经多级萃取和拉伸45倍，最终制得改性超高分子量聚乙烯纤维；
S5：将所述改性超高分子量聚乙烯纤维通过铺丝机均匀铺排，通过专用浸胶机对其进行浸胶和快速固化成型得到超高分子量聚乙烯纤维纤维层，再将所述超高分子量聚乙烯纤维纤维层按0°、90°、45°、135°连续交叉复合热压处理在200℃下，将所述超高分子量聚乙烯纤维纤维层在12MPa下压制60min，压制4次，获得超高分子量聚乙烯无纬布，将芳纶纤维通过同样方法制得芳纶无纬布，将15层所述超高分子量聚乙烯无纬布和所述芳纶无纬布按照[0°/90°]正交叠加然后裁剪缝合得到所述防刺芯片。
实施例3
一种多功能防刺服，包括外套和设置在所述外套中的防刺层，所述防刺层包括缓冲材料、防刺芯片和包裹所述缓冲材料和所述防刺芯片的防水布。所述防刺芯片面密度为7.5kg/m2。
所述防刺芯片包括超高分子量聚乙烯无纬布和芳纶无纬布，所述超高分子量聚乙烯无纬布由超高分子量聚乙烯纤维进行阻燃和抗静电改性后制得。
所述缓冲材料为EVA泡沫，聚乙烯泡沫，聚氨酯中的一种或多种组合构成。
所述防刺芯片的制备方法包括以下步骤：
S1：将KH-560和纳米二氧化硅溶于二甲苯中，加热搅拌，洗涤干燥得改性二氧化硅；所述KH-560和所述纳米二氧化硅的质量比为1:8；
S2：将采用Hummers法制得的氧化石墨烯溶于去离子水中，超声分散1.5h，得到浓度为0.1mg/mL的氧化石墨烯水溶液，按重量组分计将50份氧化石墨烯水溶液、225份三聚氰胺、35份KH-560、325份二环己基碳二亚胺和110份所述改性二氧化硅加入到反应容器中搅拌，转速为110r/min，在110℃反应7h，然后将产物用N,N-二甲基甲酰胺和去离子水交替进行洗涤2次、抽滤，最后室温干燥得到三聚氰胺和改性二氧化硅接枝的氧化石墨烯。
S3：按重量组分计，将500份二甲苯、7.5份十二烷基硫酸钠、7.5份三聚氰胺和改性二氧化硅接枝的氧化石墨烯、15份2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、15份玻璃短纤(长度110μm；直径为25μm)和3.5份TAZ-ND1混合在90℃条件下经过20000r/min高速旋转乳化机处理7.5h制得改性剂；
S4：按重量组分计，将所述35改性剂和200份分子量为300万，堆积密度0.35g/cm3的超高分子量聚乙烯树脂混合加入到搅拌机中，在100℃下搅拌9h,然后真空干燥6.5h，然后送入平行双螺杆挤出机中搅拌成均匀的熔体，传输至喷丝孔喷出，经冻胶纺丝成型工艺制得冻胶原丝，所述冻胶原丝经多级萃取和拉伸40倍，最终制得改性超高分子量聚乙烯纤维；
S5：将所述改性超高分子量聚乙烯纤维通过铺丝机均匀铺排，通过专用浸胶机对其进行浸胶和快速固化成型得到超高分子量聚乙烯纤维纤维层，再将所述超高分子量聚乙烯纤维纤维层按0°、90°、45°、135°连续交叉复合热压处理在175℃下，将所述超高分子量聚乙烯纤维纤维层在10MPa下压制45min，压制4次，获得超高分子量聚乙烯无纬布，将芳纶纤维通过同样方法制得芳纶无纬布，将13层所述超高分子量聚乙烯无纬布和所述芳纶无纬布按照[0°/90°]正交叠加然后裁剪缝合得到所述防刺芯片。
对比例1
一种多功能防刺服，包括外套和设置在所述外套中的防刺层，所述防刺层包括缓冲材料、防刺芯片和包裹所述缓冲材料和所述防刺芯片的防水布。所述防刺芯片面密度为6kg/m2。
所述防刺芯片包括超高分子量聚乙烯无纬布和芳纶无纬布，所述超高分子量聚乙烯无纬布由超高分子量聚乙烯纤维进行阻燃和抗静电改性后制得。
所述缓冲材料为EVA泡沫，聚乙烯泡沫，聚氨酯中的一种或多种组合构成。
所述防刺芯片的制备方法包括以下步骤：
S2：将采用Hummers法制得的氧化石墨烯溶于去离子水中，超声分散1-2h，得到浓度为0.1mg/mL的氧化石墨烯水溶液，按重量组分计将50份氧化石墨烯水溶液、200份三聚氰胺、30份KH-560、300份二环己基碳二亚胺和100份所述改性二氧化硅加入到反应容器中搅拌，转速为100r/min，在100℃反应6h，然后将产物用N,N-二甲基甲酰胺和去离子水交替进行洗涤2次、抽滤，最后室温干燥得到三聚氰胺和改性二氧化硅接枝的氧化石墨烯。
S3：按重量组分计，将500份二甲苯、5份十二烷基硫酸钠、5份三聚氰胺和改性二氧化硅接枝的氧化石墨烯、10份2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、10份玻璃短纤(长度100μm；直径为20μm)和2份TAZ-ND1混合在80℃条件下经过15000r/min高速旋转乳化机处理5h制得改性剂；
S4：按重量组分计，将所述30改性剂和200份分子量为200万，堆积密度0.3g/cm3的超高分子量聚乙烯树脂混合加入到搅拌机中，在80℃下搅拌8h,然后真空干燥5h，然后送入平行双螺杆挤出机中搅拌成均匀的熔体，传输至喷丝孔喷出，经冻胶纺丝成型工艺制得冻胶原丝，所述冻胶原丝经多级萃取和拉伸35倍，最终制得改性超高分子量聚乙烯纤维；
S5：将所述改性超高分子量聚乙烯纤维通过铺丝机均匀铺排，通过专用浸胶机对其进行浸胶和快速固化成型得到超高分子量聚乙烯纤维纤维层，再将所述超高分子量聚乙烯纤维纤维层按0°、90°、45°、135°连续交叉复合热压处理在150℃下，将所述超高分子量聚乙烯纤维纤维层在8MPa下压制30min，压制4次，获得超高分子量聚乙烯无纬布，将芳纶纤维通过同样方法制得芳纶无纬布，将12层所述超高分子量聚乙烯无纬布和所述芳纶无纬布按照[0°/90°]正交叠加然后裁剪缝合得到所述防刺芯片。
对比例2
一种多功能防刺服，包括外套和设置在所述外套中的防刺层，所述防刺层包括缓冲材料、防刺芯片和包裹所述缓冲材料和所述防刺芯片的防水布。所述防刺芯片面密度为6kg/m2。
所述防刺芯片包括超高分子量聚乙烯无纬布和芳纶无纬布，所述超高分子量聚乙烯无纬布由超高分子量聚乙烯纤维进行阻燃和抗静电改性后制得。
所述缓冲材料为EVA泡沫，聚乙烯泡沫，聚氨酯中的一种或多种组合构成。
所述防刺芯片的制备方法包括以下步骤：
S1：将KH-560和纳米二氧化硅溶于二甲苯中，加热搅拌，洗涤干燥得改性二氧化硅；所述KH-560和所述纳米二氧化硅的质量比为1:6；
S2：将采用Hummers法制得的氧化石墨烯溶于去离子水中，超声分散1-2h，得到浓度为0.1mg/mL的氧化石墨烯水溶液，按重量组分计将50份氧化石墨烯水溶液、30份KH-560、300份二环己基碳二亚胺和100份所述改性二氧化硅加入到反应容器中搅拌，转速为100r/min，在100℃反应6h，然后将产物用N,N-二甲基甲酰胺和去离子水交替进行洗涤2次、抽滤，最后室温干燥得到改性二氧化硅接枝的氧化石墨烯。
S3：按重量组分计，将500份二甲苯、5份十二烷基硫酸钠、5份三聚氰胺、5份改性二氧化硅接枝的氧化石墨烯、10份2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、10份玻璃短纤(长度100μm；直径为20μm)和2份TAZ-ND1混合在80℃条件下经过15000r/min高速旋转乳化机处理5h制得改性剂；
S4：按重量组分计，将所述30改性剂和200份分子量为200万，堆积密度0.3g/cm3的超高分子量聚乙烯树脂混合加入到搅拌机中，在80℃下搅拌8h,然后真空干燥5h，然后送入平行双螺杆挤出机中搅拌成均匀的熔体，传输至喷丝孔喷出，经冻胶纺丝成型工艺制得冻胶原丝，所述冻胶原丝经多级萃取和拉伸35倍，最终制得改性超高分子量聚乙烯纤维；
S5：将所述改性超高分子量聚乙烯纤维通过铺丝机均匀铺排，通过专用浸胶机对其进行浸胶和快速固化成型得到超高分子量聚乙烯纤维纤维层，再将所述超高分子量聚乙烯纤维纤维层按0°、90°、45°、135°连续交叉复合热压处理在150℃下，将所述超高分子量聚乙烯纤维纤维层在8MPa下压制30min，压制4次，获得超高分子量聚乙烯无纬布，将芳纶纤维通过同样方法制得芳纶无纬布，将12层所述超高分子量聚乙烯无纬布和所述芳纶无纬布按照[0°/90°]正交叠加然后裁剪缝合得到所述防刺芯片。
将实施例1-3，对比例1-2的多功能防刺服根据公安部GA68-2019《防刺服》标准设计动态穿刺实验，其实验步骤如下：
(1)在多功能防刺服表面标记穿刺点，每个穿刺点之间的距离不小于50mm，且距离防刺服边缘的距离也必须大于50mm；
(2)按标准要求固定好多功能防刺服，并对防刺服进行反弹率测试；
(3)将电子设备预热至示数稳定，之后将多功能防刺服固定；
(4)将新的未使用的刀具在落体上固定，并吸附到落锤试验机上；
(5)将穿刺刀片的刀尖对准防刺服刺入点，开启落锤上升按钮，使落锤上升到一定高度，保证落体和刀具一起具有24J动能；
(6)开启落下按钮，刀具和落体一起落下，完成第一点穿刺；
(7)更换刺入点，并重复试验，完成其他点的测试。
测试结果如下表1所示：
表1
由表1可以看出，由于对比例2中的石墨烯没有接枝三聚氰胺，导致分散不均，超高分子量聚乙烯纤维力学性能下降，影响了防刺芯片的防刺性能。
将实施例1-3，对比例1-2的多功能防刺服进行阻燃测试。
阻燃测试方法：采用垂直燃烧试验仪(CZF-2型)进行垂直燃烧试验，燃气是丙烷气体，参照GB/T5455-1997《纺织品燃烧性能试验垂直法》测定，试样放在温度为60℃的鼓风干燥机中烘30min。试验在20℃及相对湿度60％的大气中进行。点燃时间设定为5S。
测试结果如下表2所示：
| 续燃时间(s) | 燃烧损坏度(mm) | |
| 实施例1 | 0 | 54 |
| 实施例2 | 0 | 53 |
| 实施例3 | 0 | 51 |
| 对比例1 | 0 | 52 |
| 对比例2 | 3.2 | 79 |
表2
由表2可以看出对比例2由于没有将三聚氰胺接枝在石墨烯上，而是直接添加在树脂体系中，导致三聚氰胺分散不均，导致阻燃性能降低。单独使用三聚氰胺作为阻燃剂，亲水性太强与基体相容性差，不易分散，而且添加量较大，降低材料的机械性能。石墨烯有很高的比表面积使石墨烯片层之间很容易发生π-π堆积，导致不可逆的团聚发生，这就影响了石墨烯在超高分子量聚乙烯树脂中的分散进而影响超高分子量聚乙烯树脂的抗静电性能及力学性能。本发明实施例1-3用接枝有三聚氰胺的氧化石墨烯替代石墨烯可以很好的解决石墨烯在超高分子量聚乙烯树脂中容易团聚分散不均的问题：由于三聚氰胺分子中的三嗪环结构与石墨烯之间形成的π-π共轭相互作用，从而作为稳定剂吸附在石墨烯表面，这使得石墨烯片层具有较强的电负性，阻止了石墨烯片层之间的堆积，避免团聚更有利于分散。同时氧化石墨烯的片层结构和超高分子量聚乙烯的长链和支链形成了良好的空间缠绕结构，使得石墨烯均匀的分散在超高分子量聚乙烯链结构中，有效的增强了超高分子量聚乙烯的分子链的规整排列，从而增强材料的性能，提高了复合材料的力学性能和热稳定性，也间接的使三聚氰胺在超高分子量聚乙烯树脂中分布的更加均匀。
将实施例1-3，对比例1-2的多功能防刺服进行抗静电测试。
测试方法参考GB/T12703-1991《织物静电测试方法简介》。
测试结果如下表3所示：
| 测试项目 | 电阻率(Ω/m2) | 水洗30次后电阻率(Ω/m2) |
| 实施例1 | 8.2×106 | 1.5×107 |
| 实施例2 | 7.8×106 | 1.2×107 |
| 实施例3 | 6.5×106 | 1.1×107 |
| 对比例1 | 4.1×107 | 9.2×107 |
| 对比例2 | 6.2×107 | 12.3×107 |
表3
由表3可以看出由于对比例1的二氧化硅没有进行改性，导致二氧化硅和石墨烯在于高分子树脂直接共混时会发生团聚现象，影响了导电性能，从而降低了抗静电性能。对比例2由于单独使用三聚氰胺没有进行接枝处理，导致石墨烯在高分子树脂中分布不均，影响导电性能。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (12)
1.一种多功能防刺服，包括外套和设置在所述外套中的防刺层，其特征在于，所述防刺层包括缓冲材料、防刺芯片和包裹所述缓冲材料和所述防刺芯片的防水布。
2.根据权利要求1所述的一种多功能防刺服，其特征在于，所述防刺芯片包括超高分子量聚乙烯无纬布和芳纶无纬布，所述超高分子量聚乙烯无纬布由超高分子量聚乙烯纤维进行阻燃和抗静电改性后制得。
3.根据权利要求1所述的一种多功能防刺服，其特征在于，所述缓冲材料为EVA泡沫，聚乙烯泡沫，聚氨酯中的一种或多种组合构成。
4.根据权利要求2所述的一种多功能防刺服，其特征在于，所述防刺芯片的制备方法包括以下步骤：
S1：用KH-560改性纳米二氧化硅，将KH-560和纳米二氧化硅溶于二甲苯中，加热搅拌，洗涤干燥得改性二氧化硅；所述KH-560和所述纳米二氧化硅的质量比为1:6-10；
S2：用三聚氰胺和所述改性二氧化硅接枝氧化石墨烯，按重量组分计将50份氧化石墨烯水溶液、200-250份三聚氰胺、30-40份硅烷偶联剂、300-350份二环己基碳二亚胺和100-120份所述改性二氧化硅加入到反应容器中搅拌，在100-120℃反应6-8h，然后将产物用N,N-二甲基甲酰胺和去离子水交替进行洗涤、抽滤，最后室温干燥得到三聚氰胺和改性二氧化硅接枝的氧化石墨烯；
S3：制备改性剂，按重量组分计，将500份二甲苯、5-10份十二烷基硫酸钠、5-10份三聚氰胺和改性二氧化硅接枝的氧化石墨烯、10-20份抗氧化剂、10-20份玻璃短纤和2-5份TAZ-ND1混合在80-100℃条件下经过15000-25000r/min高速旋转乳化机处理5-10h制得改性剂；
S4：改性超高分子量聚乙烯纤维，按重量组分计，将所述30-40份改性剂和200份超高分子量聚乙烯树脂混合加入到搅拌机中，在80-120℃下搅拌8-10h,然后真空干燥5-8h，然后送入平行双螺杆挤出机中搅拌成均匀的熔体，传输至喷丝孔喷出，经冻胶纺丝成型工艺制得冻胶原丝，所述冻胶原丝经多级萃取和拉伸，最终制得改性超高分子量聚乙烯纤维；
S5：制备防刺芯片，将所述改性超高分子量聚乙烯纤维通过铺丝机均匀铺排，通过专用浸胶机对其进行浸胶和快速固化成型得到超高分子量聚乙烯纤维纤维层，再将所述超高分子量聚乙烯纤维纤维层按0°、90°、45°、135°连续交叉复合压制4次，获得超高分子量聚乙烯无纬布，将芳纶纤维通过同样方法制得芳纶无纬布，将12-15层所述超高分子量聚乙烯无纬布和所述芳纶无纬布按照[0°/90°]正交叠加然后裁剪缝合得到所述防刺芯片。
5.根据权利要求4所述的一种多功能防刺服，其特征在于，步骤S2的具体步骤为：将采用Hummers法制得的氧化石墨烯溶于去离子水中，超声分散1-2h，得到浓度为0.1mg/mL的氧化石墨烯水溶液，按重量组分计将50份氧化石墨烯水溶液、200-250份三聚氰胺、30-40份硅烷偶联剂、300-350份二环己基碳二亚胺和100-120份所述改性二氧化硅加入到反应容器中搅拌，转速为100-120r/min，在100-120℃反应6-8h，然后将产物用N,N-二甲基甲酰胺和去离子水交替进行洗涤2次、抽滤，最后室温干燥得到三聚氰胺和改性二氧化硅接枝的氧化石墨烯。
6.根据权利要求5所述的一种多功能防刺服，其特征在于，所述硅烷偶联剂为KH-550、KH-560和KH-570中的一种。
7.根据权利要求4所述的一种多功能防刺服，其特征在于，步骤S3中所述玻璃短纤长度100-120μm；直径为20-30μm。
8.根据权利要求4所述的一种多功能防刺服，其特征在于，步骤S3中所述抗氧化剂选自受阻酚类、亚磷酸酯类中的至少一种，优选二者组合物，更优选四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚中的至少一种。
9.根据权利要求4所述的一种多功能防刺服，其特征在于，步骤S4中拉伸倍数为35-45倍。
10.根据权利要求4所述的一种多功能防刺服，其特征在于，步骤S4中所述超高分子量聚乙烯树脂分子量为200万-400万，堆积密度0.3-0.4g/cm3。
11.根据权利要求4所述的一种多功能防刺服，其特征在于，步骤S5中压制为热压处理，所述热压处理过程为，在150-200℃下，将所述超高分子量聚乙烯纤维纤维层在8-12MPa下压制30-60min。
12.根据权利要求4所述的一种多功能防刺服，其特征在于，所述防刺芯片面密度为6-9kg/m2。
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