CN116716723A - 基于铜银氧化物改性保护恶劣环境下防弹纤维织物的方法 - Google Patents

基于铜银氧化物改性保护恶劣环境下防弹纤维织物的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于铜银氧化物改性保护恶劣环境下防弹纤维织物的方法，属于纤维织物改性技术领域。先对纤维织物进行酸洗、碱洗、水洗处理以除去其表面杂质，然后浸渍于乙烯基乙酸的乙醇溶液中以改善其表面的活性及界面性能，再浸渍于氧化铜浸渍液中使其表面生成铜类氢氧化物，随后经过适宜条件下的培养使铜类氢氧化物转化成氧化铜，再浸渍于氧化银浸渍液中使其表面生成银类氢氧化物，随后经过适宜条件下的培养使银类氢氧化物转化成氧化银，即在纤维织物上形成氧化铜和氧化银的复合氧化层。纤维织物在氧化铜和氧化银的复合氧化层保护下，能够显著增强其对湿热和强紫外线恶劣环境的抵抗能力，使纤维织物的抗弹性能得以长时间保持。

Description

基于铜银氧化物改性保护恶劣环境下防弹纤维织物的方法
技术领域
本发明涉及一种基于铜银氧化物改性保护恶劣环境下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综合性能的一种常用方法，纤维改性的原理是通过化学生成物理附着等方法将所需材料与纤维表面进行化学键合或物理浸渍，赋予纤维在不同适用情境下所需的性能，例如提升纤维表面的粗糙程度来提高纱线间摩擦系数，进而提高织物的弹道性能。
纤维织物在湿热环境下会发生纤维的氢键网络断裂，而且在强紫外线环境下会发生酰胺键的断裂，分解为羧基及氨基，纤维表面发生变色，弹性模量、拉伸强度和纱线间摩擦系数均会下降，严重降低织物的抗弹性能。目前主要通过在纤维织物外部套上黑色遮光套、内部布置吸水剂、金属钛物理沉积改性等方式解决恶劣环境(即湿热和强紫外线环境)下使用存在的问题。然而，采用黑色遮光套会限制纤维织物的灵活使用且会明显增加冗余质量，在纤维织物内部布置的吸水剂吸水效果不稳定、不均匀且吸水剂易脱落，采用金属钛物理沉积改性的成本过高且沉积不稳定易脱落。
氧化铜，是一种无机物，略显两性，不溶于水和乙醇，易溶于酸，对热稳定，高温下分解出氧气。目前主要是采用物理沉积方式将氧化铜负载在纤维织物上，以赋予纤维织物杀菌性和良好的导热性，这主要是利用了氧化铜对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌等菌种的抗菌性以及氧化铜导热性能优异的特点。氧化银，是一种无机化合物，熔点为300℃，难溶于水。目前主要是通过表面涂覆与物理沉积等方式将氧化银负载在纤维织物上，以赋予纤维织物杀菌和电子织物特性，这主要是利用了氧化银的重金属氧化物灭菌性以及氧化银的热敏电阻特性。然而，目前并未见到将氧化铜以及氧化锌用于提高纤维织物抵抗恶劣环境能力的报道，现有技术中也未对采用氧化铜以及氧化锌改性的纤维织物在恶劣环境下的防弹性能进行相关研究。
发明内容
为了解决防弹纤维织物在湿热和强紫外线恶劣环境下防弹性能下降的问题，本发明提供一种基于铜银氧化物改性保护恶劣环境下防弹纤维织物的方法，先后在纤维织物表面生长氧化铜层、氧化银层，一方面是氧化银、氧化铜以及纤维织物之间通过化学键结合，氧化银以及氧化铜的颗粒附着率高且不易脱落，能够有效增加纤维织物中纱线间的摩擦系数，另一方面是在氧化铜层上生长的氧化银层具有良好隔绝紫外线的能力，能够避免暴嗮下纤维织物因氢键断裂导致强度下降的问题，还能对氧化铜层起到保护作用，再一方面是氧化铜层不仅可以对穿过氧化锌层的紫外线起到进一步的遮蔽保护的作用，而且氧化铜与纤维织物之间共价键结合的方式还能起到氢键和酰胺键断裂保护的作用，从而避免湿热环境下纤维织物自身的氢键断裂，进而增强纤维织物对湿热和强紫外线恶劣环境的抵抗能力，使纤维织物的抗弹性能得以长时间保持。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
基于铜银氧化物改性保护恶劣环境下防弹纤维织物的方法，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、水洗处理，除去纤维织物表面的碱性及酸性杂质；再将纤维织物浸渍于乙烯基乙酸的乙醇溶液中，之后取出并用甲醇清洗纤维织物，改善纤维织物表面的活性以及界面性能，则完成纤维织物的预处理；
进一步地，乙烯基乙酸的乙醇溶液是由乙烯基乙酸与乙醇按照质量比10:1～5:1配制而成的，相应地，纤维织物优选在30～50℃下浸渍2～3h；
进一步地，为了提高浸渍均匀度，将乙烯基乙酸的乙醇溶液按照循环流动的方式在纤维织物底部和表面交替流动(如采用泵将位于纤维织物底部的乙烯基乙酸的乙醇溶液抽出后再喷洒到纤维织物表面，循环往复，从而实现乙烯基乙酸的乙醇溶液在纤维织物底部和表面交替流动)；
(2)氧化铜层的制备
将预处理后的纤维织物浸渍于氧化铜浸渍液中，在纤维织物表面生成铜类氢氧化物；将纤维织物从氧化铜浸渍液取出后，再置于90～110℃的温度下真空培养2～3h，将铜类氢氧化物转化为氧化铜，即在纤维织物表面形成氧化铜层；
其中，氧化铜浸渍液为氢氧化钾和草酸铜的混合溶液；
进一步地，氧化铜浸渍液中，氢氧化钾的浓度为0.1～0.2mol/L，草酸铜的浓度为20～40g/L；相应地，预处理的纤维织物优选在40～60℃下浸渍2～3h；
(3)氧化银层的制备
将乙酸银溶液与氨水混合后，在20～30℃下预反应1～2h，形成氧化银浸渍液；将含有氧化铜层的纤维织物浸渍于氧化银浸渍液中，在氧化铜层上以及纤维织物表面少量未被氧化铜覆盖处生成银类氢氧化物；将纤维织物从氧化银浸渍液取出后，再置于20～30℃下避光培养1～2h，将银类氢氧化物转为氧化银，即在纤维织物上形成氧化铜和氧化银的复合氧化层。
进一步地，0.1～0.2mol/L的乙酸银溶液与0.2～0.4mol/L的氨水按照体积比1:1混合，相应地，含有氧化铜层的纤维织物优选在20～30℃下浸渍2～3h。
进一步地，与未改性的纤维织物相比，纤维织物上形成氧化铜和氧化银的复合氧化层后的质量增量为4.5％～9％。更优选地，纤维织物上形成氧化铜层后的质量增量为2.3％～5％，而纤维织物上形成氧化铜和氧化银的复合氧化层后的质量增量与纤维织物上形成氧化铜层后的质量增量差值为2％～4％(即纤维织物上形成的氧化银层的质量增量为2％～4％)。
有益效果：
(1)本发明对纤维织物进行预处理，主要是采用乙烯基乙酸在纤维织物表面生成羟基和羧酸基团，有效增强纤维织物表面的活性，从而能显著增加后续氧化铜及氧化银颗粒接枝的位点，而且通过草酸铜与氢氧化钾反应生成的羟基化铜能与预处理后的纤维织物表面的羧酸基团缩合，氧化铜因此与纤维织物表面形成相应的共价键结合，从而将铜类保护膜稳固的接枝在纤维织物表面，连接紧密度远远强于将氧化铜直接浸渍覆盖于纤维织物表面。
(2)本发明对纤维织物进行预处理时，若乙烯基乙酸在溶液中的浓度过低，则会降低羟基与羧酸基团的生成效率，而浓度过高会造成纤维织物表面过度活化，接枝氧化物颗粒过多，造成冗余质量。另外，在乙烯基乙酸的乙醇溶液中浸渍温度过高、浸渍时间过长，则会破坏纤维织物内部的氢键，对纤维织物的力学性能产生影响，而浸渍温度过低、浸渍时间过短会影响基团的生成度，进而影响后期氧化铜的接枝效率以及氧化铜颗粒的负载量。
(3)本发明采用草酸铜与氢氧化钾反应生成铜类氢氧化物，之后在适当的温度以及真空环境下转化成氧化铜，该氧化铜层的制备方法既不会损害纤维织物的力学性能，还能提高氧化铜的生长效率。这主要是前期纤维织物表面活化处理是将羟基和羧基基团接枝于纤维织物表面，不会破坏纤维织物内部的酰胺键，通过共价键结合的方式接枝氧化铜，其接枝稳定性与结合稳定程度远远高于基于物理沉积或表面涂覆方式的接枝稳定性与结合稳定程度，在真空下加热可以保持纤维织物内部的结晶度，保持纤维织物的拉伸强度不受影响。
(4)本发明在纤维织物表面依次生长氧化铜层、氧化银层，一方面是利用所制备的氧化银和氧化铜层具有良好的屏蔽紫外线的特性，保护了纤维织物内部的酰胺键不受阳光的侵蚀，从而避免过度暴晒下纤维织物因酰胺键断裂导致的强度下降的问题，同时氧化银层是在氧化铜层上生长的，则对中间的氧化铜层也起到了保护作用；一方面是氧化铜层与纤维织物表面形成了共价键结合，对穿过氧化银层的紫外线起到了二次遮蔽作用，有效地保护了纤维织物不被紫外线侵蚀，同时共价键的生成可以保护纤维织物内部的氢键不会因湿热环境而降解，有效地提高了纤维织物内部结构的稳定性，所以在氧化银层和氧化铜层的双重保护下，有效增强了纤维织物对湿热和强紫外线恶劣环境的抵抗能力，使纤维织物的抗弹性能得以长时间保持。
(5)本发明所述方法中，反应物浓度以及反应条件对于氧化铜以及氧化银颗粒的生成有很大的影响，若反应物浓度以及反应条件不合适，则会导致纤维织物表面的氧化物颗粒附着不均匀且附着量小，影响对纤维织物的防护效果，或者导致纤维织物表面附着过量的氧化物颗粒，则会造成冗余质量，在带来一定抗疲劳的效果下带来极大的重量提升，影响纤维织物的穿着舒适性与机动性。本发明通过优化反应物浓度以及反应条件，使生成的氧化物颗粒不仅能有效抵抗湿热和强紫外线恶劣环境，而且很大程度上增加了纤维织物中纱线表面的粗糙程度，增大了纤维织物受到弹丸冲击时的纱线间摩擦系数，提高了纤维织物的整体性，增加了对弹丸的能量损耗，提升了纤维织物的整体抗弹性能。另外，通过调控反应物浓度以及反应条件，还可以调控氧化铜以及氧化银的生成量，由于氧化铜颗粒既起到保护纤维内部氢键不受湿热环境影响的作用又可以对穿过氧化银层的紫外线形成二次遮蔽，因此在生成量上，氧化铜微粒的质量增量应略大于氧化银微粒，且二者质量相差不应过大，以确保形成良好的双重保护作用。
(6)本发明所述方法操作简单，容易实现规模化生产，而且采用该方法不仅能够有效增强纤维织物对湿热和强紫外线恶劣环境的抵抗能力，还能进一步提高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防护领域具有良好的应用前景。
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)将Twaron CT709纤维织物先置于质量分数为30％的醋酸水溶液中浸渍30min，然后置于浓度为15g/L的NaOH水溶液中浸渍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；将1000g乙烯基乙酸溶于200g乙醇中配制成乙烯基乙酸的乙醇溶液，再将浸渍去离子水后的纤维织物浸渍于乙烯基乙酸的乙醇溶液中，在40℃下浸渍2h，浸渍期间为了提高浸渍均匀度，采用泵将位于纤维织物底部的乙烯基乙酸的乙醇溶液抽出后再喷洒到纤维织物表面以实现乙烯基乙酸的乙醇溶液在纤维织物底部和表面交替流动，最后用流动的甲醇除去纤维织物表面的液体，以改善纤维表面的化学活性和界面性能，则完成纤维织物的预处理；
(2)将预处理后的纤维织物浸渍于2L浓度为0.1mol/L的氢氧化钾溶液中，再加入40g草酸铜并使其充分溶解，之后在50℃下浸渍3h，在纤维织物表面生成铜类氢氧化物；再将浸渍后的纤维织物置于100℃的温度下真空培养3h，将铜类氢氧化物转化为氧化铜，即在纤维织物表面形成氧化铜层；
(3)将0.1mol/L的乙酸银溶液与0.2mol/L的氨水按照体积比1:1混合，之后在20℃下预反应1h，形成氧化银浸渍液；将含有氧化铜层的纤维织物浸渍于氧化银浸渍液中，在25℃下浸渍2h，在氧化铜层上以及纤维织物表面少量未被氧化铜覆盖处生成银类氢氧化物；将纤维织物从氧化银浸渍液取出并置于25℃下避光培养2h，将银类氢氧化物转为氧化银，即在纤维织物上形成氧化铜和氧化银的复合氧化层。
与未改性的单层纤维织物相比，步骤(2)中在纤维织物表面生成氧化铜层后的质量增加2.6％，步骤(3)中在纤维织物表面生成氧化铜层以及氧化银层后的质量增加4.6％；相应地，经过氧化铜和氧化银复合改性的单层改性纤维织物的平均面密度为209.2g/m2，而经过氧化铜和氧化银复合改性的两层改性纤维织物的面密度为418.4g/m2。
实施例2
(1)与实施例1步骤(1)相同；
(2)将预处理后的纤维织物浸渍于2L浓度为0.2mol/L的氢氧化钾溶液中，再加入80g草酸铜并使其充分溶解，之后在50℃下浸渍3h，在纤维织物表面生成铜类氢氧化物；再将浸渍后的纤维织物置于100℃的温度下真空培养3h，将铜类氢氧化物转化为氧化铜，即在纤维织物表面形成氧化铜层；
(3)将0.2mol/L的乙酸银溶液与0.4mol/L的氨水按照体积比1:1混合，之后在20℃下预反应1h，形成氧化银浸渍液；将含有氧化铜层的纤维织物浸渍于氧化银浸渍液中，在25℃下浸渍2h，在氧化铜层上以及纤维织物表面少量未被氧化铜覆盖处生成银类氢氧化物；将纤维织物从氧化银浸渍液取出并置于25℃下避光培养2h，将银类氢氧化物转为氧化银，即在纤维织物上形成氧化铜和氧化银的复合氧化层。
与未改性的单层纤维织物相比，步骤(2)中在纤维织物表面生成氧化铜层后的质量增加4％，步骤(3)中在纤维织物表面生成氧化铜层以及氧化银层后的质量增加7.8％；相应地，经过氧化铜和氧化银复合改性的单层改性纤维织物的平均面密度为215.6g/m2，而经过氧化铜和氧化银复合改性的两层改性纤维织物的面密度为431.2g/m2。
实施例3
(1)将Twaron CT709纤维织物先置于质量分数为30％的醋酸水溶液中浸渍30min，然后置于浓度为15g/L的NaOH水溶液中浸渍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；将1000g乙烯基乙酸溶于100g乙醇中配制成乙烯基乙酸的乙醇溶液，再将浸渍去离子水后的纤维织物浸渍于乙烯基乙酸的乙醇溶液中，在40℃下浸渍2h，浸渍期间为了提高浸渍均匀度，采用泵将位于纤维织物底部的乙烯基乙酸的乙醇溶液抽出后再喷洒到纤维织物表面以实现乙烯基乙酸的乙醇溶液在纤维织物底部和表面交替流动，最后用流动的甲醇除去纤维织物表面的液体，以改善纤维表面的化学活性和界面性能，则完成纤维织物的预处理；
(2)与实施例1步骤(2)相同；
(3)与实施例1步骤(3)相同.
与未改性的单层纤维织物相比，步骤(2)中在纤维织物表面生成氧化铜层后的质量增加3％，步骤(3)中在纤维织物表面生成氧化铜层以及氧化银层后的质量增加5.2％；相应地，经过氧化铜和氧化银复合改性的单层改性纤维织物的平均面密度为210.4g/m2，而经过氧化铜和氧化银复合改性的两层改性纤维织物的面密度为420.8g/m2。
实施例4
(1)将Twaron CT709纤维织物先置于质量分数为30％的醋酸水溶液中浸渍30min，然后置于浓度为15g/L的NaOH水溶液中浸渍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；将2200g乙烯基乙酸溶于200g乙醇中配制成乙烯基乙酸的乙醇溶液，再将浸渍去离子水后的纤维织物浸渍于乙烯基乙酸的乙醇溶液中，在40℃下浸渍2h，浸渍期间为了提高浸渍均匀度，采用泵将位于纤维织物底部的乙烯基乙酸的乙醇溶液抽出后再喷洒到纤维织物表面以实现乙烯基乙酸的乙醇溶液在纤维织物底部和表面交替流动，最后用流动的甲醇除去纤维织物表面的液体，以改善纤维表面的化学活性和界面性能，则完成纤维织物的预处理；
(2)与实施例2步骤(2)相同；
(3)与实施例2步骤(3)相同。
与未改性的单层纤维织物相比，步骤(2)中在纤维织物表面生成氧化铜层后的质量增加6.5％，步骤(3)中在纤维织物表面生成氧化铜层以及氧化银层后的质量增加12.1％；相应地，经过氧化铜和氧化银复合改性的单层改性纤维织物的平均面密度为224.2g/m2，而经过氧化铜和氧化银复合改性的两层改性纤维织物的面密度为448.4g/m2。
实施例5
(1)与实施例1步骤(1)相同；
(2)将预处理后的纤维织物浸渍于2L浓度为0.15mol/L的氢氧化钾溶液中，再加入60g草酸铜并使其充分溶解，之后在50℃下浸渍3h，在纤维织物表面生成铜类氢氧化物；再将浸渍后的纤维织物置于100℃的温度下真空培养3h，将铜类氢氧化物转化为氧化铜，即在纤维织物表面形成氧化铜层；
(3)将0.3mol/L的乙酸银溶液与0.6mol/L的氨水按照体积比1:1混合，之后在20℃下预反应1h，形成氧化银浸渍液；将含有氧化铜层的纤维织物浸渍于氧化银浸渍液中，在25℃下浸渍2h，在氧化铜层上以及纤维织物表面少量未被氧化铜覆盖处生成银类氢氧化物；将纤维织物从氧化银浸渍液取出并置于25℃下避光培养2h，将银类氢氧化物转为氧化银，即在纤维织物上形成氧化铜和氧化银的复合氧化层。
与未改性的单层纤维织物相比，步骤(2)中在纤维织物表面生成氧化铜层后的质量增加3.2％，步骤(3)中在纤维织物表面生成氧化铜层以及氧化银层后的质量增加8.4％；相应地，经过氧化铜和氧化银复合改性的单层改性纤维织物的平均面密度为216.8g/m2，而经过氧化铜和氧化银复合改性的两层改性纤维织物的面密度为433.g/m2
实施例6
(1)与实施例1步骤(1)相同；
(2)将预处理后的纤维织物浸渍于2L浓度为0.05mol/L的氢氧化钾溶液中，再加入20g草酸铜并使其充分溶解，之后在50℃下浸渍3h，在纤维织物表面生成铜类氢氧化物；再将浸渍后的纤维织物置于100℃的温度下真空培养3h，将铜类氢氧化物转化为氧化铜，即在纤维织物表面形成氧化铜层；
(3)将0.05mol/L的乙酸银溶液与0.1mol/L的氨水按照体积比1:1混合，之后在20℃下预反应1h，形成氧化银浸渍液；将含有氧化铜层的纤维织物浸渍于氧化银浸渍液中，在25℃下浸渍2h，在氧化铜层上以及纤维织物表面少量未被氧化铜覆盖处生成银类氢氧化物；将纤维织物从氧化银浸渍液取出并置于25℃下避光培养2h，将银类氢氧化物转为氧化银，即在纤维织物上形成氧化铜和氧化银的复合氧化层。
与未改性的单层纤维织物相比，步骤(2)中在纤维织物表面生成氧化铜层后的质量增加1.3％，步骤(3)中在纤维织物表面生成氧化铜层以及氧化银层后的质量增加2.1％；相应地，经过氧化铜和氧化银复合改性的单层改性纤维织物的平均面密度为204.2g/m2，而经过氧化铜和氧化银复合改性的两层改性纤维织物的面密度为408.4g/m2。
实施例7
(1)与实施例1步骤(1)相同；
(2)将预处理后的纤维织物浸渍于2L浓度为0.4mol/L的氢氧化钾溶液中，再加入100g草酸铜并使其充分溶解，之后在50℃下浸渍3h，在纤维织物表面生成铜类氢氧化物；再将浸渍后的纤维织物置于100℃的温度下真空培养3h，将铜类氢氧化物转化为氧化铜，即在纤维织物表面形成氧化铜层；
(3)将0.4mol/L的乙酸银溶液与0.8mol/L的氨水按照体积比1:1混合，之后在20℃下预反应1h，形成氧化银浸渍液；将含有氧化铜层的纤维织物浸渍于氧化银浸渍液中，在25℃下浸渍2h，在氧化铜层上以及纤维织物表面少量未被氧化铜覆盖处生成银类氢氧化物；将纤维织物从氧化银浸渍液取出并置于25℃下避光培养2h，将银类氢氧化物转为氧化银，即在纤维织物上形成氧化铜和氧化银的复合氧化层。
与未改性的单层纤维织物相比，步骤(2)中在纤维织物表面生成氧化铜层后的质量增加7.9％，步骤(3)中在纤维织物表面生成氧化铜层以及氧化银层后的质量增加14.8％；相应地，经过氧化铜和氧化银复合改性的单层改性纤维织物的平均面密度为229.6g/m2，而经过氧化铜和氧化银复合改性的两层改性纤维织物的面密度为459.2g/m2。
实施例8
(1)将Twaron CT709纤维织物先置于质量分数为30％的醋酸水溶液中浸渍30min，然后置于浓度为15g/L的NaOH水溶液中浸渍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；将1000g乙烯基乙酸溶于400g乙醇中配制成乙烯基乙酸的乙醇溶液，再将浸渍去离子水后的纤维织物浸渍于乙烯基乙酸的乙醇溶液中，在40℃下浸渍2h，浸渍期间为了提高浸渍均匀度，采用泵将位于纤维织物底部的乙烯基乙酸的乙醇溶液抽出后再喷洒到纤维织物表面以实现乙烯基乙酸的乙醇溶液在纤维织物底部和表面交替流动，最后用流动的甲醇除去纤维织物表面的液体，以改善纤维表面的化学活性和界面性能，则完成纤维织物的预处理；
(2)将预处理后的纤维织物浸渍于2L浓度为0.1mol/L的氢氧化钾溶液中，再加入40g草酸铜并使其充分溶解，之后在50℃下浸渍3h，在纤维织物表面生成铜类氢氧化物；再将浸渍后的纤维织物置于100℃的温度下真空培养3h，将铜类氢氧化物转化为氧化铜，即在纤维织物表面形成氧化铜层；
(3)将0.1mol/L的乙酸银溶液与0.2mol/L的氨水按照体积比1:1混合，之后在20℃下预反应1h，形成氧化银浸渍液；将含有氧化铜层的纤维织物浸渍于氧化银浸渍液中，在25℃下浸渍2h，在氧化铜层上以及纤维织物表面少量未被氧化铜覆盖处生成银类氢氧化物；将纤维织物从氧化银浸渍液取出并置于25℃下避光培养2h，将银类氢氧化物转为氧化银，即在纤维织物上形成氧化铜和氧化银的复合氧化层。
与未改性的单层纤维织物相比，步骤(2)中在纤维织物表面生成氧化铜层后的质量增加1.8％，步骤(3)中在纤维织物表面生成氧化铜层以及氧化银层后的质量增加3.3％；相应地，经过氧化铜和氧化银复合改性的单层改性纤维织物的平均面密度为206.6g/m2，而经过氧化铜和氧化银复合改性的两层改性纤维织物的面密度为413.2g/m2。
对比例1
单层未改性的Twaron CT709纤维织物的面密度为200g/m2，两层未改性的TwaronCT709纤维织物的面密度为400g/m2。
对比例2
(1)将Twaron CT709纤维织物先置于质量分数为30％的醋酸水溶液中浸渍30min，然后置于浓度为15g/L的NaOH水溶液中浸渍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，则完成纤维织物的预处理；
(2)将预处理后的纤维织物浸渍于2L浓度为0.1mol/L的氢氧化钾溶液中，再加入40g草酸铜并使其充分溶解，之后在50℃下浸渍3h，在纤维织物表面生成铜类氢氧化物；再将浸渍后的纤维织物置于100℃的温度下真空培养3h，将铜类氢氧化物转化为氧化铜，即在纤维织物表面形成氧化铜层；
(3)将0.1mol/L的乙酸银溶液与0.2mol/L的氨水按照体积比1:1混合，之后在20℃下预反应1h，形成氧化银浸渍液；将含有氧化铜层的纤维织物浸渍于氧化银浸渍液中，在25℃下浸渍2h，在氧化铜层上以及纤维织物表面少量未被氧化铜覆盖处生成银类氢氧化物；将纤维织物从氧化银浸渍液取出并置于25℃下避光培养2h，将银类氢氧化物转为氧化银，即在纤维织物上形成氧化铜和氧化银的复合氧化层。
与未改性的单层纤维织物相比，步骤(2)中在纤维织物表面生成氧化铜层后的质量增加0.8％，步骤(3)中在纤维织物表面生成氧化铜层以及氧化银层后的质量增加1.5％；相应地，经过氧化铜和氧化银复合改性的单层改性纤维织物的平均面密度为203g/m2，而经过氧化铜和氧化银复合改性的两层改性纤维织物的面密度为406g/m2。
极端环境处理：先将实施例以及对比例中所制备的纤维织物置于低温烘箱中，在-20℃下制冷7天，随后将纤维织物置于80℃的烘箱中加湿(相对湿度为80％)处理7天，再将织物置于辐照度强度为0.76W/m2的UVA-340灯具的紫外线环境下暴露3天，之后取出纤维织物进行后续的弹道性能测试。
弹道性能测试：测试经过极端环境处理后的纤维织物的弹道性能，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1～8所制备的改性纤维织物、对比例2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(2～4mm厚的钢板)来阻挡弹托，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
根据实施例1～8以及对比例1的测试结果可以发现，纤维织物经氧化铜和氧化银复合改性后，在恶劣环境下的抗弹性能得到提高。
根据实施例1～2以及实施例6～7的测试结果可以发现，在不超过优选浓度范围的情况下，随着反应溶液浓度和原料的增加，改性织物的增重明显，经恶劣环境处理后，改性织物的弹道性能逐渐增加。另外，根据实施例2和实施例7的测试结果可以发现，反应物浓度过大，接枝纳米颗粒过多会产生冗余质量，对改性织物在恶劣环境下的抗弹性能进一步提升效果不大，从轻质防护的角度来看，实施例2要明显优于实施例7。
根据实施例1～8和对比例2的测试结果可以发现，乙烯基乙酸混合乙醇对纤维织物表面的处理有利于提高氧化物颗粒的接枝率，进一步增强改性织物在恶劣环境下的抗弹性能。另外，根据实施例2和实施例4的测试结果可以发现，比重过大的乙烯基乙酸会使表面过度活性化，接枝纳米颗粒质量过大，形成较多冗余质量，对改性织物在恶劣环境下的弹道性能几乎没有进一步提升，从轻质防护的角度来看，实施例2要明显优于实施例4。而根据实施例1和实施例8的测试结果可发现，比重过小的乙烯基乙酸会使表面活性化不足，减少氧化物颗粒的接枝率，削弱改性纤维织物在恶劣环境下的抗弹性能。则结合实施例1和实施例3的测试结果可知，在合理范围内增加乙烯基乙酸和乙醇的比例会提高氧化物颗粒的接枝率，增加颗粒附着量，提高对紫外线的阻挡作用和对湿热环境的抗性。
根据实施例2和实施例5的测试结果可以发现，纤维织物表面氧化铜和氧化银的配比会显著影响改性纤维织物在恶劣环境下的抗弹性能，实施例5中氧化银的比重过大，导致改性纤维织物在应对湿热环境时防护不足，同时氧化铜颗粒过少不利于对紫外线进行二次拦截，因此调整反应物配比时，应使接枝氧化铜颗粒的比例稍大于氧化银。
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 (8)

1.基于铜银氧化物改性保护恶劣环境下防弹纤维织物的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)依次对纤维织物进行酸洗、碱洗、水洗处理，除去纤维织物表面的碱性及酸性杂质；再将纤维织物浸渍于乙烯基乙酸的乙醇溶液中，之后取出并用甲醇清洗纤维织物，改善纤维织物表面的活性以及界面性能，则完成纤维织物的预处理；
(2)将预处理后的纤维织物浸渍于氧化铜浸渍液中，在纤维织物表面生成铜类氢氧化物；将纤维织物从氧化铜浸渍液取出后，再置于90～110℃的温度下真空培养2～3h，将铜类氢氧化物转化为氧化铜，即在纤维织物表面形成氧化铜层；
(3)将乙酸银溶液与氨水混合后，在20～30℃下预反应1～2h，形成氧化银浸渍液；将含有氧化铜层的纤维织物浸渍于氧化银浸渍液中，在氧化铜层上以及纤维织物表面少量未被氧化铜覆盖处生成银类氢氧化物；将纤维织物从氧化银浸渍液取出后，再置于20～30℃下避光培养1～2h，将银类氢氧化物转为氧化银，即在纤维织物上形成氧化铜和氧化银的复合氧化层；
其中，氧化铜浸渍液为氢氧化钾和草酸铜的混合溶液。
2.根据权利要求1所述的基于铜银氧化物改性保护恶劣环境下防弹纤维织物的方法，其特征在于：与未改性的纤维织物相比，纤维织物上形成氧化铜和氧化银的复合氧化层后的质量增量为4.5％～9％。
3.根据权利要求2所述的基于铜银氧化物改性保护恶劣环境下防弹纤维织物的方法，其特征在于：与未改性的纤维织物相比，纤维织物上形成氧化铜层后的质量增量为2.3％～5％，而纤维织物上形成氧化铜和氧化银的复合氧化层后的质量增量与纤维织物上形成氧化铜层后的质量增量差值为2％～4％。
4.根据权利要求1至3任一项所述的基于铜银氧化物改性保护恶劣环境下防弹纤维织物的方法，其特征在于：乙烯基乙酸的乙醇溶液是由乙烯基乙酸与乙醇按照质量比10:1～5:1配制而成的，相应地，纤维织物在30～50℃下浸渍2～3h。
5.根据权利要求4所述的基于铜银氧化物改性保护恶劣环境下防弹纤维织物的方法，其特征在于：纤维织物在乙烯基乙酸的乙醇溶液中进行浸渍的过程中，将乙烯基乙酸的乙醇溶液按照循环流动的方式在纤维织物底部和表面交替流动。
6.根据权利要求1至3任一项所述的基于铜银氧化物改性保护恶劣环境下防弹纤维织物的方法，其特征在于：氧化铜浸渍液中，氢氧化钾的浓度为0.1～0.2mol/L，草酸铜的浓度为20～40g/L；相应地，预处理的纤维织物在40～60℃下浸渍2～3h。
7.根据权利要求1至3任一项所述的基于铜银氧化物改性保护恶劣环境下防弹纤维织物的方法，其特征在于：0.1～0.2mol/L的乙酸银溶液与0.2～0.4mol/L的氨水按照体积比1:1混合；相应地，含有氧化铜层的纤维织物在20～30℃下浸渍2～3h。
8.根据权利要求1至3任一项所述的基于铜银氧化物改性保护恶劣环境下防弹纤维织物的方法，其特征在于：乙烯基乙酸的乙醇溶液是由乙烯基乙酸与乙醇按照质量比10:1～5:1配制而成的；纤维织物在乙烯基乙酸的乙醇溶液中于30～50℃下浸渍2～3h。；氧化铜浸渍液中，氢氧化钾的浓度为0.1～0.2mol/L，草酸铜的浓度为20～40g/L；预处理的纤维织物在氧化铜浸渍液中于40～60℃下浸渍2～3h；0.1～0.2mol/L的乙酸银溶液与0.2～0.4mol/L的氨水按照体积比1:1混合；含有氧化铜层的纤维织物在氧化银浸渍液中于20～30℃下浸渍2～3h。
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