[发明专利]一种具有新型树脂基体的柔性防弹复合材料及加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及防弹材料领域，具体涉及一种具有新型树脂基体的柔性防弹复合材料及加工方法，此复合材料适用于软质、硬质防弹衣、防弹头盔及防弹装甲等防护材料。

背景技术

近十几年来，柔性材料为防弹层的软质防弹衣以其重量小、活动轻便、隐蔽性好的优点逐步取代了以特种金属材料为防弹层的硬质防弹衣。目前世界上柔性防弹材料主要采用高强度纤维材料的织物或柔性复合材料。

织物结构成型容易，但防弹性能较低，原料成本高；柔性复合材料的防弹性能较高，综合原料成本低。目前，世界上有专利报道的柔性防弹复合材料的基体树脂主要采用热塑性弹性嵌段共聚物SIS、SBS或水性的脂肪族聚氨酯。采用热塑性弹性嵌段共聚物SIS、SBS或水性的脂肪族聚氨酯加工的柔性复合材料均不同程度的存在生产过程的环境污染，耐老化性差，50℃以上的较高温度下防弹性能下降幅度大，耐黄变性能差的缺点。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种具有新型树脂基体的柔性防弹复合材料，采用该新型树脂基体加工的复合材料在成型的整个生产过程中无污染，耐老性和耐黄变性能好，较高的温度下防弹性能下降幅度小。

本发明的另一目的是提供一种上述材料的加工方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种具有新型树脂基体的柔性防弹复合材料，由长丝纤维与基体树脂复合而成，所述基体树脂为水性聚丙烯酸酯。

进一步地，所述水性聚丙烯酸酯的聚合单体包括柔性单体和硬性单体，柔性单体为具有较高酯链碳原子数目的丙烯酸高级烷基酯，其酯链碳原子数目≥8，硬性单体为甲基丙烯酸甲酯或苯乙烯。柔性单体与硬性单体的比率大于4∶1，水性聚丙烯酸酯共聚物的玻璃化转变温度低于-10℃。

进一步地，所述柔性单体与硬性单体的比率为9∶1，水性聚丙烯酸酯共聚物的玻璃化转变温度低于-20℃。

进一步地，所述水性聚丙烯酸酯由两部分组成，一部分为非交联型线型聚丙烯酸酯，另一部分为自交联型聚丙烯酸酯，两部分的比例为1∶1。

进一步地，所述基体树脂还包括聚烯烃，聚烯烃以薄膜的形式存在于复合材料的表面。

进一步地，所述聚烯烃为聚乙烯或聚丙烯。

进一步地，所述长丝纤维的分布结构包括下列两种结构的任一种或两者的组合：

(1)同一平面内纤维平行伸直排列，不同平面内的纤维交互正交；

(2)采用传统的机织方法造的机织物，包括平纹、斜纹或缎纹，所述缎纹的纤维的浮长线大于7。

上述柔性防弹复合材料的加工方法，包括如下步骤：

(1)长丝纤维在结构成型中或成型后与水性聚丙烯酸酯浸润，经脱水形成预浸片材；

(2)在预浸片材的两个表面分别涂布一定厚度的聚烯烃的胶液，或是在其两个表面铺设聚烯烃的薄膜；

(3)经板式热压机或具有加热装置的加压热辊在一定的温度、压强、时间下热压复合成型，使得纤维材料与基体树脂紧密地复合成一体；所述复合成型的工艺为：温度120-140℃；压强5-14MPa；时间20-60min。

进一步地：步骤(3)中的复合成型的工艺为：温度125-128℃；压强7-12MPa；时间30-40min。

进一步地，在步骤(2)处理前，经步骤(1)得到的预浸片材可采用热交联或紫外光交联进行外交联；外交联剂采用N-羟甲基丙烯酰胺、甲醛化羟甲基三聚氰胺或氨基树脂；外交联剂占水性聚丙烯酸酯的0.5％-1.4％；

所述热胶联可在100-130℃的温度下处理3-30min；

所述紫外交联中光敏剂可选用二苯甲酮、苯偶姻或其醚类，紫外光源采用波长为的高压汞灯；且在紫外交联前，经脱水的预浸片材先在110℃的热箱中烘燥5分钟，然后在紫外光灯下30cm处进行辐射交联3-30秒。

与现有技术相比，此种新型的柔性防弹复合材料的基体树脂组成及此种材料的结构与加工方法，防弹性能好、加工效率高、成本低、环境污染小，具有良好的社会效益和经济效益，其用途涵盖软质防弹衣、硬质防弹衣、防弹头盔及防弹装甲等防护材料，具体有益效果如下：

1、本发明的基体树脂采用水性聚丙烯酸酯，该新型基体树脂具有在复合材料成型的整个生产过程中无污染，耐老性和耐黄变性能好，较高的温度下防弹性能下降幅度小的优点。

2、本发明通过合理配置水性聚丙烯酸酯的聚合单体中柔性单体和硬性单体的比例以及共聚物的玻璃化转变温度，使复合材料在低温下具有良好的防弹性能和良好的手感。