[发明专利]一种剪切增稠凝胶/三维编织吸能材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种剪切增稠凝胶/三维编织吸能材料的制备方法，包括：步骤一、利用三维机织技术将高性能纤维，编织成具有三维夹芯结构的纤维编织复合材料。步骤二、利用胶粘剂将外包装材料贴合在三维夹芯复合材料的侧面，并将边沿贴合封闭形成三维夹芯封装袋；步骤三、将配制好的具有显著剪切增稠效应的STF液体以及高分子物质及引发剂按一定比例混合均匀，注入这种三维夹心结构的腔体中，完全固化交联后，再用胶粘剂将外包装材料贴合封闭三维夹芯复合材料以形成STF凝胶增强三维夹芯防护材料。本发明还提供了一种剪切增稠凝胶/三维编织吸能材料。本发明制备的防护织物性能稳定、力学强度高具有耐磨和耐撕裂特性。

技术领域

本发明涉及一种吸能材料及其制备方法，具体涉及一种剪切增稠凝胶/三维编织吸能材料及其制备方法。

背景技术

剪切增稠液(shear thickening fluid,简称STF)，是一种新型功能材料，在正常状态下是略微粘稠的液体。当受到冲击作用时，由于流体力学克服粒子间的排斥力作用而生成一种亚稳态的“粒子簇”，这些“粒子簇”随流体力学力的增大而长大，其被分散介质分开而使得体系体积变大，宏观表现为表观粘度急剧增加，甚至非连续升高，呈现出固体的抗冲击性能；而当冲击力减小之后，又迅速恢复到原来的柔性状态，此过程具有可逆性。

剪切增稠凝胶是以STF液体、有机聚合物网络反应获得的具备剪切增稠效果的凝胶，因为其独特的三维网状骨架结构，使得内部的无机纳米粒子分布均匀，只能在网状凝胶骨架约束空间运动，长时间放置也不会沉降，大大改善了稳定性，并且可以制成特定形状，克服了STF液体流动、渗漏和不能成型的缺点。

目前有专利利用STF液体与高性能纤维织物复合制备的液体抗冲击材料，即利用编织布和PVC等热熔材料，采用热熔滚压或热熔模压的工艺贴合在三维夹心材料复合材料的两侧，沿边贴合封闭形成三维夹心封装袋，将配置好的STF液体注入这种三维夹心结构的腔体中，贴合封闭。将STF液体灌入三维夹心复合材料袋中，长时间STF液体中的纳米微球会沉降，导致分布不均匀，容易发生组成变化，严重影响材料的吸能特性。并且，外层材料三维编织布材料通过热合(热熔滚压或热熔模压)不易实施，成本高，耗能大，给封装带来很大困难。目前也有点阵金属/STF液体复合材料，金属板坚硬，不宜弯曲，密度大，在实际应用中有缺陷。

发明内容

本发明的目的在于解决剪切增稠液体在实际应用中易沉降易渗漏，影响材料吸能效果的问题，并解决了封装的实施困难的问题，提供一种剪切增稠凝胶/三维编织吸能材料及其制备方法。

本发明是这样实现的：

一种剪切增稠凝胶/三维编织吸能材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤一、利用三维机织技术将高性能纤维，编织成具有三维夹芯结构的纤维编织复合材料，其本身应具有一定的柔软性。

步骤二、利用胶粘剂将外包装材料贴合在三维夹芯复合材料的侧面，并将边沿贴合封闭形成三维夹芯封装袋；

步骤三、将配制好的具有显著剪切增稠效应的STF液体以及高分子物质及引发剂按一定比例混合均匀，注入这种三维夹心结构的腔体中，完全固化交联后，再用胶粘剂将外包装材料贴合封闭三维夹芯复合材料以形成STF凝胶增强三维夹芯防护材料。

更进一步的方案是：

所述的高性能纤维为尼龙、涤纶、锦纶、芳纶、腈纶、聚乙烯纤维、碳纤维或PBO纤维

更进一步的方案是：

所述STF液体由溶剂和悬浮在其中的纳米二氧化硅粒子组成，高分子物质为丙烯酸及丙烯酸酯混合物，或者为硅橡胶，或者为聚氨酯，在20～40℃环境下，加入引发剂进行自由基聚合反应，即可获得分散均匀的剪切增稠凝胶。

更进一步的方案是：