[发明专利]一种抑制冷流性阻燃冲击硬化凝胶及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种抑制冷流性阻燃冲击硬化凝胶，其特征在于：由氧化硼水合物改性的聚硅氧烷形成网状结构聚合物内分散有多功能粒子构成的。本发明还公开了具体的制备方法及应用。本发明所得抑制冷流性阻燃冲击硬化凝胶的极限氧指数能达到35％，剪切硬化度达到2000％左右，冲击能吸收率达到80％左右。

技术领域

本发明属于高分子凝胶材料领域，涉及一种抑制冷流性阻燃冲击硬化凝胶及其制备方法和应用，具体而言，是具有抑制冷流性且具有阻燃功能的冲击硬化凝胶及其制备方法，主要应用于人造纤维织物从而提供弹片防护或者爆破冲击波的防护。

背景技术

冲击硬化凝胶，是一种储能模量与外力作用速率相关的智能材料。在低速率的作用力下，凝胶显示出粘流体的性质，凝胶有良好的柔软性；当冲击外力速率增高时，凝胶显示出橡胶的高弹性；当外力作用速率进一步增高到某一临界值时，凝胶显示出粘塑性而产生断裂破坏。凝胶在冲击过程中吸收能量，将外部动能转化为凝胶的内部热能，起到缓冲和吸能作用。因此，有人将该凝胶材料与纤维织物复合，以此来提高织物的防护性能，用于部队后勤装备领域。

现有技术中，上述冲击硬化凝胶的制备通常是采用硅氧烷同硼酸反应，并且添加微纳米颗粒制备而成，例如专利CN104862975B提供一种剪切增稠凝胶及制备方法和有剪切增稠效应的防破片织物，其中是以一定比例的a，w-二羟基聚二甲基硅氧烷、硼酸和白炭黑在140-180℃捏合机中13-14kPa压力下脱水混合1-3小时配成基料，然后再将基料溶于溶剂形成剪切增稠凝胶，将该剪切增稠凝胶用于浸渍涤纶布，烘干即可得到具有剪切增稠效应的防破片织物。剪切增稠凝胶或者冲击硬化凝胶浸渍的纤维织物主要用于弹片防护或者爆破冲击波的防护。

但上述现有技术所制备的有剪切增稠效应的防破片织物存在两个明显的缺陷：一是用于浸渍的剪切增稠凝胶具有冷流性，因此在浸渍制备所得的有剪切增稠效应的防破片织物在存放过程中易发生凝胶之间的粘连，影响织物的后续使用；二是在现有防护领域，比如爆破防护上，往往伴随着火源的产生，如果防护装备不具备阻燃性而是种助燃物质，则其环境适应性会大打折扣，遗憾的是，前述剪切增稠凝胶不具有较佳的阻燃性。

此外，现有人们的研究通常将浸渍的织物集中在凯夫拉纤维或者超高分子量聚乙烯纤维上，这些纤维强度高，已在防护装备上成熟应用，但其价格高，只能用于不计成本的特殊领域，比如士兵的防弹衣、防刺防割装备等。

发明内容

本发明为了解决上述现有技术的问题，本发明的第一个目的是提供一种抑制冷流性阻燃冲击硬化凝胶，该冲击硬化凝胶同时具有抑制冷流性及阻燃性，因此扩展了冲击硬化凝胶的应用领域范围，此外还具有成本较低且环保的特点。

本发明的第二个目的是提供上述抑制冷流性阻燃冲击硬化凝胶的制备方法。

本发明的第三个目的是提供上述抑制冷流性阻燃冲击硬化凝胶的应用。

为实现上述目的，本发明是采用由以下技术措施构成的技术方案来实现的。一种抑制冷流性阻燃冲击硬化凝胶，由氧化硼水合物改性的聚硅氧烷形成网状结构聚合物内分散有多功能粒子构成的。

进一步，所述的硬化凝胶，原料组成及重量份为：聚硅氧烷100份，多功能分散粒子20-150份，氧化硼水合物2-20份。

优选的，所述的硬化凝胶，多功能分散粒子为80-120份。在该优选配比下，多功能分散粒子的混合分散效果和阻燃效果更佳

优选的，所述多功能分散粒子为氢氧化镁粉体、氢氧化铝粉体中的一种或两种的混合物；所述氧化硼水合物为硼酸(B(OH)3)或焦硼酸。

优选的，所述聚硅氧烷的粘度为200-100000Pa·s。选择在该粘度范围内的聚硅氧烷所制备得到凝胶具有良好的柔顺性的同时又有很好的冲击硬化度。

优选的，所述聚硅氧烷为在端基上为羟基、甲氧基或乙氧基的聚硅氧烷，