[发明专利]一种改性水性聚氨酯弹性体树脂部分浸渗芳纶材料预浸料

说明书

一种改性水性聚氨酯弹性体树脂部分浸渗芳纶材料预浸料，包括：交联剂、改性剂、水性聚氨酯、芳纶纤维；利用所述交联剂，与所述水性聚氨酯中的羟基和羧基反应，将热塑性的水性聚氨酯弹性体变成热固性水性聚氨酯弹性体；再加入改性剂后，得到改性水性聚氨酯；对于所述芳纶纤维，使用滚筒缠绕机，通过张力的控制及水性聚氨酯的粘度控制，调节水性聚氨酯对芳纶纤维的浸润性，再通过调整刮刀的高度，来控制水性聚氨酯的含量；该发明的成品柔韧性好，使用方便，采用该预浸料制备的芳纶抗弹复合材料制品韧性好、质量轻、防弹性能优异，适用于人体防护及装甲防护领域，同时大大降低了对生态环境的破坏。

技术领域

本发明属于装甲防护材料技术领域，涉及部分浸渗预浸料以及相、复合材料以及人体防护技术，尤其是一种改性水性聚氨酯弹性体树脂部分浸渗芳纶材料预浸料。

背景技术

在人体防护领域，特别是防弹头盔，对抗弹性能要求高，并且对受弹体冲击后的鼓包也有很高的要求，冲击后较大的鼓包对佩戴者头部依然会造成较大的伤害，因此，需要使用兼具防护功能和结构强度的高性能纤维复合材料，以确保具有很好的抗弹性能，同时满足受弹体冲击后鼓包的要求；

芳纶纤维具有高强度、高模量等特点，因此高性能纤维防弹复合材料多采用芳纶纤维为增强体。聚氨酯树脂具有优异的柔韧性、耐低温性能、力学性能，是理想的热塑性基体树脂。但聚氨酯树脂也存在耐高温性能差、需要较低温度出模等缺点，因此对聚氨酯树脂进行耐高温改性非常重要，通过使用交联剂交联聚氨酯分子链中的羧基、羟基，使热塑性的聚氨酯弹性体，变成热固性的聚氨酯弹性体，改善其耐温性能和工艺性能；对水性聚氨酯改性的研究很多，但针对防弹复合材料特别是头盔用防弹复合材料的改性研究却很少。

部分浸渗预浸料作为一种特殊的预浸料，与普通预浸料的主要不同是固化阶段前，部分纤维保持干的和未浸渍的状态；目前对于部分预浸料的研究和应用很少，例如：

1、公开号为CN101492573A真空成型大型制品用预浸料的专利，涉及热固性树脂体系的不完全预浸料，但非防弹用，不能应用在防护头盔等制造领域；

2、公开号为CN102909920A一种改性酚醛树脂半浸渗芳纶纤维预浸料的专利，基体树脂都为改性的热固性脆性酚醛树脂，其缺点在于，抗弹性能不佳，防护效果有效，而且除了防护效果有待提高外，上述发明使用酒精、丙酮、乙酸乙酯等溶剂，涂布过程中直接排放，对环境造成污染。

发明内容

本发明的目的是，提供一种改性水性聚氨酯弹性体树脂部分浸渗芳纶材料预浸料，在增加了防护性能的同时，大大增强了材料整体的各项性能，同时还克服环境污染问题，实现了清洁生产。

一种改性水性聚氨酯弹性体树脂部分浸渗芳纶材料预浸料，包括：交联剂、改性剂、水性聚氨酯、芳纶纤维；利用所述交联剂，与所述水性聚氨酯中的羟基和羧基反应，将热塑性的水性聚氨酯弹性体变成热固性水性聚氨酯弹性体；再加入改性剂后，得到改性水性聚氨酯；

进一步的，对于所述芳纶纤维，使用滚筒缠绕机，通过张力的控制及水性聚氨酯的粘度控制，调节水性聚氨酯对芳纶纤维的浸润性，再通过调整刮刀的高度，来控制水性聚氨酯的含量；

进一步的，通过对所述滚筒缠绕机的机速、烘箱温度的梯度以及风速控制，进一步调整水性聚氨酯部分浸渍芳纶材料；

作为一种举例说明，所述改性水性聚氨酯所用改性剂的质量百分比介于5％～15％之间；

作为一种优选举例说明，所述改性剂选自新戊二醇二缩水甘油醚、丙三醇三缩水甘油醚、季戊四醇四缩水甘油醚和异氰尿酸三缩水甘油酯中的一种或其组合；

进一步的，一种改性水性聚氨酯弹性体树脂部分浸渗芳纶材料预浸料中，所述改性水性聚氨酯浸渍部分芳纶纤维，浸渍率介于20％～ 50％之间；

作为一种举例说明，所述改性水性聚氨酯浸渍部分芳纶纤维，浸渍率优选范围介于30％～40％之间；