[发明专利]一种剪切增稠复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于高分子复合材料技术领域，具体涉及一种剪切增稠复合材料及其制备方法和应用。本发明通过对原料中各组分种类和含量的限定，制备具有剪切增稠性能的固体复合材料，该材料在常态下保持柔软而具有合适的弹性状，在受到快速剧烈撞击或挤压的时候，能够迅速通过局部密度增大发生应变增强，呈现明显的剪切增稠现象，即材料在受到外力冲击时，表现为坚硬的固体，而且，随着外力的增加，材料的强度增加；当外力消失后，材料会回复到它最初的松弛软弹状态。

技术领域

本发明属于高分子复合材料技术领域，具体涉及一种剪切增稠复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

剪切增稠液体，是一种典型的非牛顿流体，是对一系列随剪切速率的增大其粘度迅速且大幅度提高的液体的统称，因其表观黏度和动力响应特性在不同剪切应变率下存在较大区别的显著特征，在近年逐渐受到学界的关注。

剪切增稠液能够在外力作用下发生液固转变而缓冲外部能量，故多被用于军工防弹衣、坦克铠甲、阻尼减速器以及运动缓冲材料等。目前报道的具有剪切增稠流体材料主要为悬浮液体系和凝胶体系。其中，悬浮液体系(如纳米或生物基悬浮液)由分散相粒子与介质相组成，通常悬浮液体系存在不易携带、稳定性差、修饰难、透明度差以及易相分离等问题；凝胶液是一类三维网络结构凝胶，目前部分高强高水凝胶拉伸性虽好但模量较低，表现出一定的脆性，不能满足应变需求。如中国专利CN113897011A公开了一种抗冲击柔性防护材料的制备方法，CN04862975A公开了一种剪切增稠凝胶的制备方法，CN110655072A公开了一种剪切增稠液复合石墨烯海绵防护材料及其制备方法，以上专利均是通过先制备一种剪切增稠液或凝胶液，再通过进一步将其与增强材料(如高性能纤维)进行复合来获得抗冲击柔性材料，制备得到的复合材料抗冲击性能和落球回弹性能不佳。

发明内容

本发明的目的在于针对现有问题，提供一种剪切增稠复合材料及其制备方法和应用。本发明的剪切增稠复合材料为固体柔性材料，具有高吸能高抗冲击性能和低落球回弹性能。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种剪切增稠复合材料，由预混料和固化剂制得；

所述预混料包括以下重量份的组分：聚醚二元醇30～80份，聚醚多元醇20～70份，扩链剂1～20份，交联剂0.5～3份，填料5～50份，偶联剂0.5～5.0份，发泡剂0.05～15份，乳化剂0.1～5.0份，催化剂0.05～5.0份；所述聚醚多元醇的羟基数量为3个以上，所述聚醚多元醇的羟值为22～56mgKOH/g；

所述固化剂包括二苯基甲烷二异氰酸酯和/或1,5-萘二异氰酸酯；

所述预混料中的羟基与固化剂中的异氰酸酯基的摩尔比为100:100～110。

优选的，所述聚醚二元醇包括聚氧化丙烯二醇和/或聚氧化丙烯-氧化乙烯聚醚二醇。

优选的，所述聚醚多元醇包括聚氧化丙烯多元醇、聚氧化乙烯多元醇和聚氧化丙烯-氧化乙烯共聚多元醇中的一种或多种。

优选的，所述扩链剂包括第一扩链剂和/或复配扩链剂，所述第一扩链剂包括3-甲基-1,5-戊二醇、1,4-环己二醇、4,4'-双仲丁氨基二苯基甲烷、甲基丙二醇、1,6-己二醇、1,4-二(2-羟基乙氧基)苯、乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、一缩二乙二醇、一缩二丙二醇、新戊二醇、甲基丙二醇(2-甲基-1,3-丙二醇)和氢醌双(2-羟乙基)醚中的一种或多种；所述复配扩链剂由包括所述第一扩链剂和扩链固化剂的原料经扩链反应制得。

优选的，所述交联剂包括醇胺类交联剂和/或醇类交联剂，所述醇胺类交联剂包括乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺的一种或多种，所述醇类交联剂包括丙三醇。

优选的，所述填料包括白炭黑、硅灰石粉、高岭土、硅微粉、炭黑和玻璃纤维中的一种或多种。