一种含冰凉材料的防刺防护面料的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及防护材料技术领域，更具体地说，它涉及一种含冰凉材料的防刺防护 面料。
【背景技术】
[0002] 伴随着全球经济一体化的进程，各种交流活动日益频繁，特别是当今恐怖主义和 暴力活动有所抬头的时候，人们自我防护意识逐渐增强。反恐成为国际尤其是发达国家备 受关注的事件，因此个体防护产品的开发也得以快速发展。
[0003] 对于包括我国在内的许多国家，枪械的使用管理严格，军警、治安人员等面临匕 首、锥、针等锐器的威胁相对较多，使得防刺材料的研究和开发越来越受到重视。传统防 刺材料厚重、体积大、不灵活，仅能对肢体的躯干部位进行保护，而无法对一些关节部位如 膝盖等进行有效保护，面临着防护性能和灵活性难以兼顾的矛盾，最近几年随着Kevlar、 UHMWPE、PB0、碳纤维等高性能合成纤维的出现，也能够采用高性能纤维制成轻质柔韧、便于 穿着的防刺材料，但是相较于普通的布料，该种防刺材料的透气性、舒适性较差，尤其是在 夏天的高温状态下会显得异常闷热，如果降低高性能合成纤维的含量，会导致防刺性能下 降。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种舒适性好同时兼具良好防刺性能的防刺防护材料。
[0005] 为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案： 一种含冰凉材料的防刺防护面料，该防护材料以超高分子量聚乙烯纤维、芳香族聚酰 胺纤维、聚对苯撑苯并双噁唑纤维、碳纤维、高强聚酯纤维、仿蜘蛛丝纤维的其中任意一种 平纹织物为基层，且该基层多层设置； 在该基层上的纤维中混纺有能吸湿排汗的Coolking纤维或Coolplus纤维； 在该基层上均匀附着有剪切增稠流体，通过利用静态浸渍方法将剪切增稠流体与基层 复合。
[0006] 进一步设置：所述剪切增稠流体内具有改性纳米颗粒，所述纳米颗粒为不同粒径 的Si02颗粒，所述SiO 2颗粒的质量分数在40% -45%之间。
[0007] 进一步设置：所述SiO 2颗粒的粒径为160-380nm或510-600nm。
[0008] 进一步设置：所述基层由网状交织结构制成，基层为20_500g/m2面密度含微孔结 构，具有〇. 01-0. 3mm的孔径，孔隙率不低于10%。
[0009] 进一步设置：所述多层基层之间复合有树脂基体，所述树脂基体选自高密度聚乙 稀。
[0010] 如此设置，采用高性能合成纤维制成的基层，具有很高的拉伸性能、弹性模量和能 量吸收性能，但是成本较高，而且不具备普通面料的舒适性，在织成基层的纤维中同时混纺 入Coolking纤维或Coolplus纤维，Coolking纤维或Coolplus纤维属于新机能纤维，纤维 截面为"+"型，表面为细微沟槽，具有无数细微空洞，通过这些细微沟槽产生的毛细现象，将 肌肤表层排出的湿气与汗水经由芯吸扩散、传输等作用，快速散发湿气和汗水，使人体表面 保持干爽、清凉、舒适，具有调节体温的作用。
[0011]另外，在该基层上还附着有剪切增稠流体，剪切增稠流体能进入纤维内和纤维之 间的细微沟槽内或者是微控结构内，剪切增稠流体的内部的具有纳米颗粒，在受冲击或压 紧时，剪切增稠流体就变成坚硬的固体，吸收和消耗冲击能量，使织物更强而难以被刺穿， 有效提高了防护性能，另一方面，填充到纤维的细微沟槽或者是微控结构内的纳米颗粒增 加了纤维之间的摩擦力，进一步阻挡以及消除外力冲击，从而起到提高防护效果的作用。
[0012] 在没有受外力冲击时，剪切增稠流体保持未发生改变，对于该状态下，基层中的纤 维之间的细微沟槽内或者是微控结构不被固态的剪切增稠流体填充，保持原有的功能，产 生毛细现象进行吸湿排汗。
[0013] 采用高性能合成纤维与新机能纤维混纺，在同等单位下相对的减少了高性能合成 纤维的使用，进而降低了成本，同时，在基层上复合有树脂基体，对减少高性能合成纤维进 行一个补充，达到对应的防刺要求。
[0014] 进一步的，剪切增稠流体内内的纳米颗粒优选为SiO 2,对其进行改性，改性后的 SiO 2质量分数在40%~45%时，防刺能力可提高1. 66倍。
[0015] 实现本发明一种含冰凉材料的防刺防护面料的制备方法，包括以下步骤：（1)混 纺：采用优选的超高分子量聚乙烯纤维与优选的Coolking纤维预先混纺制成细纱，其中， 所述的超高分子量聚乙稀纤维细度为l-150tex，所述的Coolking纤维细度为l-85tex ; (2) 编织：将混纺后的细纱平纹编织成织布，且该织布是以紧密的井字交错编织的方 式编织，纱线线密度为420-1400D ;机械强度不低于30cN/dteX ;机织布规格为经密和炜密 为65-150根/10cm ;织物面密度为60-200g/m2;织物厚度为0. 1-0. 35mm ; (3) 浸渍：采用球磨法制备剪切增稠流体，将改性纳米颗粒均匀分散至剪切增稠流体 中，再将分散好的混合液浸渍平纹织物； (4) 干燥：对浸渍好的复合材料进行干燥、封装。
[0016] 进一步设置：所述的基层与树脂基体采用热压复合，包括以下步骤，（1)预处理： 将平纹织物进行干燥，时间lh，温度105°C，将树脂基体进行干燥，时间2h，温度60°C ; (2) 叠层：将树脂基体和平纹织物按一定次序叠加到一起，不同的叠加次序将得到不 同结构的树脂复合层，每个复合层之间用聚四氟乙烯脱模布间隔开； (3) 压合：将叠加在一起的树脂基体和平纹织物预热，然后采用压机压合，加热一定时 间，形成复合层； 进一步设置：所述树脂基体和平纹织物具有三种复合方式：ΑΒΑ、BAB、AB，其中，A为树 脂基体，B为平纹织物。
[0017] 通过采用上述技术方案，本发明相对现有技术相比具有：该防刺防护面料不仅具 有足够的强度，同时兼具优异的柔韧性和透气性，在平常使用的状态下，接近于普通的面料 的舒适度，在受外力冲击时具有足够的强度，满足使用防刺面料的警察、或者其他工作人员 的日常办公活动需求。
【附图说明】
[0018] 图1为本发明一种含冰凉材料的防刺防护面料的交织结构示意图； 图2为一种含冰凉材料的防刺防护面料的纱线示意图； 图3为一种含冰凉材料的防刺防护面料的层次结构示意图。
[0019] 图中：1、一层基层；2、纱线；21、超高分子量聚乙烯纤维；22、Coolking纤维；A、树 脂基体；B、平纹织物。
【具体实施方式】
[0020] 参照图1至图3对本发明一种含冰凉材料的防刺防护面料实施例做进一步说明。
[0021] 在本发明中，高性能合成纤维优选为超高分子量聚乙烯纤维，新机能纤维优选为 Coolplus纤维，多层基层之间复合的树脂基体，优选高密度聚乙烯材料，由高密度聚乙烯制 成的一层薄膜。
[0022] 本发明中，剪切增稠流体内的纳米颗粒优选为，优选为SiO 2,本发明中SiO 2的 制备方法具体如下：将正硅酸四乙酯、乙醇、去离子水按体积比1 : 2 : 2配制成溶液，将溶 液升温至70°C搅拌1. 5h，再在溶液中加入适量的催化剂，继续搅拌lh后形成乳白色凝胶， pH控制在5~6,反应完成后，陈化，干燥，研磨得凝胶粉，经马弗炉在600°C高温焙烧1~ 2h后，得到Si02粉体。
[0023] 进一步的，对得到的Si02粉体进行改性，改性的方法具体如下：将体积分数95% 的无水乙醇和5%的去离子水混合，加入体积分数6%的KH570表面活性剂，反应40-50min 促进水解和形成羟基，加入制备出的单分散SiO 2纳米颗粒，搅拌均匀后继续在78°C反应 60-80min，待颗粒沉入底部将液体部分倒出，以无水乙醇漂洗3次。将改性后的SiO 2纳米 颗粒分散到体积比为1 : 5的PEG、无水乙醇混合液中，反应4-5h后以无水乙醇洗涤3次， 80°C干燥12h。改性后的SiO 2质量分数控制在40%~45%之间，粒径为子在160-380nm 或510-600n之间。
[0024] 实施例一 将装有PEG200的容器固定在微型漩涡混合仪上，在振动搅拌过程中逐渐加入质量分 数40 %，平均颗粒粒径约160nm，经过表面接枝改性的SiO 2纳米颗粒，振动搅拌2-3h，使 SiO 2均匀分散在分散介质PEG200中形成剪切增稠流体。
[0025] 采用超高分子量聚乙烯纤维与Coolking纤维预先混纺制成细纱，然后进行平纹 编织，编织的织物是网状交织结构的，该织物共同层叠16层，组成基层，作为基层的织物 机械强度不低于30cN/dteX，机织布规格为经密和炜密为65-150根/10cm ;基层的面密 度为197g/m2面密度含微孔结构，具有0.01-0. 3mm的孔径，孔隙率约15%，织物厚度为 0. 1-0. 35mm。
[0026] 将树脂基体薄膜与平纹编织布分别干燥，平纹织物：时间lh，温度105°C，树脂基 体：时间2h，温度60°C。然后将树脂基体薄膜与平纹编织布按一定次序叠加到一起，可以是 按照ΑΒΑ、BAB、AB的方式叠层，本方案中，优选为BAB的方式，最后采用压机热压复合。其 中，A为树脂基体，B为平纹织物。
[0027] 需要解释的是，按一定次序叠加到一起是为了有序的叠加，是指单片的叠加顺序 不能破坏压制前的叠加顺序，否则其防刺能力将下降。之所以强调压制后要有序剥离有序 叠加是因为这样作才能保证基材的面与面能够最"充分"的进行面接触，避免有"空洞"出 现。
[0028] 将平纹编织布剪裁成42mmX38mm的试样，采用无水乙醇对制备好的流体按 1 : 1(质量比）