一种轻量化的芳纶纤维复合无纬布防弹芯片制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种轻量化的芳纶纤维复合无纬布防弹芯片制备方法，该芳纶纤维复合无纬布防弹芯片是由芳纶纤维经展丝，均匀、平行和挺直排列后，对其进行上胶，并干燥制得芳纶纤维复合无纬布，通过调整生产设备的参数，制得不同面密度的芳纶纤维复合无纬布；通过增加芳纶纤维复合无纬布的复合次数，制得多层复合的芳纶纤维复合无纬布；将制得的不同面密度和不同复合层数的芳纶纤维复合无纬布进行组合制成防弹芯片，本发明中的轻量化的芳纶纤维复合无纬布防弹芯片具有良好缓冲能力还具有抗弹、耐震良好阻燃性的优点，同时具有轻量化、便携化减少人员负荷提高作战人员作战效率的优点。
【专利说明】一种轻量化的芳纶纤维复合无纬布防弹芯片制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于防弹护品领域，涉及一种防弹芯片的制造方法，具体的说是一种利用不同面密度、不同复合层数芳纶纤维复合无纬布进行组合制作的轻量化的芳纶纤维复合无纬布防弹芯片制备方法。
【背景技术】
[0002]为了防御子弹对人体的伤害，国内外已经研制出防弹衣。防弹衣是作战人员必不可少的生命防护装备，尤其是防弹衣产品的需求逐年递增。但目前的防弹衣采用硬质防弹芯片制成的缺乏柔韧性，采用柔性材料制成的缺乏强度。目前，美国、欧洲等西方发达国家已装备高性能纤维防弹材料，我国对于芳纶防弹材料的应用起步较晚，与国外相比仍处于劣势，尤其国产芳纶纤维在性能稳定上仍存在一定缺陷，限制了芳纶防弹材料在国内的发展。
[0003]芳纶纤维无纬布制备防弹芯片是由芳纶纤维通过展丝，均匀、平行和挺直排列后，对其进行涂胶、干燥后再经不同规格的芳纶纤维无纬布组合制成的。其中涂胶的胶粘剂一般包括聚乙烯、交联聚乙烯、聚丙烯、乙烯基共聚物、丙烯共聚物、乙烯-丙烯共聚物和其他烯烃聚合物和共聚物，还有不饱和聚酯、聚丁二烯、聚异戊二烯、天然橡胶、环氧树脂、聚亚胺等等许多低模量树脂，此外，还有EVA、EEA、SBS、SIS、TPR、SEBS等丁钠胶、丁苯胶PVB、PVA等等这些热塑性高韧胶液。这些低模量的弹性体包覆在每一根纤维上，除了可固定作为增强体的纤维外，还可以提高复合材料的抗冲击防弹、放刺性能。
[0004]但是就目前生产出来的芳纶纤维无纬布防弹芯片只是将芳纶纤维无纬布进行单一的叠加组合，无法做到防弹和缓冲的兼顾，易造成使用层数多、重量大的缺陷，且现有芳纶纤维无纬防弹芯片制成的防弹衣质量过重增加了作战人员的负荷不利于其灵活活动，降低作战人员的作战效率，一种轻量化、便携化缓冲能力好的芳纶纤维复合无纬布防弹芯片制备方法成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是，针对以上现有技术存在的缺点，提出一种轻量化的芳纶纤维复合无纬布防弹芯片制备方法，该芳纶纤维复合无纬布防弹芯片生产效率高且具有良好的抗弹、耐震性，同时还具有很好的阻燃性，由此芳纶纤维无纬布防弹芯片制备出的防弹衣具有良好缓冲能力保证人员安全性的前提下还同时具有轻量化、便携化减少人员负荷提高作战人员作战效率的优点。
[0006]本发明解决以上技术问题的技术方案是:
一种轻量化的芳纶纤维复合无纬布防弹芯片制备方法，按以下步骤进行:
(-)将芳纶纤维通过展丝、均匀、平行和挺直排列后，用改性胶粘剂进行上胶；
㈡上胶后，50-65°C烘干后得芳纶纤维复合无纬布；
曰将不同面密度和不同复合层数的芳纶纤维复合无纬布进行组合制成防弹芯片。[0007]前述轻量化的芳纶纤维复合无纬布防弹芯片制备方法中，不同面密度的芳纶纤维复合无纬布的面密度为200g/m2、220g/m2或350g/m2 ;多层复合的芳纶纤维复合无纬布的复合层数双层、三层或四层。
[0008]前述轻量化的芳纶纤维复合无纬布防弹芯片制备方法中，步骤(-)中上胶过程中使用的改性胶粘剂中含有固化剂、消泡剂、白炭黑、阻燃剂、惰性填料以及偶联剂，改性胶粘剂按以下步骤进行制备:
a.将固化剂加入胶粘剂水溶液中，并充分搅拌混合，然后加入消泡剂、填料以及阻燃剂进行搅拌混合制得胶粘剂混合液，固化剂的加入量为胶粘剂水溶液重量的1.2-1.4%，胶粘剂水溶液中胶粘剂与水的重量比为2:5-5: 5，消泡剂的加入量为胶粘剂水溶液重量的0.3-0.5%，填料的加入量为胶粘剂水溶液重量的0.1-0.3% ；
b.将白炭黑分散在a步骤制得的胶粘剂混合液中，在分散有白炭黑的胶粘剂混合液中加入偶联剂，搅拌均匀并加热至100-110°C反应5-7小时，制得改性胶粘剂，加入的白炭黑与胶粘剂混合液的重量比为1:4-1:6，偶联剂的浓度为20-45wt%，偶联剂的加入量为白炭黑重量的5-8% ；
固化剂为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，消泡剂为乙二醇丁醚和二乙二醇丁醚按2:1比例共混，阻燃剂为复配磷氮类阻燃剂由多聚磷酸铵、三聚氰胺、三聚氰胺尿酸盐、三聚氰胺甲醛树脂、双磷酸季戊四醇酯蜜胺盐、季戊四醇、磷酸三甲酚酯、磷酸三辛酯、磷酸三苯酯、间苯二酚双、次磷酸盐中的一种或几种的任一比例混合；偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸脂偶联剂，所述填料为复合稀土，复合稀土的组分质量百分比为:La:30-33%，Y =16-18%, Sc:13-15%, Gd:8-10%, Sm:9-11%, Pr: 18-20%，以上各组分之和为 100%。
[0009]采用的固化剂为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，它是一种三官能团的固化剂，即交联剂中含有3个可与丙烯酸酯胶粘剂中羧基发生交联的官能团，使胶粘剂形成空间网状结构，而形成的空间网状结构促进了胶粘剂的粘结性能；随着温度的升高粘结强度先升高后降低，主要是由于随着温度的升高，交联剂中的3个环氧基活跃度逐渐增加，与丙烯酸酯胶粘剂中的羟基逐渐交联，并且在较高的温度下，环氧基与酯基中的羰基发生交联反应，从而提闻了树脂的粘结强度。
[0010]本发明中使用的复配磷氮类阻燃剂，具有无毒、阻燃效率高等优点，可以通过升华及分解释放出的惰性气体以达到阻燃的目的，磷氮在一定情况下有协同阻燃的效果，采用复配的阻燃剂，使阻燃基材阻燃效果更好的发挥，且极限氧指数也能得到提高，同时，添加的复配磷氮类阻燃剂具有耐高温耐水抗迁移的性能改善了一般阻燃剂不耐水易析出并且耐温低的缺点。
[0011]加入的消泡剂为乙二醇丁醚和二乙二醇丁醚按2:1比例共混，是一种低表面张力的消泡剂，其通过铺展于液膜的界面上，使铺展处表面张力降低，液膜内的液体向高表面张力处牵引，导致膜迅速变薄，于是液膜破裂，泡沫被破坏，从而使布样表面达到溜平的效果，使布样表面平整。
[0012]本发明中加入少量的填料复合稀土提高了改性胶粘剂的分散性和相容性，同时也增加了改性胶粘剂的阻燃性。
[0013]前述轻量化的芳纶纤维复合无纬布防弹芯片制备方法中，改性胶粘剂制备的a步骤中所用胶粘剂水溶液为丙烯酸酯类胶粘剂与乙烯-醋酸乙烯酯共聚物乳液的混合物，并按50:1的比例混合。
[0014]前述轻量化的芳纶纤维复合无纬布防弹芯片制备方法中，改性胶粘剂制备的a步骤中所述固化剂三羟甲基丙烷三丙烯酸酯的活性含量为100%，粘度< 200mpa.S。
[0015]前述轻量化的芳纶纤维复合无纬布防弹芯片制备方法中，改性胶粘剂制备的b步骤中白炭黑在加入胶粘剂混合液前，先用含烯烃双键的单体进行处理，具体处理步骤如下:
⑴将白炭黑分散在水中，分散有白炭黑的水的温度为25-35°C ；
所述白炭黑为纳米气相法白炭黑，纯度不小于99%，粒径为10-20nm ；
⑵在氮气氛围中，向分散有白炭黑的水中加入引发剂，然后再加入含烯烃双键的单体；所述引发剂的加入量为含烯烃双键的单体重量的1_3%，含烯烃双键的单体的加入量为白炭黑重量的4-7% ；
⑶将上述步骤⑵中分散有白炭黑的水加热至温度为45-60°C，静置5-7小时，然后干燥得到聚合物接枝改性的白炭黑。
[0016]前述轻量化的芳纶纤维复合无纬布防弹芯片制备方法中，用含烯烃双键的单体对所述的白炭黑进行处理时，含烯烃双键的单体为苯乙烯、丁二烯、环氧丙烯酸酯、丙烯酸酯化油、丙烯酸氨基甲酸酯、聚酯丙烯酸酯、乙烯基树脂、丙烯酸树脂、不饱和聚酯中的至少一种混合物；引发剂为异丙苯过氧化氢、过氧化甲乙酮、过氧化环己酮、过氧化二异丙苯过氧化甲乙酮、过氧化环己酮、过氧化二异丙苯中的至少一种混合物。
[0017]本发明中的不同面密度芳纶纤维复合无纬布和不同复合层数的芳纶纤维复合无纬布的制备均是本领域的现有技术，只需通过调整生产设备的参数即可制得不同面密度的芳纶纤维复合无纬布；只需通过增加复合无纬布的复合次数，即可制得多层复合的芳纶纤维复合无纬布。
[0018]本发明的有益效果是:
本发明的防弹芯片采用不同规格的芳纶纤维复合无纬布进行层间叠合组合制得，无纬布与机织布相比，无纬布更有利于将子弹瞬间产生的冲击波迅速扩展，产生协同的抗弹效果，同时无纬布还避免了机织布在编织过程中的部分损伤，抗弹性能明显优于其他的织物形式，它制成的防弹芯片的质量也很小。此外，本发明中的芳纶纤维复合无纬布避免了传统的编织物受到弹丸冲击时产生的冲击波或张力波通过织物的纱线向周围传播，在纤维的交错点反射部分冲击波，反射波的振幅和冲击波的振幅相同，造成波的叠加，容易使纤维断裂等缺点。
[0019]本发明中固化剂的加入量为胶粘剂水溶液重量的1.2-1.4%，当固化剂少量加入时，使得丙烯酸酯胶粘剂形成空间网状结构，同时提高织物表面与胶粘剂胶膜间的范德华力及化学键力等，从而其最大粘结力提高。相反如果固化剂含量的加大，织物表面与胶粘剂胶膜间形成范德华力及化学键力等几乎无改变，因此，最大粘结力无变化。
[0020]添加固化剂制备的防弹芯片，其平均凹陷有明显的下降，也就是说采用改性胶粘剂制备的防弹芯片对人体的二次钝伤减小，这样在很大程度上提高了人员的安全系数添加固化剂制备的防弹芯片，经多枪打击的防弹效果优良，原因是由于芳纶纤维无纬布粘结强度提高，当受到子弹冲击时，一方面纤维本身吸收大量的冲击能量，另一方面两层无纬布布间分离时吸收的能量提高，从而消耗大量的子弹冲击能，因此提高了材料的抗弹效果，同时无纬布布间的层间力增加还有利于子弹能量的迅速传递，达到分散应力的作用；而添加消泡剂后，布样的防弹效果也略有提高，主要是由于布样表面平整、光滑，当子弹射击时，一定程度上促进了子弹在布样表面的滑移，从而提高了材料的防弹效果。
[0021]总之，本发明中添加固化剂可明显提高材料的粘结性能，材料的高低温、恒温恒湿、浸水试验均有不同程度的提高；消泡剂的添加，明显的改善了布样的表观质量，并且布样表面光洁，但其对材料的粘结性能有一定影响，但影响不大；经改性的胶粘剂的添加，对材料的防弹性能有一定的提高，穿透层数明显减少，并且芳纶纤维复合无纬布的平均凹陷度明显降低，减少了对人体的二次钝伤，同时，由于胶粘剂经过改性，上胶容易，不易脱破，上胶速率稳定，无需回程干燥，可以大幅度提高生产效率，生产效率可达原来的两倍，此外，本发明中的防弹芯片同时还具有良好的阻燃性以及具有轻量化、便携化的优点。
【具体实施方式】
[0022]实施例1
本实施例提供给一种轻量化的芳纶纤维复合无纬布防弹芯片制备方法，按以下步骤进
行:
(-)将芳纶纤维通过展丝、均匀、平行和挺直排列后，用改性胶粘剂进行上胶；
㈡上胶后，在50°C下进行烘干后得芳纶纤维复合无纬布；
曰烘干后，将得到的芳纶纤维复合无纬布两层层叠后放入模具中，采用50t压机，预压压力为3MPa，温度100°C，连续放气2次，再将压力调制llMPa，制得密度为200g/m2的双层芳纶纤维复合无纬布；
将步骤(二)中烘干后得到的芳纶纤维复合无纬布四层层叠后放入模具中，采用50t压机，预压压力为5MPa，温度120°C，连续放气4次，再将压力调制16MPa，制得密度为350g/m2的四层芳纶纤维复合无纬布；
将制得的双层的面密度为200g/m2的芳纶纤维复合无纬布进行16层层间叠加组合，同时，将四层的面密度为350g/m2的芳纶纤维复合无纬布进行层间叠加组合，最后将16层叠加的面密度为200g/m2的双层芳纶纤维复合无纬布与4层叠加的面密度为350g/m2的四层芳纶纤维复合无纬布再次进行叠加组合制成防弹芯片。
[0023]在本实施例中，步骤(-)中上胶过程中使用的改性胶粘剂中含有固化剂、消泡剂、白炭黑、阻燃剂、惰性填料以及偶联剂，改性胶粘剂按以下步骤进行制备:
a.将固化剂加入胶粘剂水溶液中，并充分搅拌混合，再加入消泡剂、填料以及阻燃剂进行搅拌混合制得胶粘剂混合液，固化剂的加入量为胶粘剂水溶液重量的1.3%，胶粘剂水溶液中胶粘剂与水的重量比为3:5，消泡剂的加入量为胶粘剂水溶液重量的0.4%，惰性填料的加入量为胶粘剂水溶液重量的0.3% ；
b.将白炭黑分散在a步骤制得的胶粘剂混合液中，在分散有白炭黑的胶粘剂混合液中加入偶联剂，搅拌均匀并加热至100°C反应6小时，制得改性胶粘剂，加入的白炭黑与胶粘剂混合液的重量比为1:4，偶联剂的浓度为25wt%，偶联剂的加入量为白炭黑重量的7% ；
固化剂为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，消泡剂为乙二醇丁醚和二乙二醇丁醚按2:1比例共混，阻燃剂为复配磷氮类阻燃剂采用磷酸三甲酚酯；偶联剂为硅烷偶联剂，填料为复合稀土，复合稀土按重量百分比包含以下成分:La:32%, Y:18%, Sc:15%，Gd:8%，Sm:9%，Pr:18%，以上各组分之和为100%。
[0024]在本实施例中，改性胶粘剂制备的a步骤中所用胶粘剂水溶液为丙烯酸酯类胶粘剂与乙烯-醋酸乙烯酯共聚物乳液的混合物，并按50:1的比例混合。
[0025]在本实施例中，改性胶粘剂制备的a步骤中所述固化剂三羟甲基丙烷三丙烯酸酯的活性含量为100%，粘度< 200mpa.S。
[0026]在本实施例中，制备改性胶粘剂b步骤中的白炭黑在加入胶粘剂混合液前，先用含烯烃双键的单体进行处理，具体处理步骤如下:
⑴将白炭黑分散在水中，分散有白炭黑的水的温度为30°C ；
白炭黑为纳米气相法白炭黑，纯度不小于99%，粒径为15nm ；
⑵在氮气氛围中，向分散有白炭黑的水中加入引发剂，然后再加入含烯烃双键的单体；所述引发剂的加入量为含烯烃双键的单体重量的2%，含烯烃双键的单体的加入量为白炭黑重量的6% ；
⑶将上述步骤⑵中分散有白炭黑的水加热至温度为55°C，静置6小时，然后干燥得到聚合物接枝改性的白炭黑。
[0027]在本实施例中，用含烯烃双键的单体对所述的白炭黑进行处理时，含烯烃双键的单体为苯乙烯；引发剂为异丙苯过氧化氢。
[0028]使用本实施例中的防弹芯片与目前市场上的26层220g/m2面密度双层复合芳纶纤维无纬布进行进行比较，目前市场的26层220g/m2面密度双层复合芳纶纤维无纬布每平方的重量达到5.72kg，而本发明16层面密度为200g/m2的双层芳纶纤维复合无纬布加4层面密度为350g/m2的四层芳纶纤维复合无纬布叠加组合成的防弹芯片在通过NIJ三级检测测试的同时每平方的重量为4.6kg，相比重量减轻了 1.12kg，更加轻量化。
[0029]将本实施例制得的芳纶纤维复合无纬布置于背衬为胶泥的靶架上，按美国NIJ实验标准，采用357 SIG.44马格南手枪，背衬材料凹陷深度<44mm。
[0030]本实施例中的芳纶纤维复合无纬布在保证具有良好缓冲力防御性的前提下，又具有轻量化、便携化的优点减少了人员负荷提高作战人员作战效率。
[0031]实施例2
本实施例提供给一种轻量化的芳纶纤维复合无纬布防弹芯片制备方法，按以下步骤进
行:
(-)将芳纶纤维通过展丝、均匀、平行和挺直排列后，用改性胶粘剂进行上胶；
㈡上胶后，在65°C下进行烘干后得芳纶纤维复合无纬布；
曰烘干后，将得到的芳纶纤维复合无纬布两层层叠后放入模具中，采用50t压机，预压压力为4MPa，温度110°C，连续放气3次，再将压力调制14MPa，制得密度为220g/m2的双层芳纶纤维复合无纬布；
将步骤(二)中烘干后得到的芳纶纤维复合无纬布三层层叠后放入模具中，采用50t压机，预压压力为6MPa，温度105°C，连续放气2次，再将压力调制15MPa，制得密度为350g/m2的三层芳纶纤维复合无纬布；
将制得的面密度为200g/m2的双层芳纶纤维复合无纬布进行14层层间叠加组合，同时，将面密度为350g/m2的三层芳纶纤维复合无纬布进行6层层间叠加组合，最后将14层叠加的面密度为220g/m2的双层芳纶纤维复合无纬布与6层叠加的面密度为350g/m2的三层芳纶纤维复合无纬布再次进行叠加组合制成防弹芯片。
[0032]在本实施例中，步骤(-)中上胶过程中使用的改性胶粘剂中含有固化剂、消泡剂、白炭黑、阻燃剂、惰性填料以及偶联剂，改性胶粘剂按以下步骤进行制备:
a.将固化剂加入胶粘剂水溶液中，并充分搅拌混合，再加入消泡剂、惰性填料以及阻燃剂进行搅拌混合制得胶粘剂混合液，固化剂的加入量为胶粘剂水溶液重量的1.2%，胶粘剂水溶液中胶粘剂与水的重量比为2:5，消泡剂的加入量为胶粘剂水溶液重量的0.3%，惰性填料的加入量为胶粘剂水溶液重量的0.1% ；
b.将白炭黑分散在a步骤制得的胶粘剂混合液中，在分散有白炭黑的胶粘剂混合液中加入偶联剂，搅拌均匀并加热至105°C反应5小时，制得改性胶粘剂，加入的白炭黑与胶粘剂混合液的重量比为1:5，偶联剂的浓度为25wt%，偶联剂的加入量为白炭黑重量的5% ；
固化剂为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，消泡剂为乙二醇丁醚和二乙二醇丁醚按2:1比例共混，阻燃剂为复配磷氮类阻燃剂采用季戊四醇；偶联剂为钛酸脂偶联剂，惰性填料为复合稀土，复合稀土按重量百分比包含以下成分:La:32%, Y:16%, Sc:13%，Gd:10%, Sm: 11%, Pr:18%，以上各组分之和为100%。
[0033]在本实施例中，改性胶粘剂制备的a步骤中所用胶粘剂水溶液为丙烯酸酯类胶粘剂与乙烯-醋酸乙烯酯共聚物乳液的混合物，并按50:1的比例混合。
[0034]在本实施例中，改性胶粘剂制备的a步骤中所述固化剂三羟甲基丙烷三丙烯酸酯的活性含量为100%，粘度< 200mpa.S。
[0035]在本实施例中，制备改性胶粘剂b步骤中的白炭黑在加入胶粘剂混合液前，先用含烯烃双键的单体进行处理，具体处理步骤如下:
⑴将白炭黑分散在水中，分散有白炭黑的水的温度为25°C ；
白炭黑为纳米气相法白炭黑，纯度不小于99%，粒径为20nm ；
⑵在氮气氛围中，向分散有白炭黑的水中加入引发剂，然后再加入含烯烃双键的单体；引发剂的加入量为含烯烃双键的单体重量的1%，含烯烃双键的单体的加入量为白炭黑重量的4% ；
⑶将上述步骤⑵中分散有白炭黑的水加热至温度为45°C，静置5小时，然后干燥得到聚合物接枝改性的白炭黑。
[0036]在本实施例中，用含烯烃双键的单体对所述的白炭黑进行处理时，含烯烃双键的单体为苯乙烯；引发剂为异丙苯过氧化氢。
[0037]使用本实施例中的防弹芯片与目前市场上的26层220g/m2面密度双层复合芳纶纤维无纬布进行进行比较，目前市场的26层220g/m2面密度双层复合芳纶纤维无纬布每平方的重量达到5.72kg，而本发明14层面密度为220g/m2双层芳纶纤维复合无纬布加6层面密度为350g/m2三层芳纶纤维复合无纬布叠加组合成的防弹芯片再通过NIJ三级检测测试的同时每平方的重量为4.4kg，相比重量减轻了 1.32kg，更加轻量化。
[0038]将本实施例制得的芳纶纤维复合无纬布置于背衬为胶泥的靶架上，按美国NIJ实验标准，采用357 SIG.44马格南手枪，背衬材料凹陷深度<44mm。
[0039]本实施例中的芳纶纤维复合无纬布在保证具有良好缓冲力防御性的前提下，又具有轻量化、便携化的优点减少了人员负荷提高作战人员作战效率。
[0040]实施例3 本实施例提供给一种轻量化的芳纶纤维复合无纬布防弹芯片制备方法，按以下步骤进
行:
(-)将芳纶纤维通过展丝、均匀、平行和挺直排列后，用改性胶粘剂进行上胶；
㈡上胶后，在60°C下进行烘干后得芳纶纤维复合无纬布；
曰烘干后，将得到的芳纶纤维复合无纬布三层层叠后放入模具中，采用50t压机，预压压力为4MPa，温度107°C，连续放气2次，再将压力调制13MPa，制得密度为200g/m2的三层芳纶纤维复合无纬布；
将步骤(二)中烘干后得到的芳纶纤维复合无纬布四层层叠后放入模具中，采用50t压机，预压压力为7MPa，温度125°C，连续放气5次，再将压力调制12MPa，制得密度为220g/m2的四层芳纶纤维复合无纬布；
将制得的面密度为200g/m2的三层芳纶纤维复合无纬布进行10层层间叠加组合，同时，将面密度为220g/m2的四层芳纶纤维复合无纬布进行10层层间叠加组合，最后将10层叠加的面密度为200g/m2的三层芳纶纤维复合无纬布与10层叠加的面密度为220g/m2的四层芳纶纤维复合无纬布再次进行叠加组合并置于压力机的热压模中，压制成防弹芯片。
[0041]在本实施例中，步骤(-)中上胶过程中使用的改性胶粘剂中含有固化剂、消泡剂、白炭黑、阻燃剂、惰性填料以及偶联剂，改性胶粘剂按以下步骤进行制备:
a.将固化剂加入胶粘剂水溶液中，并充分搅拌混合，再加入消泡剂、惰性填料以及阻燃剂进行搅拌混合制得胶粘剂混合液，固化剂的加入量为胶粘剂水溶液重量的1.4%，胶粘剂水溶液中胶粘剂与水的重量比为5:5，消泡剂的加入量为胶粘剂水溶液重量的0.5%，惰性填料的加入量为胶粘剂水溶液重量的0.2% ；
b.将白炭黑分散在a步骤制得的胶粘剂混合液中，在分散有白炭黑的胶粘剂混合液中加入偶联剂，搅拌均匀并加热至110°C反应7小时，制得改性胶粘剂，加入的白炭黑与胶粘剂混合液的重量比为1:6，偶联剂的浓度为40wt%，偶联剂的加入量为白炭黑重量的8% ；
固化剂为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，消泡剂为乙二醇丁醚和二乙二醇丁醚按2:1比例共混，阻燃剂为复配磷氮类阻燃剂采用磷酸三甲酚酯；偶联剂为硅烷偶联剂，惰性填料为复合稀土，复合稀土按重量百分比包含以下成分:La:30%, Y:17%, Sc:14%，Gd:9%，Sm:10%，Pr:20%,以上各组分之和为100%。
[0042]在本实施例中，改性胶粘剂制备的a步骤中所用胶粘剂水溶液为丙烯酸酯类胶粘剂与乙烯-醋酸乙烯酯共聚物乳液的混合物，并按50:1的比例混合。
[0043]在本实施例中，改性胶粘剂制备的a步骤中所述固化剂三羟甲基丙烷三丙烯酸酯的活性含量为100%，粘度< 200mpa.S。
[0044]在本实施例中，制备改性胶粘剂b步骤中的白炭黑在加入胶粘剂混合液前，先用含烯烃双键的单体进行处理，具体处理步骤如下:
⑴将白炭黑分散在水中，分散有白炭黑的水的温度为28°C ；
白炭黑为纳米气相法白炭黑，纯度不小于99%,粒径为16nm ；
⑵在氮气氛围中，向分散有白炭黑的水中加入引发剂，然后再加入含烯烃双键的单体；所述引发剂的加入量为含烯烃双键的单体重量的3%，含烯烃双键的单体的加入量为白炭黑重量的5% ；
⑶将上述步骤⑵中分散有白炭黑的水加热至温度为50°C，静置7小时，然后干燥得到聚合物接枝改性的白炭黑。
[0045]在本实施例中，用含烯烃双键的单体对所述的白炭黑进行处理时，含烯烃双键的单体为苯乙烯；引发剂为异丙苯过氧化氢。
[0046]使用本实施例中的防弹芯片与目前市场上的26层220g/m2面密度双层复合芳纶纤维无纬布进行进行比较，目前市场的26层220g/m2面密度双层复合芳纶纤维无纬布每平方的重量达到5.72kg，而本发明10层200g/m2面密度三层芳纶纤维复合无纬布加10层220g/m2四层芳纶纤维复合无纬布叠加组合成的防弹芯片再通过NIJ三级检测测试的同时每平方的重量为4.9kg,相比重量减轻了 0.82kg,更加轻量化。
[0047]将本实施例制得的芳纶纤维复合无纬布置于背衬为胶泥的靶架上，按美国NIJ实验标准，采用357 SIG.44马格南手枪，背衬材料凹陷深度<44mm。
[0048]本实施例中的芳纶纤维复合无纬布在保证具有良好缓冲力防御性的前提下，又具有轻量化、便携化的优点减少了人员负荷提高作战人员作战效率。
[0049]本发明中均采用组合的方式制备防弹芯片，面密度为200g/m2的2_4层复合芳纶纤维无纬布为了防御子弹的冲击，但是背部凹陷较大，达到40mm以上，而密度为220/m2的2层和密度为350g/m2的4层的芳纶纤维复合无纬布的使用改善了这一情况，背部凹陷小于40mm，满足了防御要求，将两者组合在一起在保证防御性的前提下还减轻了重量。
[0050]使用本发明中制备的芳纶纤维复合无纬布防弹芯片能保证良好缓冲能力保证人员的安全性的前提下有具有抗弹、耐震良好阻燃性的优点，同时具有轻量化、便携化减少人员负荷提高作战人员作战效率的优点。
[0051 ] 除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种轻量化的芳纶纤维复合无纬布防弹芯片制备方法，其特征在于:按以下步骤进行: (-)将芳纶纤维通过展丝、均匀、平行和挺直排列后，用改性胶粘剂进行上胶； ㈡上胶后，50-65°C烘干后得芳纶纤维复合无纬布； 曰将不同面密度和不同复合层数的芳纶纤维复合无纬布进行组合制成防弹芯片。
2.如权利要求1所述的轻量化的芳纶纤维复合无纬布防弹芯片制备方法，其特征在于:所述不同面密度的芳纶复合无纬布的面密度为200g/m2、220g/m2或350g/m2 ;所述多层复合的芳纶复合无纬布的复合层数双层、三层或四层。
3.如权利要求1或2所述的轻量化的芳纶纤维复合无纬布防弹芯片制备方法，其特征在于:步骤(-)中上胶过程中使用的改性胶粘剂中含有固化剂、消泡剂、白炭黑、阻燃剂、惰性填料以及偶联剂，所述改性胶粘剂按以下步骤进行制备: a.将固化剂加入胶粘剂水溶液中，并充分搅拌混合，然后加入消泡剂、填料以及阻燃剂进行搅拌混合制得胶粘剂混合液，所述固化剂的加入量为胶粘剂水溶液重量的1.2-1.4%，所述胶粘剂水溶液中胶粘剂与水的重量比为2:5-5:5，所述消泡剂的加入量为胶粘剂水溶液重量的0.3-0.5%，所述填料的加入量为胶粘剂水溶液重量的0.1-0.3% ； b.将白炭黑分散在a步骤制得的胶粘剂混合液中，在分散有白炭黑的胶粘剂混合液中加入偶联剂，搅拌均 匀并加热至100-110°C反应5-7小时，制得改性胶粘剂，加入的所述白炭黑与胶粘剂混合液的重量比为1:4-1:6，所述偶联剂的浓度为20-45wt%，所述偶联剂的加入量为白炭黑重量的5-8% ； 所述固化剂为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，所述的消泡剂为乙二醇丁醚和二乙二醇丁醚按2:1比例共混，所述的阻燃剂为复配磷氮类阻燃剂由多聚磷酸铵、三聚氰胺、三聚氰胺尿酸盐、三聚氰胺甲醛树脂、双磷酸季戊四醇酯蜜胺盐、季戊四醇、磷酸三甲酚酯、磷酸三辛酯、磷酸三苯酯、间苯二酚双、次磷酸盐中的一种或几种的任一比例混合；所述的偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸脂偶联剂，所述填料为复合稀土，所述复合稀土的组分质量百分比为:La:30-33%, Y:16-18%, Sc:13-15%, Gd:8_10%，Sm:9_11%，Pr:18-20%,以上各组分之和为100% ο
4.根据权利要求3所述的轻量化的芳纶纤维复合无纬布防弹芯片制备方法，其特征在于:所述改性胶粘剂制备的a步骤中所用胶粘剂水溶液为丙烯酸酯类胶粘剂与乙烯-醋酸乙烯酯共聚物乳液的混合物，并按50:1的比例混合。
5.根据权利要求3所述的轻量化的芳纶纤维复合无纬布防弹芯片制备方法，其特征在于:改性胶粘剂制备的a步骤中所述固化剂三羟甲基丙烷三丙烯酸酯的活性含量为100%，粘度< 200mpa.S。
6.根据权利要求3所述的轻量化的芳纶纤维复合无纬布防弹芯片制备方法，其特征在于:改性胶粘剂制备的b步骤中白炭黑在加入胶粘剂混合液前，先用含烯烃双键的单体进行处理，具体处理步骤如下: ⑴将白炭黑分散在水中，分散有白炭黑的水的温度为25-35°C ； 所述白炭黑为纳米气相法白炭黑，纯度不小于99%，粒径为10-20nm ； ⑵在氮气氛围中，向分散有白炭黑的水中加入引发剂，然后再加入含烯烃双键的单体；所述引发剂的加入量为含烯烃双键的单体重量的1_3%，含烯烃双键的单体的加入量为白炭黑重量的4-7% ； ⑶将上述步骤⑵中分散有白炭黑的水加热至温度为45-60°C，静置5-7小时，然后干燥得到聚合物接枝改性的白炭黑。
7.根据权利要求6所述的轻量化的芳纶纤维复合无纬布防弹芯片制备方法，其特征在于:用含烯烃双键的单体对所述的白炭黑进行处理时，所述含烯烃双键的单体为苯乙烯、丁二烯、环氧丙烯酸酯、丙烯酸酯化油、丙烯酸氨基甲酸酯、聚酯丙烯酸酯、乙烯基树脂、丙烯酸树脂、不饱和聚酯中的至少一种混合物；所述引发剂为异丙苯过氧化氢、过氧化甲乙酮、过氧化环己酮、过氧化二异丙苯过氧化甲乙酮、过氧化环己酮、过氧化二异丙苯中的至少一种混 合物。
【文档编号】D04H3/009GK103911769SQ201410156713
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2014年4月18日 优先权日:2014年4月18日
【发明者】郭振勤, 丁旭 申请人:江苏领瑞新材料科技有限公司