专利名称：一种热固性芳纶防弹复合材料用树脂组合物的制备方法及应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种热固性芳纶防弹复合材料用树脂组合物的制备方法，进一步地说，是涉及一种改性酚醛树脂组合物及其制备方法。
背景技术：
防弹复合材料是作战人员必不可少的生命防护装备，尤其是防弹头盔的需求逐年递增。目前，美国、欧洲等西方发达国家已装备高性能纤维复合防弹材料，我国高性能纤维复合材料的研制起步较晚，与国外相比存在一定差距。高性能纤维复合材料，多采用芳纶织物用热固性树脂进行粘合，影响高性能纤维复合材料主要有两个因素芳纶织物之间的粘结强度及热固性树脂的韧性。因此，研究提高芳纶织物之间的粘结强度的技术，对于高性能纤维复合防弹头盔及防弹板至关重要。由于目前市场上采用的芳纶复合材料多采用改性酚醛树脂，而对于树脂而言，合适的韧性及其粘结强度，对于提高芳纶复合材料，起着至关重要的作用。对于酚醛树脂体系，虽然其成型快，成本低，但其本身也具有一定的弱点，如树脂的韧性低、易发生脆性断裂，粘结强度低、耐温性差等。因此，如何改善酚醛树脂的缺点，提高树脂综合性能是改善酚醛树脂的关键。同时对于防弹复合材料而言，树脂的粘结强度必须适中，粘结强度过大易导致树脂对纤维布样束缚，使纤维“塑化”，致使产品易发生脆性断裂，而粘结强度过小，易导致弹片击穿复合材料时，布样之间的滑移，不利于子弹能力的传递，因此复合材料中的粘结强度必须适中。
发明内容
本发明的目的在于解决酚醛树脂存在的缺陷，提供一种芳纶防弹复合材料用树脂组合物制备方法，旨在提高现有芳纶防弹复合材料的防弹性能。本发明是采用如下技术方案实现技术目的的本发明提供的芳纶复合防弹材料用树脂组合物，包含以下共混组分a.酚醛树脂 25% 50%，b.聚乙烯醇缩丁醛溶液30% 60%，c.增韧剂10% 25%，d.增强剂8% 12%, e.偶联剂2% 5%，d.热稳定剂1% 5%。本发明的芳纶复合防弹材料用树脂组合物基体树脂采用酚醛树脂，树脂含量为 10% 30%。聚乙烯醇缩丁醛改性酚醛树脂溶液，它可以改善酚醛树脂的脆性，提高复合材料的力学性能，降低固化速率。本发明为了提高酚醛树脂的性能，采用聚乙烯醇缩丁醛(PVB) 进行改性，该树脂可作为安全玻璃的夹层材料，树脂挥发份< 1.5%，丁醛基70% 80%， 羟基15% 20%，酸值彡O. 01%。添加量为30% 60%。其中所述的聚乙烯醇缩丁醛溶液是将聚乙烯醇缩丁醛树脂采用乙醇进行溶解，制成10% 15%树脂溶液，制备过程如下
①分别称取聚乙烯醇缩丁醛树脂、乙醇的重量，并计算总重；②向乙醇溶液中缓慢加入聚乙烯醇缩丁醛树脂，同时不断搅拌；③待聚乙烯醇缩丁醛树脂完全溶解后，称取溶液的总重，计算两次总重的差值；④向溶液中继续添加两次差值的乙醇重量，充分混匀。合适的韧性对于提高芳纶防弹复合材料防弹性能起着至关重要的作用，它可充分改善酚醛树脂脆断，将子弹的能量充分传递，达到分散子弹能量的作用，本发明采用邻苯二甲酸二辛酯，添加量为5% 20%。对于防弹复合材料而言，树脂粘结强度必须适中，粘结强度过大易导致树脂对纤维布样束缚，使纤维“塑化”，致使产品易发生脆性断裂，而粘结强度过小，弹片击穿复合材料板时，易导致布样之间的滑移，不利于子弹能力的传递。复合材料板中的粘结强度必须适中。为了提高酚醛树脂的粘结强度，本发明采用添加合适剂量环氧树脂的方案提高酚醛树脂的粘结强度，其中环氧树脂的环氧当量160 300g/eq，挥发份彡2. 0%，添加量为8% 12%。由于芳纶纤维极性相对于树脂体系而言，其极性相对较弱，为了使得树脂体系充分附着于织物表面，充分发挥各组分自身的作用，本发明采用添加硅烷偶联剂方案，以提高树脂与纤维的亲和力，添加量为2% 5%。为了本发明的改性酚醛树脂具有耐候性能，保证材料具有良好的耐氧化性及耐高温性，以满足防弹复合材料的耐候性要求，本发明采用磷酸作为抗氧剂，添加量为1% 5%，其主要作用是磷酸与酚醛树脂反应生成的磷改性酚醛树脂在氧化性介质中具有优异的耐候性。试验证明，本发明的芳纶防弹复合材料用树脂组合物克服了现用技术的缺陷，得到了防弹性能优异的芳纶防弹复合材料。增韧剂、增强剂的添加，可明显改善酚醛树脂的柔韧性及粘结性，偶联剂的添加充分改善了织物与树脂间的附着力，从而可以有效地钝化子弹的冲击力，经打靶试验证明，采用该树脂组合物制备的芳纶防弹复合材料防弹性能优异， 安全裕度高，可明显提高作战人员的安全可靠性。
具体实施例方式本发明实施例中采用的防弹性能测试，按照美国司法部NIJ0101. 04标准进行，旨在测试采用本发明的热固性芳纶防弹复合材料用树脂组合物制成的防弹复合材料的抗弹性能。下面结合实施例，进一步说明本发明。原料芳纶织物，荷兰阿克苏公司，牌号T750，面密度460g/m2 ；聚乙烯缩丁醛(PVB)，江西省宏丰塑胶有限公司，做安全玻璃夹层材料，树脂挥发份彡I. 5 %，丁醛基75. 5 % 78. 5 %，羟基18 % 20 %，酸值 (O. 008% ；邻苯二甲酸二辛酯，连云港亿宝化工有限公司，密度O. 981 O. 986g/m3 ；环氧树脂(E51)，济南易盛有限公司，环氧当量184 210g/eq，挥发份彡2.0% ；硅烷偶联剂，丹阳市晨光偶联剂有限公司生产，牌号为KH570，化学名称为γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷；工业乙醇和磷酸，北京化学试剂公司，工业级。实施例I首先分别称取IlOg聚乙烯醇缩丁醛树脂及890g乙醇，向乙醇溶液中缓慢加入聚乙烯醇缩丁醛树脂并不断搅拌，待聚乙烯醇缩丁醛树脂完全溶解后，称取溶液的总重，计算两次总重的差值，并向溶液中继续添加两次差值的乙醇重量，充分混匀，制成11%的聚乙烯醇缩丁醛树脂溶液备用。 称取250g酚醛树脂、500g上述聚乙烯缩丁醛溶液树脂溶液、IOOg邻苯二甲酸二辛酯、IOOg环氧树脂、30g硅烷偶联剂及20g磷酸，加入烧杯中充分混匀，即得改性树脂溶液。将上述改性树脂溶液均匀的涂于芳纶织物表面，待树脂晾干后，将预浸料裁切成 300mmX 300mm正方形，并将17层布样层叠，在压力试验机上层压，设定预压压力为IMPa，连续放气3 5次后，设定压力为12MPa，模压温度为130°C，保持30min冷却取出。用uzi冲锋枪、9mm巴弹(铅心弹)按美国司法部NIJ0101.04标准进行测试。进行抗弹性能测试，其结果见表I。实施例2将实施例I中的酚醛树脂改为500g，聚乙烯缩丁醛溶液树脂溶液改为300g，其余条件与实施例I相同。用uzi冲锋枪、9mm巴弹(铅心弹)按美国司法部NIJ0101. 04标准进行测试。进行抗弹性能测试，其结果见表I。实施例3将实施例I中酚醛树脂改为300g，聚乙烯缩丁醛溶液树脂溶液改为420g，邻苯二甲酸二辛酯改为150g,环氧树脂改为80g,其余条件与实施例I相同。用uzi冲锋枪、9mm巴弹(铅心弹)按美国司法部NIJ0101.04标准进行测试。进行抗弹性能测试，其结果见表I。实施例4将实施例I中聚乙烯醇缩丁醛溶液改为400g，邻苯二甲酸二辛酯改为150g，硅烷偶联剂改为50g,磷酸改为50g,其余条件与实施例I相同。用uzi冲锋枪、9mm巴弹(铅心弹)按美国司法部NIJ0101.04标准进行测试。进行抗弹性能测试，其结果见表I。比较例I将实施例I中的酚醛树脂改为lOOOg，其它聚乙烯醇缩丁醛溶液、邻苯二甲酸二辛酯、环氧树脂、娃烧偶联剂、磷酸均改为Og,其余条件与实施例I相同,用uzi冲锋枪、9_巴弹(铅心弹)按美国司法部NIJ0101.04标准进行测试。进行抗弹性能测试，其结果见表I。比较例2将实施例I中酚醛树脂改为280g，硅烷偶联剂改为0g，其余条件与实施例I相同， 用uzi冲锋枪、9mm巴弹(铅心弹)按美国司法部NIJ0101. 04标准进行测试。进行抗弹性能测试，其结果见表I。比较例3将实施例I中的酚醛树脂改为350g，环氧树脂改为0g，其余条件与实施例I相同， 用uzi冲锋枪、9mm巴弹(铅心弹)按美国司法部NIJ0101. 04标准进行测试。进行抗弹性能测试，其结果见表I。比较例4
将实施例I中的酚醛树脂改为350g，邻苯二甲酸二辛酯改为0g，其余条件与实施例I相同，用uzi冲锋枪、9mm巴弹(铅心弹)按美国司法部NIJ0101. 04标准进行测试。进行抗弹性能测试，其结果见表I。表I制备复合材料的防弹性能对比表
权利要求
1. 一种热固性芳纶防弹复合材料用树脂组合物的制备方法，其特征在于由以下组分组成酚醛树脂25% 50%聚乙烯醇缩丁醛溶液30% 60%增韧剂10% 25%增强剂8% 12%偶联剂2% 5%热稳定剂1% 5%根据权利要求I所述的一种热固性芳纶防弹复合用材料用树脂组合物的制备方法，
2.其特征在于所述的聚乙烯醇缩丁醛溶液，添加量为30 % 60 %。
3.根据权利要求I及2所述的一种热固性芳纶防弹复合材料用树脂组合物的制备方法，其特征在于所述的聚乙烯缩丁醛溶液是将聚乙烯缩丁醛树脂采用乙醇进行溶解，制成 10% 15%的树脂溶液，制备过程如下①分别称取聚乙烯醇缩丁醛树脂、乙醇的重量，并计算总重；②向乙醇溶液中缓慢加入聚乙烯醇缩丁醛树脂，同时不断搅拌；③待聚乙烯醇缩丁醛树脂完全溶解后，称取溶液的总重，计算两次总重的差值；④向溶液中继续添加两次差值的乙醇重量，充分混匀。
4.根据权利要求3所述的聚乙烯醇缩丁醛，其特征在于聚乙烯醇缩丁醛为安全玻璃夹层材料的树脂，聚乙烯醇缩丁醛树脂挥发份< 1.5%，丁醛基70 % 80 %，羟基15 % 20%，酸值彡 O. OlVo0
5.根据权利要求I所述的一种热固性芳纶防弹复合材料用树脂组合物的制备方法，其特征在于所述的增韧剂为邻苯二甲酸二辛酯，添加量为5% 20%。
6.根据权利要求I所述的一种热固性芳纶防弹复合材料用树脂组合物制备方法，其特征在于所述的增强剂为环氧树脂，环氧当量160 300g/eq，挥发份< 2. O %，添加量为 8% 12%。
7.根据权利要求I所述的一种热固性芳纶防弹复合材料用树脂组合的物制备方法，其特征在于所述偶联剂为硅烷偶联剂，添加量为2% 5%。
8.根据权利要求I所述的一种热固性芳纶防弹复合材料用树脂组合物的制备方法，其特征在于所述的热稳定剂为磷酸，添加量为1% 5%。
9.上述权利要求I 9的任何一项所述树脂组合物在芳纶防弹复合材料领域应用。
全文摘要
本发明提供了一种热固性芳纶防弹复合材料用树脂组合物的制备方法，涉及树脂改性领域。所述的树脂组合物包含a.酚醛树脂25％～50％，b.聚乙烯醇缩丁醛溶液30％～60％，c.增韧剂10％～25％，d.增强剂8％～12％。此外采用硅烷偶联剂促进树脂与织物的相容性，提高树脂与织物间的附着力，添加量为2％～5％。并采用磷酸作为热稳定剂提高树脂的耐候性，添加量为1％～5％。并将各组分按照合适配比混合后制得改性酚醛树脂体系，制备的改性酚醛树脂韧性较高、粘结强度适中、抗老化性能优良及稳定性好等优点。经打靶试验证明，采用该树脂组合物制备的芳纶防弹复合材料防弹性能优异，安全裕度高，可明显提高作战人员的安全可靠性。
文档编号C08L63/00GK102604320SQ20121003618
公开日2012年7月25日 申请日期2012年2月17日 优先权日2012年2月17日
发明者傅丽强, 刘元坤, 刘胜, 吕攀珂, 吴中伟, 左向春, 张静, 方心灵, 梁立, 潘智勇, 王瑞岭, 白海燕, 赵耀, 高虹, 黄继庆 申请人:北京雷特新技术实业公司