[发明专利]一种柔性复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及防护复合材料领域，特别涉及一种柔性复合防护材料及其制备方法。

背景技术

传统的抗冲击防护材料其发展过程是由金属向非金属发展的过程，同时也是由厚重材料向轻薄复合材料过渡。但是大多数材料的抗冲击原理还是硬碰硬，以刚性碰撞来减缓或是抵抗冲击。这样的抗冲击方式很难减缓冲击物的强大动能，而这种巨大的冲击动能会给被冲击物带来巨大损害或是改变被冲击物的运动轨道。因此具有缓冲减震能力的抗冲击防护材料的研发具有重要的意义。

纳米复合材料作为一种质量优异的复合材料，近年来被大量研究，并广泛应用于各种民用或军用防护用具。目前的纳米复合防护材料方法主要采用纳米粒子分散于粘接剂或者树脂基体中，然后再喷涂或浸渍复合于高性能纤维织物，该纳米复合材料与传统的防护材料相比各方面性能均有很大提高。但是将纳米粒子分散于粘接剂或树脂中由于纳米粒子的分散不均匀，并且制备的纳米粒子浓度很小，严重影响复合材料的品质；此外，树脂的加入不仅增加了复合材料的质量，而且影响复合材料的柔软性、穿着舒适性。

发明内容

本发明的目的是针对上述纳米复合材料柔软性欠佳、质量大的问题，提供一种柔软、轻质的柔性复合材料。

本发明的另一目的是提供一种上述复合材料的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

本发明公开了一种柔性复合材料，所述复合材料包括纤维织物层以及至少一层复合于纤维织物一面或者两面的纳米叠层结构，所述纳米叠层结构包括粘接剂和纳米粒子。

所述纳米粒子的粒径为100-1000nm，优选为280-500nm，更优选为300-500nm。

所述纳米粒子和粘接剂的质量比为1∶0.3-4，优选为1∶0.5-3，更优选为1∶0.5-1，最优选为1∶0.5-0.8。

所述纳米粒子优选为微纳米硬质粒子，选自二氧化硅、二氧化锆、碳酸钙、蒙脱土、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种；所述粘接剂选自聚乙二醇200、聚乙二醇400、乙二醇、丙三醇中的至少一种。

本发明还公开了一种上述复合材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：对纤维织物进行至少一个循环的叠层喷涂处理，所述叠层喷涂处理包括步骤a-c，a.先在纤维织物上喷涂粘接剂，b.将纳米悬浮液均匀的喷涂于经过步骤a处理的纤维织物上，c.对步骤b处理的纤维织物进行真空脱溶剂处理；经过上述叠层喷涂处理后，采用真空压制获得所述柔性复合材料。

优选的，所述方法还包括在叠层喷涂处理前对纳米粒子进行表面改性处理，然后分散于溶剂，制成悬浮液。

所述真空压制的条件为，真空度优选为0.06-0.1兆帕，更优选为0.07-0.09兆帕，真空压制时间优选为1-10h，更优选为3-5h。

由于采用以上技术方案，本发明的有益效果在于：

本发明提供的柔性复合材料以纤维织物为主体，加以微纳米粒子和有机粘接剂协同作用改善高性能纤维织物的吸能，具有质量轻、柔软、容易变形、易于加工等优点。本发明的方法，解决了纳米粒子在粘接剂体系中的均匀分散问题，进而提高了复合材料的品质。本发明提供的复合材料特别适用于军事及警察安全部门防护产品、柔性装甲制品；也可以应用于民用领域，如防护用品包括运动防护(击剑运动等)、工业人员防护(装修、建筑等)、摩托车赛车手的防护、出租车司机等特殊职业人群以及作为包装材料、减震缓冲零部件等。

附图说明

图1是本发明实施例中以类球形粒子为例的单面单层纳米叠层结构的柔性复合材料结构示意图，图中1为纤维织物，2粘接剂，3为纳米粒子；

图2是本发明实施例中以类球形粒子为例的两面单层纳米叠层结构的柔性复合材料结构示意图，图中1为纤维织物，2粘接剂，3为纳米粒子；

图3是本发明实施例中以类球形粒子为例的两面多层纳米叠层结构的柔性复合材料结构示意图，图中1为纤维织物，2粘接剂，3为纳米粒子；

图4是本发明实施例中以类球形粒子为例的单面多层纳米叠层结构的柔性复合材料结构示意图，图中1为纤维织物，2粘接剂，3为纳米粒子。

具体实施方式