[发明专利]一种防弹复合纤维材料及其制备方法

权利要求书

1.一种防弹复合纤维材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）制备鞘成分：所述鞘成分为以下两种溶液中的一种：

(a) 10~25 wt%的聚酮溶液：将重均分子量≥5x10⁴ Da的干燥聚酮与六氟异丙醇混合，溶胀6~24 h后，氮气保护下机械搅拌而得；

(b) 10~25wt%的聚丙烯腈溶液：将重均分子量≥5x10⁴ Da的干燥聚丙烯腈与N,N’-二甲基甲酰胺、N,N’-二甲基乙酰胺或二甲基亚砜中的一种混合，溶胀6~24 h后，氮气保护下机械搅拌而得；

（2）制备芯成分：

所述芯成分由改性纳米粒子溶液与富勒烯分散液中的至少一种和聚乙二醇组成，其中：

所述改性纳米粒子溶液的制备方法为：干燥纳米二氧化硅或碳酸钙粉末分散于N-甲基吡咯烷酮或0.05%聚丙烯酸钠水溶液中，再加入干燥纳米二氧化硅或碳酸钙粉末质量1~5%的硅烷偶联剂，超声波震荡10~20 min；

所述富勒烯分散液的制备方法为：将表面接枝有糠醇、丙烯酸、马来酸或糠酸的富勒烯分散于丙酮或丁酮中，机械搅拌20 min，使之分散均匀；

除溶剂外的芯成分中，改性纳米粒子和/或表面接枝有糠醇、丙烯酸、马来酸或糠酸的富勒烯的质量分数为20~60%，余量为聚乙二醇；

所述聚乙二醇的聚合度为100~800；

所述芯成分中溶剂的含量为60~80wt%；

（3）将步骤（1）制得的鞘成分和步骤（2）制得的芯成分，同轴静电纺丝，控制鞘、芯成分中除溶剂外的有效成分的质量比为（55~80）：（45~20），同轴静电纺丝中聚合物溶液的质量分数为55~80%，剪切增稠流体的质量分数为20~45%，电压10~25 kV，收集器到喷头的距离为10~30 cm，以导电性平板收集器收集喷出的液体细流，形成纤维网；

（4）将N层机织布与N-1层所述纤维网交替叠合，制备出高性能的防弹复合纤维材料，其中所述机织布为芳纶1414机织布或超高分子量聚乙烯纤维机织布，其单位面积质量为100~200 g/m²，所述机织布与纤维网之间采用聚丙烯酸涂层树脂作为粘合剂进行粘合。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，表面接枝有糠醇的富勒烯的制备方法为：将富勒烯与糠醇按摩尔分数比1:10~1:50，在100~180℃、氮气保护下反应8~16 h，以丙酮或丁酮洗涤产物3~5次，除去未反应的糠醇，60~80℃真空干燥6~10 h得到产物。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，表面接枝有糠酸、丙烯酸或马来酸的富勒烯的制备方法为：将富勒烯与糠酸、丙烯酸或马来酸按摩尔分数比1:10~1:50，在100~180℃、氮气保护下反应8~16 h，得到糠酸、丙烯酸或马来酸接枝富勒烯，以丙酮或丁酮洗涤产物3~5次，除去未反应的酸，60~80℃真空干燥6~10 h得到产物。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述纳米二氧化硅或碳酸钙粉末的纯度为95%以上、粒径为8~100 nm。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述纳米二氧化硅或碳酸钙粉末的粒径为10~80 nm。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述芯成分中，改性纳米粒子和/或接枝有糠醇、丙烯酸、马来酸或糠酸的富勒烯的质量分数为25~40%，余量为聚乙二醇；所述聚乙二醇的聚合度为200~600。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述纤维网的单位面积质量为20~100g/m²。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述纤维网的单位面积质量为30~80g/m²。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述机织布的织物结构为平纹或斜纹。