[发明专利]一种防弹复合纤维材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种防弹复合纤维材料及其制备方法，所述方法包括：(1)制备鞘成分；(2)制备芯成分；(3)将所述鞘成分和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(55～85)：(45～15)，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10～25kV，收集器到喷头的距离为10～30cm，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层所所述纤维网交替叠合，制备出高性能的防弹复合材料。该方法制备的防弹复合材料抑制了STF的流动性，既能防止STF渗漏，又提高了材料的防弹性能、提高了防弹衣质量。

技术领域

本发明属于复合材料领域，具体涉及一种高性能的防弹复合纤维材料及其制备方法。

背景技术

随着经济、社会的高速发展，军用、警用装备技术也日益先进，其中，防弹衣是一种非常重要的个体防护装备，在保护士兵和警察的生命安全、降低伤亡程度方面具有重要的作用。其中轻质防弹衣的材料主要是芳纶1414和超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE) 机织布等。防弹衣的结构直接影响其防护性能，改变防弹衣的结构和加工方法对提高防弹衣性能有着重要的影响。

芳纶1414纤维是目前在防弹领域应用最广泛的高性能有机纤维之一，其高分子主链是由酰胺键对位连接在芳香环上的线性高聚物，分子链中的苯环使分子链间产生强烈的π-π共轭作用，同时分子间的氢键作用使分子链难以旋转，分子链不能折叠，呈伸展的刚性棒状结构，分子链之间排列紧密，因此纤维具有很高的模量和强度，具有优异的防弹性能。而构成UHMWPE纤维的聚乙烯分子链以超高的分子量和高结晶度，赋予纤维优异的物理力学性能，其比强度比芳纶1414纤维高约35%。但是，随着枪支弹药制备技术的日益进步，子弹的穿透能力日益增强，发明质量更轻、性能更为优异的防弹衣非常必要。

剪切增稠流体（STF）具有遇冲击迅速提高粘度的特征，被用于提高防弹衣的防冲击性能。如，中国发明专利公开号CN106087428A公开了一种STF浸渍对防护材料的改性方法，但未提及如何防止STF的迁移和渗漏问题。中国发明专利公开号CN109944074A公开了一种STF软体防刺织物，在三维立体结构织物的空腔内灌注剪切增稠流体，以提高防刺性能，为了防止STF泄漏，需要在织物内腔涂覆一层固化剂，技术难度很高。还如，中国发明专利公开号CN108301203 A公开了一种基于表面改性与刻蚀的二氧化硅纳米粒子剪切增稠流体的制备方法，通过对纳米粒子进行刻蚀，提高STF的剪切增稠性能。

但现有的在织物表面涂覆或浸渍STF制备防弹衣的技术因STF具有流动性、粘滞性，使其使用性能不佳，有必要进一步改进。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明拟解决的一个技术问题是提供一种具有良好防弹性能的防弹复合纤维材料的制备方法。

本发明的另一目的是提供一种上述方法制备的防弹复合纤维材料。

本发明的又一目的是提供一种由上述防弹复合纤维材料制备的复合纤维布。

为此，本发明的技术方案如下：

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：