[发明专利]表面改性凯夫拉纤维及其制备方法和用途

说明书

本发明提供一种表面改性凯夫拉纤维及其制备方法和用途，包括以下步骤：(1)先将凯夫拉纤维剪切成纤维段；(2)二氯甲烷作为溶剂，三甲基氯硅烷作为改性试剂，与剪切后的凯夫拉纤维水浴搅拌；(3)水浴搅拌结束后，于室温中静置30min，二氯甲烷清洗5次，在红外干燥箱中干燥6h，使纤维表面残留的溶剂完全挥发得到表面改性凯夫拉纤维。本发明获得的表面改性凯夫拉纤维，作为制备仿生俘弹的材料。本发明使用三甲基氯硅烷对凯夫拉纤维进行改性处理。与改性前的凯夫拉相比，三甲基氯硅烷改性后的凯夫拉表面含有硅元素，改性后纤维表面硅元素以C‑Si‑N形式存在；改性后的表面粗糙度升高5.6％。

技术领域

本发明涉及俘弹材料技术领域，具体涉及一种表面改性凯夫拉纤维及其制备方法和用途。

背景技术

在俘弹材料中，凯夫拉纤维一般出现在纤维编织层及纤维增强树脂层中。但是，凯夫拉纤维表面活性低，浸润性差，与基体间结合不紧密，从而影响了整个复合材料的力学性能。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种表面改性凯夫拉纤维及其制备方法和用途，通过加入三甲基氯硅烷，在凯夫拉纤维表面引入三甲基氯硅基，提高其表面活性，使其更易于与其他材料粘合在一起，提高俘弹材料性能。

具体技术方案为：

表面改性凯夫拉纤维的制备方法，包括以下步骤：

(1)先将凯夫拉纤维剪切成纤维段；

(2)二氯甲烷作为溶剂，三甲基氯硅烷作为改性试剂，与剪切后的凯夫拉纤维水浴搅拌；

(3)水浴搅拌结束后，于室温中静置30min，二氯甲烷清洗5次，在红外干燥箱中干燥6h，使纤维表面残留的溶剂完全挥发得到表面改性凯夫拉纤维。

步骤(1)将凯夫拉纤维剪切成3mm长的纤维段。

步骤(2)在35℃下水浴，搅拌的转子转速为310r/min，搅拌时间4h～12h。

本发明通过加入三甲基氯硅烷，在凯夫拉纤维表面引入三甲基硅基，三甲基硅基不稳定，C-Si键不稳定，易被氧化分解，最终三甲基硅基在凯夫拉表面转变为SiO₂。

由于凯夫拉纤维表面无活性基团，与其他材料结合能力差，使用三甲基氯硅烷对凯夫拉纤维进行改性。使用视频显微镜、傅里叶红外仪、扫描电子显微镜对改性后的凯夫拉纤维进行表征，发现经过三甲基氯硅烷改性后的凯夫拉纤维表面粗糙度提高，且存在本身不存在的基团。这一结果表明对凯夫拉纤维进行处理是有效果的。

本发明获得的表面改性凯夫拉纤维，作为制备仿生俘弹的材料。

本发明还提供一种仿生俘弹材料，包括正面和背板，所述的正面采用聚氨酯泡沫材料，背板采用凯夫拉纤维增强树脂，所述的凯夫拉纤维增强树脂为上述的表面改性凯夫拉纤维和树脂组成。

进一步的，所述的正面包括六层，依次为第一层聚氨酯软泡沫，第二层至第六层采用硬度不断增加的聚氨酯硬泡沫；第七层为背板，采用凯夫拉纤维增强树脂，七层材料通过热固性树脂粘结在一起。

聚氨酯泡沫部分的主要功能是俘获弹丸，包括铅弹、钢珠及塑料弹。纤维增强树脂层主要承担防护作用，塑料弹及铅弹通常会停留在聚氨酯泡沫层，钢珠会击穿聚氨酯泡沫层而无法击穿凯夫拉纤维增强树脂层。