抗冲击柔性防护材料及其制备方法与流程

1.本发明涉及一种防护材料，具体涉及一种抗冲击柔性防护材料及其制备方法。


背景技术：

2.柔性防护材料是近年来防护领域研究的热点，由于现代作战方式的多样化以及个体防护意识和要求的提高，亟需一种具有优异防护能力且舒适轻便的柔性防护材料。传统的金属插板、陶瓷插板、金属插板与高性能纤维复合、热固性树脂与高性能纤维复合等防护材料密度较大、可弯折性差，不能满足柔性防护的要求。近年来，发泡塑料、剪切增稠流体由于其独特的性能，已逐渐成为柔性防护材料的主要研究对象，此类材料常通过与高性能纤维复合来实现柔性防护。然而，发泡塑料由于其基于多孔结构的缓冲防护机理，使用时厚度通常较大，这限制了其在个体防护方面的应用。剪切增稠流体通常为分散相粒子与介质相组成的悬浮体系，常态下液体形式使其不易携带与穿戴；另一方面，使用过程中对悬浮体系的稳定性要求高，长期放置可能出现分层现象；此外，悬浮液与纤维复合时可能出现粒子脱落纤维表面的问题；以上问题均会导致其防护性能大大降低。现有柔性抗冲防护材料中仍主要以鳞片状钢板嵌入纤维布、剪切增稠流体与纤维布复合材料为主。
3.水凝胶是一类极为亲水的三维网络结构凝胶，它在水中迅速溶胀并在此溶胀状态可以保持大量体积的水而不溶解，具有可拉伸、高强韧、高耗能等特性。以往研究的水凝胶，大多拉伸性较好但强度和模量较低。部分高强高模水凝胶却表现脆性，不能满足应变需求。因此，通过对水凝胶网络结构设计，制备一种高强高模高韧的可拉伸水凝胶具有一定挑战。
4.中国专利cn110746614a公开了一种抗冲击的高强度物理水凝胶的制备方法及其应用，其结构为可聚合的带电荷单体与中性高分子聚合物相互交联形成的三维网络，其特征在于，三维网状结构中含有金属离子。但是该专利未公开如何将所制备的水凝胶用于柔性防护材料中；且通过加入金属离子发生盐析效应而改变性能，该方法容易受到环境的影响，因此对生产设备要求高；在制备过程中需要进行低温冷冻，进一步提高对生产设备的要求，增加了生产成本。
5.中国专利cn103435951a公开了一种纳米复合高分子双网络水凝胶及其制备方法，制备步骤如下：先将第一网络单体、交联剂和引发剂溶解于含纳米粒子水分散液中，将得到的混合溶液倒入模具中加热聚合，得到第一网络水凝胶。将第二网络单体、交联剂和引发剂溶解于水中，再将第一网络水凝胶放入该溶液中，溶胀24小时，然后加热聚合，得到高强度纳米复合高分子双网络水凝胶。其通过纳米增强，提高了双网络水凝胶的压缩强度(90％应变下10～30mpa)，且能保持较高拉伸强度(0.1～0.6mpa)，但与柔性防护所需水凝胶材料的高强高模仍有一定差距，不适于防护领域，尤其是军事防护领域的应用。


技术实现要素：

6.本发明的目的就是为了解决上述问题至少其一而提供一种抗冲击柔性防护材料及其制备方法，实现了一种抗冲击、可弯折、高耗能的柔性复合材料的制备，相较于现有材
料其具有面密度低、易制备、性能稳定、便携、易穿戴等优点。
7.本发明的目的通过以下技术方案实现：
8.本发明第一方面公开了一种抗冲击柔性防护材料的制备方法，包括如下步骤：
9.s1：将高性能纤维布进行表面修饰改性处理，得到改性高性能纤维布；
10.s2：将步骤s1得到的改性高性能纤维布清洗干燥；
11.s3：将反应单体、交联剂和引发剂加入到溶剂中，并搅拌至完全溶解，得到水凝胶预聚液；
12.s4：将步骤s2得到的改性高性能纤维布置于模具中，并将步骤s3得到的水凝胶预聚液注入模具，静置至改性高性能纤维布完全浸湿后，加热引发聚合反应，得到水凝胶/纤维布复合材料或有机凝胶/纤维布复合材料；
13.s5：将步骤s4得到的水凝胶/纤维布复合材料或有机凝胶/纤维布复合材料置于清洗液中浸泡，置换溶剂，置换完全后得到所述的抗冲击柔性防护材料。
14.优选地，步骤s1中所述的高性能纤维布为超高分子量聚乙烯纤维编织布、超高分子量聚乙烯纤维单向布、凯夫拉纤维编织布或碳纤维布。
15.优选地，步骤s1中所述的表面修饰改性处理为化学试剂处理法、紫外辐照接枝法、等离子体辐照法或高能射线辐照法。高性能纤维布经表面修饰后获得表面亲水性，一方面可提高材料制备过程中水凝胶预聚液在高性能纤维布上的浸润性，另一方面高性能纤维布表面的酰胺基团可与水凝胶基体间存在相互作用力，增加界面稳定性和耗能性。
16.优选地，所述的化学试剂处理法为按比例将重铬酸钾、硫酸和蒸馏水混合配制得到铬酸刻蚀液，并将高性能纤维布置于铬酸刻蚀液中处理。
17.优选地，所述的按比例将重铬酸钾、硫酸和蒸馏水混合为按7:150:12(质量比)将重铬酸钾、硫酸和蒸馏水混合。
18.优选地，所述的置于铬酸刻蚀液中处理的时间为1～2min。
19.优选地，所述的紫外辐照接枝法为将高性能纤维布在光引发剂溶液中一次浸泡，取出后在紫外光下一次辐照，随后立即置于混合溶液中二次浸泡，取出后在紫外光下二次辐照。
20.优选地，所述的光引发剂溶液由二苯甲酮、正己烷与丙酮混合得到，所述的二苯甲酮的浓度范围为0.1～0.5mol/l，所述的正己烷与丙酮的体积比为9:1～1:9。优选二苯甲酮的浓度为0.2mol/l，正己烷与丙酮的体积比为7:3。
21.优选地，所述的一次浸泡的浸泡时间为1～24h，优选为3h。
22.优选地，所述的一次辐照的紫外光照强度为1000w/h，高性能纤维布正、反辐照时间各为1～60min。优选地，高性能纤维布正、反辐照时间各为5min。
23.优选地，所述的混合溶液为丙烯酰胺/n’,n
’‑
亚甲基双丙烯酰胺的丙酮/水混合溶液，其中丙烯酰胺浓度范围为0.1～2mol/l，n’,n
’‑
亚甲基双丙烯酰胺浓度范围为0.01～0.2mol/l，丙酮与水的体积比为2:8～8:2。优选丙烯酰胺浓度为0.2mol/l，n’,n
’‑
亚甲基双丙烯酰胺浓度为0.02mol/l，丙酮与水的体积比为5:5。
24.优选地，所述的二次浸泡的浸泡时间为1～24h，优选为3h。
25.优选地，所述的二次辐照的紫外光照强度为1000w/h，高性能纤维布正、反辐照时间各为1～60min，优选为2min。
26.优选地，所述的等离子体辐照法为将高性能纤维布置于300w等离子体氧气气氛中辐照，然后立即置于2wt％硅烷偶联剂kh570的水溶液中浸泡。
27.优选地，所述的将高性能纤维布置于300w等离子体氧气气氛中辐照为将高性能纤维布在正、反面300w等离子体氧气气氛中辐照各5min。
28.优选地，所述的浸泡的时间为12h。
29.优选地，所述的高能射线辐照法为γ射线辐照法，剂量率约为92rad/s，总剂量5-30kgy。
30.紫外辐照法与化学试剂处理法相比，操作安全性更高；与等离子体辐照法相比，改性效果更优；与高能射线辐照法相比，步骤更简便且易实现；另外紫外辐照法对纤维布力学性能的损伤相对其他较小，优选采用紫外辐照法对高性能纤维布进行表面修饰改性处理。
31.优选地，步骤s2中所述的清洗干燥为将高性能纤维布经去离子水、乙醇依次浸泡冲洗后，置于60℃烘箱中干燥1～24h，优选为12h。
32.优选地，步骤s3中所述的反应单体为1-乙烯基咪唑、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、壳聚糖、丙烯酸、苯乙烯磺酸钠和甲基丙烯酰丙基三甲基氯化铵中的一种或几种，总单体浓度范围为2～8mol/l；交联剂为n’,n
’‑
亚甲基双丙烯酰胺，浓度范围为0.1～2mol％反应单体；引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵，浓度范围为0.1～2mol％反应单体；所述的溶剂为水或二甲基亚砜；所述的搅拌的温度为20～40℃，时间为5～195min。
33.优选地，步骤s4中所述的将步骤s2得到的改性高性能纤维布置于模具中，其中改性高性能纤维布的层数为1～15层。
34.优选地，步骤s4中所述的静置的时间为15min～6h；所述的加热的温度为45～75℃，时间为1～24h。
35.优选地，步骤s5中所述的清洗液为去离子水或硝酸银水溶液；所述的置换溶剂的时间为4～10天。
36.优选地，硝酸银水溶液的溶剂为去离子水，浓度为20～30g/100ml。优选硝酸银水溶液的浓度为25.48g/100ml。
37.选取去离子水或硝酸银水溶液作为清洗液根据体系而定，去离子水浸泡可诱导体系氢键产生，获得氢键增强的水凝胶材料；硝酸银溶液中银离子与壳聚糖体系的酰胺基形成离子缔合作用，可作为牺牲键以增强增韧，后再经水浸泡可将体系内未参与缔合的离子透析去掉，进一步提高水凝胶强韧性。
38.本发明第二方面公开了一种抗冲击柔性防护材料，由上述制备方法制备得到的抗冲击柔性防护材料。
39.本发明制备得到的水凝胶由于其具有离子缔合、氢键和结晶等能量耗散机制和纳/微米纤维、取向分子链等使其表现高模高强的结构，因而其具有高强韧、高耗能等优势，并具有杨氏模量高、断裂强度高、韧性好的特性，通常高强韧高耗能水凝胶的模量范围在20～150mpa，强度范围在5～50mpa，耗散能量范围为10～200mj/m3；进而本发明最终制备得到的复合材料也具有相应的良好性能。
40.水凝胶具有多尺度网络结构，包括分子尺度的结构以及相分离尺度的结构，可以为水凝胶提供多级能量耗散结构，进而可以增强制备得到的复合材料在受到冲击时对能量的吸收。其中，相分离结构涉及1-乙烯基咪唑、对甲酰基苯甲酸、丙烯酸苯酯等单体中的一
种或几种参与聚合的高分子网络，相分离结构是多尺度网络结构中宏观尺度上的结构，相分离结构的存在使得水凝胶具备高强韧高耗能的特点。
41.高性能纤维布可以使该复合材料能够有效抵抗外界破坏力；高强韧高耗能水凝胶作为基体，可与纤维布产生协同作用。因而本发明制备得到的复合材料在受到破坏性损伤时，不仅存在单独的水凝胶的破裂以及纤维从高性能纤维布内的拔出断裂，同时也存在水凝胶剥离高性能纤维布表面和纤维从水凝胶基体中拔出的过程，因此通过高性能纤维布和水凝胶之间产生的协同作用可有效提高复合材料的防护性能，同时可维持材料的可变形性，两者复合得到一种具有良好柔性、抗冲击性能且性能稳定，易于储存使用的柔性抗冲击防护材料。
42.本发明基于具备能量耗散机制(高密度氢键、离子缔合、静电相互作用、结晶微区等)的高强度、高模量水凝胶，与高性能纤维存在协同增强作用，使复合材料具有抗冲击防护性能。基于水凝胶和纤维布的可变形性，复合后仍保持可弯折性，易穿戴，可应用于个体防护及其他情景下的防护。
43.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
44.1、本发明的抗冲击柔性防护材料由高强韧、高耗能的水凝胶为基体，高强高模的高性能纤维布为填料复合得到。水凝胶具有多尺度网络结构，因而具有可拉伸性、高强韧、高耗能等特性，高性能纤维布经表面修饰后具有优秀的亲水性，能够通过浇筑、固化的方式与水凝胶间复合，形成相互作用力，使本发明得到的复合材料整体处于稳定状态，具有抗冲击、可弯折、高耗能等特性，相较于现有的防护材料而言，具有面密度低、易制备、性能稳定、便携、易穿戴等优点。
45.2、本发明中所制备的水凝胶具有可拉伸性，与金属板、树脂、发泡塑料相比，更直接的实现了复合防护材料的柔性和便捷性；存在多尺度结构的多级能量耗散机制，使其具有高强、高韧特性，在材料受冲击时可耗散能量，所以，与相同面密度纯纤维织物相比，水凝胶/纤维布复合材料具有更高的防护能力；本质为含水的三维聚合物网络，故水凝胶/纤维布复合材料与金属插板、剪切增稠流体复合材料相比有着密度低、易穿戴等优点。
46.3、水凝胶材料与纤维布材料通过浇筑、固化方式进行复合，且纤维布经表面修饰后与水凝胶间形成相互作用力，使材料整体处于稳定状态，弥补了剪切增稠液体防护材料中易分相、易脱离等问题。
47.4、水凝胶/纤维布复合材料只需通过简单的溶液配制、浇筑、成型等过程即可得到，制备过程便捷简单，实用性更强。
附图说明
48.图1为未经表面改性的超高分子量聚乙烯纤维布的接触角图；
49.图2为实施例1中经表面改性后的超高分子量聚乙烯纤维布的接触角图；
50.图3为实施例1制备得到的复合材料的侧视示意图；
51.图4为实施例1制备得到的复合材料的弯折能力测试中小角度弯折能力测试示意图；
52.图5为实施例1制备得到的复合材料的弯折能力测试中中角度弯折能力测试示意图；
53.图6为实施例1制备得到的复合材料的弯折能力测试中大角度弯折能力测试示意图；
54.图7为实施例1制备得到的复合材料的抗冲击能力测试正视图；
55.图8为实施例1制备得到的复合材料的抗冲击能力测试侧视图；
56.图9为实施例2制备得到的复合材料(壳聚糖/聚丙烯酸水凝胶复合10层高性能纤维布)和20层纤维布的霍普金森杆冲击机高速压缩实验的性能对比示意图。
具体实施方式
57.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明，但绝不是对本发明的限制。
58.以下实施例中所采用的溶剂均可采用本领域技术人员常用的市售产品。
59.实施例1
60.将超高分子量聚乙烯纤维编织布置于正己烷中浸泡6h后，经去离子水、乙醇依次浸泡冲洗，后置于60℃鼓风烘箱中干燥12h，得到干净、干燥的超高分子量聚乙烯纤维编织布。本实施例采用紫外辐照接枝法对高性能纤维布进行改性，将上述得到的高性能纤维布置于0.2mol/l二苯甲酮的正己烷/丙酮(7:3vol)溶液中浸泡3h，然后取出放在功率为1000w/h的紫外光照下正、反面各辐照5min。随后立即取出并置于0.2mol/l丙烯酰胺和0.02mol/l n’,n
’‑
亚甲基双丙烯酰胺的丙酮/水(5:5vol)混合溶液中浸泡3h，浸泡完成后取出并在功率为1000w/h的紫外光照下正、反面的各辐照2min，完成超高分子量聚乙烯纤维编织布的改性。辐照结束后依次用去离子水、乙醇浸泡冲洗，置于60℃鼓风烘箱中干燥12h。
61.将制备水凝胶所需反应单体18.95ml甲基丙烯酸、1.67ml 1-乙烯基咪唑、7.850g丙烯酰胺、0.45g过硫酸钾、0.53g n’,n
’‑
亚甲基双丙烯酰胺加入到100ml二甲基亚砜溶剂中，然后在常温下搅拌1h至全部溶解，得到水凝胶预聚液。
62.将改性后的超高分子量聚乙烯纤维编织布裁剪为150mm*50mm的长方形，平铺于150mm*50mm*3mm的模具中，将水凝胶预聚液倒入模具中，静置约30min至纤维布完全浸透，然后放入65℃烘箱中加热7h固化得到有机凝胶/纤维布复合材料，将其置于去离子水中浸泡7天，每12h换水一次，得到水凝胶/纤维布复合材料。
63.如图1和图2所示，测定未改性的超高分子量聚乙烯纤维编织布以及改性后的超高分子量聚乙烯纤维编织布的接触角以判断其亲水性的变化，未改性的接触角为123.1
°
，可见表面为疏水表面，而在改性后1min内表面被完全浸湿，说明亲水性大幅提升。
64.如图3-6所示，将实施例1中制备得到的150mm*50mm*3mm的材料弯折不同角度，由图可以看出仅通过手指的按压即可以轻松弯折超过180
°
，表现出该复合材料的柔性佳。
65.如图7和图8所示，对实施例1中制备得到的抗冲击柔性防护材料进行钢珠气枪实验，采用15层纤维布合成，总厚4.5mm，在273.36m/s的速度下进行钢珠气枪实验，该复合材料能够抵挡钢珠的冲击(未击穿)，相应的吸收的能量约为104.61j。
66.对实施例1得到的6-15层纤维布复合材料的面密度进行测试，结果在0.2-0.6g/cm2之间，其中15层纤维布/水凝胶复合材料的面密度为0.54g/cm2，而15层纯高性能纤维布面密度为0.28g/cm2。
67.实施例2
68.将超高分子量聚乙烯纤维编织布置于正己烷中浸泡6h后，经去离子水、乙醇依次
浸泡冲洗，后置于60℃鼓风烘箱中干燥12h，得到干净、干燥的超高分子量聚乙烯纤维编织布。本实施例采用紫外辐照接枝法对高性能纤维布进行改性，将上述得到的高性能纤维布置于0.2mol/l二苯甲酮的正己烷/丙酮(7:3vol)溶液中浸泡3h，然后取出放在功率为1000w/h的紫外光照下正、反面各辐照5min。随后立即取出置于0.2mol/l丙烯酰胺和0.02mol/l n’,n
’‑
亚甲基双丙烯酰胺的丙酮/水(5:5vol)混合溶液中，浸泡3h，浸泡完成后取出在功率为1000w/h的紫外光照下正、反面的各辐照2min，完成超高分子量聚乙烯纤维编织布的改性。辐照结束后依次用去离子水、乙醇浸泡冲洗，置于60℃鼓风烘箱中干燥12h。
69.将反应单体5g壳聚糖、12.5g丙烯酸加入到32.5g去离子水中，剧烈搅拌3h至完全溶解后加入0.125g引发剂过硫酸铵，再次搅拌15min至其溶解，后置于离心机中以10000r/min转速进行5min离心脱气，得到水凝胶预聚液。
70.将改性后的超高分子量聚乙烯纤维编织布裁剪为30mm*40mm的长方形，平铺于30mm*40mm*5mm的模具中，将水凝胶预聚液倒入模具中，加压静置约6h至纤维布完全浸湿，后置于50℃烘箱中加热24h固化。固化完全后将其浸泡置于25.48g硝酸银、100ml去离子水配制得到的硝酸银水溶液中，避光浸泡7天后用去离子水浸泡1天，得到水凝胶/纤维布复合材料。
71.如图9所示，对实施例2中制备得到的复合材料(壳聚糖/聚丙烯酸水凝胶复合10层纤维布)和20层纤维布进行霍普金森杆冲击机高速压缩实验，由实验结果的对比图可以看出复合材料强度达到12.3mpa，纯纤维布强度仅为6.4mpa，可见得到的复合材料强度大幅上升，几乎可以达到纯纤维布强度的一倍。
72.实施例3
73.将超高分子量聚乙烯纤维编织布置于正己烷中浸泡6h后，经去离子水、乙醇依次浸泡冲洗，后置于60℃鼓风烘箱中干燥12h，得到干净、干燥的超高分子量聚乙烯纤维编织布。本实施例采用紫外辐照接枝法对高性能纤维布进行改性，将上述得到的高性能纤维布置于0.2mol/l二苯甲酮的正己烷/丙酮(7:3vol)溶液中浸泡3h，然后取出放在功率为1000w/h的紫外光照下正、反面各辐照5min。随后立即取出置于0.2mol/l丙烯酰胺和0.02mol/l n’,n
’‑
亚甲基双丙烯酰胺的丙酮/水(5:5vol)混合溶液中，浸泡3h，浸泡完成后取出在功率为1000w/h的紫外光照下正、反面的各辐照2min，完成超高分子量聚乙烯纤维编织布的改性。辐照结束后依次用去离子水、乙醇浸泡冲洗，置于60℃鼓风烘箱中干燥12h。
74.将反应单体2.68g苯乙烯磺酸钠、2.65g甲基丙烯酰丙基三甲基氯化铵，和0.0290g引发剂过硫酸铵、0.0039g n’,n
’‑
亚甲基双丙烯酰胺，并加入0.29g氯化钠作为促溶剂(破坏溶液中电荷平衡，促进单体的溶解)溶解于7.35g水中，室温下搅拌30min并在10000r/min下离心5min除气得到水凝胶预聚液。
75.将改性后的超高分子量聚乙烯纤维编织布裁剪为30mm*40mm的长方形，平铺于30mm*40mm*5mm的模具中，将水凝胶预聚液倒入模具中，静置约30min至纤维布完全浸湿，后放入50℃烘箱中加热24h固化，随后于去离子水中浸泡7天，得到水凝胶/纤维布复合材料。
76.实施例4
77.将凯夫拉纤维编织布置于正己烷中浸泡6h后，经去离子水、乙醇依次浸泡冲洗，后置于60℃鼓风烘箱中干燥12h，得到干净、干燥的凯夫拉纤维编织布。本实施例采用紫外辐照接枝法对高性能纤维布进行改性，将上述得到的高性能纤维布置于0.2mol/l二苯甲酮的
正己烷/丙酮(7:3vol)溶液中浸泡3h，然后取出放在功率为1000w/h的紫外光照下正、反面各辐照5min。随后立即取出置于0.2mol/l丙烯酰胺和0.02mol/l n’,n
’‑
亚甲基双丙烯酰胺的丙酮/水(5:5vol)混合溶液中，浸泡3h，浸泡完成后取出在功率为1000w/h的紫外光照下正、反面的各辐照2min，完成凯夫拉纤维编织布的改性。辐照结束后依次用去离子水、乙醇浸泡冲洗，置于60℃鼓风烘箱中干燥12h。
78.将制备水凝胶所需反应单体18.95ml甲基丙烯酸、1.67ml 1-乙烯基咪唑、7.850g丙烯酰胺、0.45g过硫酸钾、0.53g n’,n
’‑
亚甲基双丙烯酰胺加入到100ml二甲基亚砜溶剂中，后在常温下搅拌1h至全部溶解，得到水凝胶预聚液。
79.将改性后的凯夫拉纤维编织布裁剪为150mm*50mm的长方形，平铺于150mm*50mm*3mm的模具中，将水凝胶预聚液倒入模具中，静置约30min至纤维布完全浸透，后放入65℃烘箱中加热7h固化得到有机凝胶/纤维布复合材料，将其置于去离子水中浸泡7天，每12h换水一次，得到水凝胶/纤维布复合材料。
80.实施例5
81.将超高分子量聚乙烯纤维编织布置于正己烷中浸泡6h后，经去离子水、乙醇依次浸泡冲洗，后置于60℃鼓风烘箱中干燥12h，得到干净、干燥的超高分子量聚乙烯纤维编织布。本实施例采用等离子体辐照接枝法对高性能纤维布进行改性，将上述得到的高性能纤维布置于300w等离子体氧气气氛中辐照正、反面各5min，随后立即置于2wt％硅烷偶联剂kh-570的水溶液(醋酸调节溶液ph至3-4)中浸泡12h，得到改性后的超高分子量聚乙烯纤维编织布。随后依次经去离子水、乙醇浸泡冲洗，置于60℃鼓风烘箱中干燥12h。
82.将制备水凝胶所需反应单体18.95ml甲基丙烯酸、1.67ml 1-乙烯基咪唑、7.850g丙烯酰胺、0.45g过硫酸钾、0.53g n’,n
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亚甲基双丙烯酰胺加入到100ml二甲基亚砜溶剂中，后在常温下搅拌1h至全部溶解，得到水凝胶预聚液。
83.将改性后的超高分子量聚乙烯纤维编织布裁剪为150mm*50mm的长方形，平铺于150mm*50mm*3mm的模具中，将水凝胶预聚液倒入模具中，静置约30min至纤维布完全浸透，后放入65℃烘箱中加热7h固化得到有机凝胶/纤维布复合材料，将其置于去离子水中浸泡7天，每12h换水一次，得到水凝胶/纤维布复合材料。
84.实施例6
85.将超高分子量聚乙烯纤维编织布置于正己烷中浸泡6h后，经去离子水、乙醇依次浸泡冲洗，后置于60℃鼓风烘箱中干燥12h，得到干净、干燥的超高分子量聚乙烯纤维编织布。本实施例采用采用化学试剂处理法对高性能纤维布进行改性，按质量比7:150:12将重铬酸钾、硫酸和蒸馏水混合配制得到铬酸刻蚀液。将高性能纤维布置于刻蚀液中处理1～2min后，依次使用去离子水、乙醇浸泡冲洗，并置于60℃烘箱中真空干燥12h。
86.将制备水凝胶所需反应单体18.95ml甲基丙烯酸、1.67ml 1-乙烯基咪唑、7.850g丙烯酰胺、0.45g过硫酸钾、0.53g n’,n
’‑
亚甲基双丙烯酰胺加入到100ml二甲基亚砜溶剂中，后在常温下搅拌1h至全部溶解，得到水凝胶预聚液。
87.将改性后的超高分子量聚乙烯纤维编织布裁剪为150mm*50mm的长方形，平铺于150mm*50mm*3mm的模具中，将水凝胶预聚液倒入模具中，静置约30min至纤维布完全浸透，后放入65℃烘箱中加热7h固化得到有机凝胶/纤维布复合材料，将其置于去离子水中浸泡7天，每12h换水一次，得到水凝胶/纤维布复合材料。
88.实施例7
89.将超高分子量聚乙烯纤维编织布置于正己烷中浸泡6h后，经去离子水、乙醇依次浸泡冲洗，后置于60℃鼓风烘箱中干燥12h，得到干净、干燥的超高分子量聚乙烯纤维编织布。本实施例采用等离子体辐照接枝法对高性能纤维布进行改性，将上述得到的高性能纤维布置于300w等离子体氧气气氛中辐照正、反面各5min，随后立即置于2wt％硅烷偶联剂kh-570的水溶液(醋酸调节溶液ph至3-4)中浸泡12h，得到改性后的超高分子量聚乙烯纤维编织布。随后依次经去离子水、乙醇浸泡冲洗，置于60℃鼓风烘箱中干燥12h。
90.将反应单体5g壳聚糖、12.5g丙烯酸加入到32.5g去离子水中，剧烈搅拌3h至完全溶解后加入0.125g引发剂过硫酸铵，再次搅拌15min至其溶解，后置于离心机中以10000r/min转速进行5min离心脱气，得到水凝胶预聚液。
91.将改性后的超高分子量聚乙烯纤维编织布裁剪为30mm*40mm的长方形，平铺于30mm*40mm*5mm的模具中，将水凝胶预聚液倒入模具中，加压静置约6h至纤维布完全浸湿，后置于50℃烘箱中加热24h固化。固化完全后将其浸泡置于25.48g硝酸银、100ml去离子水配制得到的硝酸银水溶液中，避光浸泡7天，后用去离子水浸泡1天，得到水凝胶/纤维布复合材料。
92.实施例8
93.将凯夫拉纤维编织布置于正己烷中浸泡6h后，经去离子水、乙醇依次浸泡冲洗，后置于60℃鼓风烘箱中干燥12h，得到干净、干燥的凯夫拉纤维编织布。本实施例采用采用化学试剂处理法对高性能纤维布进行改性，按质量比7:150:12将重铬酸钾、硫酸和蒸馏水混合配制得到铬酸刻蚀液。将高性能纤维布置于刻蚀液中处理1～2min后，依次使用去离子水、乙醇浸泡冲洗，并置于60℃烘箱中真空干燥12h。
94.将制备水凝胶所需反应单体1.825ml甲基丙烯酸、0.1625ml 1-乙烯基咪唑、0.785g丙烯酰胺、0.045g过硫酸钾、0.053g n’,n
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亚甲基双丙烯酰胺加入到装有100ml二甲基亚砜的反应瓶中，反应瓶在常温下搅拌1h至全部溶解，得到水凝胶预聚液。
95.将改性后的凯夫拉纤维编织布裁剪为30mm*40mm的长方形，平铺于30mm*40mm*5mm的模具中，将水凝胶预聚液倒入模具中，静置约30min至将纤维布完全浸透，后放入65℃烘箱中加热7h固化得到有机凝胶/纤维布复合材料，将其置于去离子水中浸泡7天，每12h换水一次，得到水凝胶/纤维布复合材料。
96.实施例9
97.将超高分子量聚乙烯纤维编织布置于正己烷中浸泡6h后，经去离子水、乙醇依次浸泡冲洗，后置于60℃鼓风烘箱中干燥12h，得到干净、干燥的超高分子量聚乙烯纤维编织布。本实施例采用等离子体辐照接枝法对高性能纤维布进行改性，将上述得到的高性能纤维布置于300w等离子体氧气气氛中辐照正、反面各5min，随后立即置于2wt％硅烷偶联剂kh-570的水溶液(醋酸调节溶液ph至3-4)中浸泡12h，得到改性后的超高分子量聚乙烯纤维编织布。随后依次经去离子水、乙醇浸泡冲洗，置于60℃鼓风烘箱中干燥12h。
98.将反应单体2.68g苯乙烯磺酸钠、2.65g甲基丙烯酰丙基三甲基氯化铵，和0.0290g引发剂过硫酸铵、0.0039g交联剂n’,n
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亚甲基双丙烯酰胺，并加入0.29g氯化钠作为促溶剂(破坏溶液中电荷平衡，促进单体的溶解)溶解于7.35g水中，室温下搅拌30min并在10000r/min下离心5min除气得到水凝胶预聚液。
99.将改性后的超高分子量聚乙烯纤维编织布裁剪为30mm*40mm的长方形，平铺于30mm*40mm*5mm的模具中，将水凝胶预聚液倒入模具中，静置约30min至纤维布完全浸湿，后放入50℃烘箱中加热24h固化，随后于去离子水中浸泡7天，得到水凝胶/纤维布复合材料。
100.实施例10
101.将超高分子量聚乙烯纤维编织布置于正己烷中浸泡6h后，经去离子水、乙醇依次浸泡冲洗，后置于60℃鼓风烘箱中干燥12h，得到干净、干燥的超高分子量聚乙烯纤维编织布。本实施例采用等离子体辐照接枝法对高性能纤维布进行改性，将上述得到的高性能纤维布置于300w等离子体氧气气氛中辐照正、反面各5min，随后立即置于2wt％硅烷偶联剂kh-570的水溶液(醋酸调节溶液ph至3-4)中浸泡12h，得到改性后的超高分子量聚乙烯纤维编织布。后依次经去离子水、乙醇浸泡冲洗，置于60℃鼓风烘箱中干燥12h。
102.将制备水凝胶所需反应单体1.825ml甲基丙烯酸、0.1625ml 1-乙烯基咪唑、0.785g丙烯酰胺、0.045g过硫酸钾、0.053g n’,n
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亚甲基双丙烯酰胺加入到装有100ml二甲基亚砜的反应瓶中，反应瓶在常温下搅拌1h至全部溶解，得到水凝胶预聚液。
103.将改性后的超高分子量聚乙烯纤维编织布裁剪为30mm*40mm的长方形，平铺于30mm*40mm*5mm的模具中，将水凝胶预聚液倒入模具中，静置约30min至将纤维布完全浸透，后放入65℃烘箱中加热7h固化得到有机凝胶/纤维布复合材料，将其置于去离子水中浸泡7天，每12h换水一次，得到水凝胶/纤维布复合材料。
104.实施例11
105.将超高分子量聚乙烯纤维单向布置于正己烷中浸泡6h后，经去离子水、乙醇依次浸泡冲洗，后置于60℃鼓风烘箱中干燥12h，得到干净、干燥的超高分子量聚乙烯纤维单向布。本实施例采用紫外辐照接枝法对高性能纤维布进行改性，将上述得到的高性能纤维布置于0.2mol/l二苯甲酮的正己烷/丙酮(7:3vol)溶液中浸泡3h，然后取出放在功率为1000w/h的紫外光照下正、反面各辐照5min。随后立即取出并置于0.2mol/l丙烯酰胺和0.02mol/l n’,n
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亚甲基双丙烯酰胺的丙酮/水(5:5vol)混合溶液中浸泡3h，浸泡完成后取出并在功率为1000w/h的紫外光照下正、反面的各辐照2min，完成超高分子量聚乙烯纤维单向布的改性。辐照结束后依次用去离子水、乙醇浸泡冲洗，置于60℃鼓风烘箱中干燥12h。
106.将制备水凝胶所需反应单体18.95ml甲基丙烯酸、1.67ml 1-乙烯基咪唑、7.850g丙烯酰胺、0.45g过硫酸钾、0.53g n’,n
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亚甲基双丙烯酰胺加入到100ml二甲基亚砜溶剂中，然后在常温下搅拌1h至全部溶解，得到水凝胶预聚液。
107.将改性后的超高分子量聚乙烯纤维单向布裁剪为150mm*50mm的长方形，平铺于150mm*50mm*3mm的模具中，将水凝胶预聚液倒入模具中，静置约30min至纤维布完全浸透，然后放入65℃烘箱中加热7h固化得到有机凝胶/纤维布复合材料，将其置于去离子水中浸泡7天，每12h换水一次，得到水凝胶/纤维布复合材料。
108.实施例12
109.将碳纤维布置于正己烷中浸泡6h后，经去离子水、乙醇依次浸泡冲洗，后置于60℃鼓风烘箱中干燥12h，得到干净、干燥的碳纤维布。本实施例采用紫外辐照接枝法对高性能纤维布进行改性，将上述得到的高性能纤维布置于0.2mol/l二苯甲酮的正己烷/丙酮(7:3vol)溶液中浸泡3h，然后取出放在功率为1000w/h的紫外光照下正、反面各辐照5min。随后立即取出并置于0.2mol/l丙烯酰胺和0.02mol/l n’,n
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亚甲基双丙烯酰胺的丙酮/水(5:
5vol)混合溶液中浸泡3h，浸泡完成后取出并在功率为1000w/h的紫外光照下正、反面的各辐照2min，完成碳纤维布的改性。辐照结束后依次用去离子水、乙醇浸泡冲洗，置于60℃鼓风烘箱中干燥12h。
110.将制备水凝胶所需反应单体18.95ml甲基丙烯酸、1.67ml 1-乙烯基咪唑、7.850g丙烯酰胺、0.45g过硫酸钾、0.53g n’,n
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亚甲基双丙烯酰胺加入到100ml二甲基亚砜溶剂中，然后在常温下搅拌1h至全部溶解，得到水凝胶预聚液。
111.将改性后的碳纤维布裁剪为150mm*50mm的长方形，平铺于150mm*50mm*3mm的模具中，将水凝胶预聚液倒入模具中，静置约30min至纤维布完全浸透，然后放入65℃烘箱中加热7h固化得到有机凝胶/纤维布复合材料，将其置于去离子水中浸泡7天，每12h换水一次，得到水凝胶/纤维布复合材料。
112.上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。