一种改性芳纶织物涂层材料的制备方法

1.本发明实施例涉及个体防护技术领域，尤其涉及一种改性芳纶织物涂层材料的制备方法。


背景技术：

2.随着高性能纤维材料技术的不断发展，防弹头盔的性能也得到了不断提升。防弹头盔不仅要求有优异的防弹性能和良好的佩戴舒适性，同时还需要较小的变形避免对头部形成非贯穿性钝伤以及更轻的质量来有效提高战争中军队的快速反应能力、战斗力和防护能力。目前国内外防弹头盔普遍采用的高性能防弹纤维主要为芳纶织物，因此芳纶织物防护性能的提高对于防弹头盔具有重要的意义。
3.为了进一步提高芳纶织物的防护性能，本发明旨在研发一种改性芳纶织物涂层材料提高防弹材料在低温条件下的防护能力。
4.需要注意的是，本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因包括在本部分中就承认是现有技术。


技术实现要素：

5.本发明实施例的目的在于提供一种改性芳纶织物涂层材料的制备方法，提高防弹材料在低温条件下的防护能力，能够满足芳纶织物的防护要求。
6.本发明的技术方案如下：
7.该改性芳纶织物涂层材料的制备方法，包括：
8.步骤1，称取酚醛树脂和pbdms；
9.步骤2，将所述的pbdms溶解在酒精中并与酚醛树脂进行混合，得到 pbdms改性的酚醛树脂；
10.步骤3，将步骤2中制备的改性酚醛树脂刮涂在芳纶织物表面，晾干形成涂层，得到改性芳纶织物；
11.步骤4，将步骤3中制备的改性芳纶织物模压成型，最终得到用于防弹头盔的防弹复合材料。
12.进一步地，上述pbdms的硅硼比为26-28:1。
13.进一步地，上述pbdms的硅硼比为27.6:1。
14.进一步地，上述pbdms与酚醛树脂的质量比为2-4:100。
15.进一步地，上述步骤3中，每平方米芳纶织物上刮涂的改性酚醛树脂的质量为10g-60g，每平方米芳纶织物的质量为310-360g。
16.进一步地，上述步骤4中，改性芳纶织物模压成型中改性芳纶织物层数为19-21。
17.本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
18.1)本发明提供的一种改性芳纶织物涂层材料的制备方法，由于聚硼硅氧烷在受到高速冲击或高频震动时，能够快速由具有微弱流动性的凝胶态转变为高弹态固体或玻璃态
固体，从而吸收和耗散能量，减少防护对象受到的冲击损伤；因此，pbdms该特性对酚醛树脂进行改性，随后涂覆在芳纶织物表面形成涂层，可以进一步提高芳纶织物的防护性能。
19.2)本发明提供的一种改性芳纶织物涂层材料的制备方法，制备的改性芳纶织物相较于传统芳纶织物具有更加优异的防弹性能，同时在低温
ꢀ‑
45℃及以下仍能够满足芳纶织物的防护要求。
具体实施方式
20.示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本发明将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。
21.本示例实施方式中首先提供了一种改性芳纶织物涂层材料的制备方法，将一定硅硼比(n
si
/nb)的聚硼硅氧烷(pbdms)溶解在酒精中与酚醛树脂进行混合，得到pbdms改性的酚醛树脂；然后将改性酚醛树脂按照不同质量涂覆在芳纶织物表面形成改性酚醛涂层；最后将涂覆涂层的芳纶织物模压成型，得到用于防弹头盔的芳纶织物防弹复合材料。由于聚硼硅氧烷在受到高速冲击或高频震动时，能够快速由具有微弱流动性的凝胶态转变为高弹态固体或玻璃态固体，从而吸收和耗散能量，减少防护对象受到的冲击损伤。因此，利用pbdms该特性对酚醛树脂进行改性，随后涂覆在芳纶织物表面形成涂层，可以进一步提高芳纶织物的防护性能。
22.该改性芳纶织物涂层材料的制备方法，包括：
23.步骤1，称取酚醛树脂和pbdms；
24.步骤2，将所述的pbdms溶解在酒精中并与酚醛树脂进行混合，得到 pbdms改性的酚醛树脂；
25.步骤3，将步骤2中制备的改性酚醛树脂刮涂在芳纶织物表面，晾干形成涂层，得到改性芳纶织物；
26.步骤4，将步骤3中制备的改性芳纶织物模压成型，最终得到用于防弹头盔的防弹复合材料。
27.上述pbdms的硅硼比为26-28:1。
28.上述pbdms的硅硼比为27.6:1。
29.上述pbdms与酚醛树脂的质量比为2-4:100。
30.上述步骤3中，每平方米芳纶织物上刮涂的改性酚醛树脂的质量为 10g-60g，每平方米芳纶织物的质量为310-360g。
31.上述步骤4中，改性芳纶织物模压成型中改性芳纶织物层数为19-21。
32.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
[0033][0034][0035]
实施例1
[0036]
步骤1，首先按照上表实施例1中改性酚醛树脂原料的组分比例称量酚醛树脂100g，硅硼比为27.6:1的pbdms2g；
[0037]
步骤2，将步骤1中称取的pbdms溶解在酒精中与酚醛树脂进行混合，得到pbdms改性的酚醛树脂；
[0038]
步骤3，称取步骤2中制备的改性酚醛树脂40g，将其刮涂在芳纶织物表面，晾干形成涂层，得到改性芳纶织物，改性芳纶织物每平方米克重为 340g；
[0039]
步骤4，将步骤3中制备的20层改性芳纶织物模压成型，最终得到用于防弹头盔的防弹复合材料。
[0040]
实施例2
[0041]
步骤1，首先按照上表实施例2中改性酚醛树脂原料的组分比例称量酚醛树脂100g，硅硼比为27.6:1的pbdms2g；
[0042]
步骤2，将步骤1中称取的pbdms溶解在酒精中与酚醛树脂进行混合，得到pbdms改性的酚醛树脂；
[0043]
步骤3，称取步骤2中制备的改性酚醛树脂30g，将其刮涂在芳纶织物表面，晾干形成涂层，得到改性芳纶织物，改性芳纶织物每平方米克重为 330g；
[0044]
步骤4，将步骤3中制备的20层改性芳纶织物模压成型，最终得到用于防弹头盔的防弹复合材料。
[0045]
实施例3
[0046]
步骤1，首先按照上表实施例3中改性酚醛树脂原料的组分比例称量酚醛树脂100g，硅硼比为27.6:1的pbdms2g；
[0047]
步骤2，将步骤1中称取的pbdms溶解在酒精中与酚醛树脂进行混合，得到pbdms改
性的酚醛树脂；
[0048]
步骤3，称取步骤2中制备的改性酚醛树脂20g，将其刮涂在芳纶织物表面，晾干形成涂层，得到改性芳纶织物，改性芳纶织物每平方米克重为 320g；
[0049]
步骤4，将步骤3中制备的20层改性芳纶织物模压成型，最终得到用于防弹头盔的防弹复合材料。
[0050]
实施例4
[0051]
步骤1，首先按照上表实施例4中改性酚醛树脂原料的组分比例称量酚醛树脂100g，硅硼比为27.6:1的pbdms2g；
[0052]
步骤2，将步骤1中称取的pbdms溶解在酒精中与酚醛树脂进行混合，得到pbdms改性的酚醛树脂；
[0053]
步骤3，称取步骤2中制备的改性酚醛树脂10g，将其刮涂在芳纶织物表面，晾干形成涂层，得到改性芳纶织物，改性芳纶织物每平方米克重为 310g；
[0054]
步骤4，将步骤3中制备的20层改性芳纶织物模压成型，最终得到用于防弹头盔的防弹复合材料。
[0055]
实施例5
[0056]
步骤1，首先按照上表实施例5中改性酚醛树脂原料的组分比例称量酚醛树脂100g，硅硼比为27.6:1的pbdms4g；
[0057]
步骤2，将步骤1中称取的pbdms溶解在酒精中与酚醛树脂进行混合，得到pbdms改性的酚醛树脂；
[0058]
步骤3，称取步骤2中制备的改性酚醛树脂40g，将其刮涂在芳纶织物表面，晾干形成涂层，得到改性芳纶织物，改性芳纶织物每平方米克重为 340g；
[0059]
步骤4，将步骤3中制备的20层改性芳纶织物模压成型，最终得到用于防弹头盔的防弹复合材料。；
[0060]
实施例6
[0061]
步骤1，首先按照上表实施例6中改性酚醛树脂原料的组分比例称量酚醛树脂100g，硅硼比为27.6:1的pbdms4g；
[0062]
步骤2，将步骤1中称取的pbdms溶解在酒精中与酚醛树脂进行混合，得到pbdms改性的酚醛树脂；
[0063]
步骤3，称取步骤2中制备的改性酚醛树脂30g，将其刮涂在芳纶织物表面，晾干形成涂层，得到改性芳纶织物，改性芳纶织物每平方米克重为 330g；
[0064]
步骤4，将步骤3中制备的20层改性芳纶织物模压成型，最终得到用于防弹头盔的防弹复合材料。
[0065]
实施例7
[0066]
步骤1，首先按照上表实施例7中改性酚醛树脂原料的组分比例称量酚醛树脂100g，硅硼比为27.6:1的pbdms4g；
[0067]
步骤2，将步骤1中称取的pbdms溶解在酒精中与酚醛树脂进行混合，得到pbdms改性的酚醛树脂；
[0068]
步骤3，称取步骤2中制备的改性酚醛树脂20g，将其刮涂在芳纶织物表面，晾干形成涂层，得到改性芳纶织物，改性芳纶织物每平方米克重为 320g；
[0069]
步骤4，将步骤3中制备的20层改性芳纶织物模压成型，最终得到用于防弹头盔的防弹复合材料。
[0070]
实施例8
[0071]
步骤1，首先按照上表实施例8中改性酚醛树脂原料的组分比例称量酚醛树脂100g，硅硼比为27.6:1的pbdms4g；
[0072]
步骤2，将步骤1中称取的pbdms溶解在酒精中与酚醛树脂进行混合，得到pbdms改性的酚醛树脂；
[0073]
步骤3，称取步骤2中制备的改性酚醛树脂10g，将其刮涂在芳纶织物表面，晾干形成涂层，得到改性芳纶织物，改性芳纶织物每平方米克重为 310g；
[0074]
步骤4，将步骤3中制备的20层改性芳纶织物模压成型，最终得到用于防弹头盔的防弹复合材料。
[0075]
实施例9
[0076]
步骤1，首先按照上表实施例9中改性酚醛树脂原料的组分比例称量酚醛树脂100g，硅硼比为27.6:1的pbdms4g；
[0077]
步骤2，将步骤1中称取的pbdms溶解在酒精中与酚醛树脂进行混合，得到pbdms改性的酚醛树脂；
[0078]
步骤3，称取步骤2中制备的改性酚醛树脂40g，将其刮涂在芳纶织物表面，晾干形成涂层，得到改性芳纶织物，改性芳纶织物每平方米克重为 340g；
[0079]
步骤4，将步骤3中制备的19层改性芳纶织物模压成型，最终得到用于防弹头盔的防弹复合材料。
[0080]
实施例10
[0081]
步骤1，首先按照上表实施例10中改性酚醛树脂原料的组分比例称量酚醛树脂100g，硅硼比为27.6:1的pbdms4g；
[0082]
步骤2，将步骤1中称取的pbdms溶解在酒精中与酚醛树脂进行混合，得到pbdms改性的酚醛树脂；
[0083]
步骤3，称取步骤2中制备的改性酚醛树脂40g，将其刮涂在芳纶织物表面，晾干形成涂层，得到改性芳纶织物，改性芳纶织物每平方米克重为 340g；
[0084]
步骤4，将步骤3中制备的21层改性芳纶织物模压成型，最终得到用于防弹头盔的防弹复合材料。；
[0085]
实施例11
[0086]
步骤1，首先按照上表实施例11中改性酚醛树脂原料的组分比例称量酚醛树脂100g，硅硼比为27.6:1的pbdms4g；
[0087]
步骤2，将步骤1中称取的pbdms溶解在酒精中与酚醛树脂进行混合，得到pbdms改性的酚醛树脂；
[0088]
步骤3，称取步骤2中制备的改性酚醛树脂20g，将其刮涂在芳纶织物表面，晾干形成涂层，得到改性芳纶织物，改性芳纶织物每平方米克重为 320g；
[0089]
步骤4，将步骤3中制备的19层改性芳纶织物模压成型，最终得到用于防弹头盔的防弹复合材料。
[0090]
实施例12
[0091]
步骤1，首先按照上表实施例12中改性酚醛树脂原料的组分比例称量酚醛树脂100g，硅硼比为27.6:1的pbdms4g；
[0092]
步骤2，将步骤1中称取的pbdms溶解在酒精中与酚醛树脂进行混合，得到pbdms改性的酚醛树脂；
[0093]
步骤3，称取步骤2中制备的改性酚醛树脂60g，将其刮涂在芳纶织物表面，晾干形成涂层，得到改性芳纶织物，改性芳纶织物每平方米克重为 360g；
[0094]
步骤4，将步骤3中制备的21层改性芳纶织物模压成型，最终得到用于防弹头盔的防弹复合材料。
[0095]
比较例
[0096]
将21层每平方米克重为380g的芳纶织物模压成型，得到的防弹复合材料作为比较例。
[0097]
将比较例与上述实施例1-12中制备的芳纶织物分别在常温与低温
ꢀ‑
45℃下进行防弹测试。常温条件下使用铅芯弹在5m射击距离处对芳纶织物进行射击，得到弹坑的平均凹陷深度，要求平均凹陷深度小于25mm，并且平均凹陷深度越小，说明织物的防弹性能越好。在低温-45℃条件下、靶距为5m处使用1.1g模拟破片对织物进行射击，得到其v50值，v50值越高，说明织物的防弹性能越好。部分测试结果如下：
[0098]
本发明的防弹测试结果如下表所示：
[0099][0100]
从测试结果可以发现，实施例5相较于比较例而言，在低温-45℃条件下，弹坑平均凹陷深度为8mm，明显小于比较例的21mm；而在常温条件下，平均凹陷深度为10mm，显著小于比较例的18mm，并且其v50值可达677m/s，远大于比较例的627.08m/s。说明涂覆改性酚醛树脂涂层的芳纶织物防弹性能显著提高，同时在低温下仍能够满足芳纶织物防弹测试的防护要求。
[0101]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
[0102]
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本技术旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识
或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由所附的权利要求指出。