[发明专利]液体防护材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及防弹防护技术领域，特别涉及一种液体防护材料及其制备方法。

背景技术

剪切增稠液体(shear thickening fluid,简称STF)，是一种新型功能材料，在正常状态下是略微粘稠的液体。当受到冲击作用时，由于流体力学克服粒子间的排斥力作用而生成一种亚稳态的“粒子簇”，这些“粒子簇”随流体力学力的增大而长大，其被分散介质分开而使得体系体积变大，宏观表现为表观粘度急剧增加，甚至非连续升高，呈现出固体的抗冲击性能；而当冲击力减小之后，又迅速恢复到原来的柔性状态，此过程具有可逆性。

利用STF液体与高性能纤维防护织物复合制备成的液体防弹、访刺材料，具有质轻、柔韧性好、体积小等优点，能够有效突破现有防护材料坚硬笨重的局限，并可以为人体更多需要灵活运动的部位提供保护，而不影响其活动。液体防弹衣的成功开发，不但可以在很大程度上改善现有防护材料所存在的问题，为士兵、警察以及保安等高危作业人群的生命安全提供更加有力的保护，更可大幅度提升国防现代化水准。要开发具有优异防护性能的液体防护服，其关键技术问题以及难点不仅在于STF的制备，而且还要掌握STF在防弹基体织物中均匀、稳定且连续分布的技术。

目前大多研究主要将STF液体通过浸渍涂敷等方法与高性能纤维防护织物进行复合制备复合防护材料，然后再将这种复合材料进行多层叠加从而制得新型防护材料。如果STF与高性能防护织物仅靠简单的浸渍方式复合，防护织物在使用过程中，由于STF具有流动性，在受到重力作用时，极有可能向下流动，从而造成织物上下防护性能具有较大差异，严重影响其使用性能，且两者之间的相容性和稳定性均较差。另外，防护织物表面的STF液体因吸附、渗透等因素导致STF液体组成比例不容易控制，影响材料的防护性能。浸渍方式所需时间较长，STF液体的剪切增稠特性在浸渍过程中容易发生组成变化而影响其防护性能的发挥。

发明内容

本发明旨在克服现有液体防护材料中，STF液体与防护织物之间相容性和稳定性差，防护性能不佳的技术缺陷，提高STF液体与防护织物的相容性和稳定性，同时解决因STF具有流动性，在受到重力作用时，容易向下流动，从而造成织物上下防护性能具有较大差异的技术问题，提高液体防护材料的整体防护性能。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一方面，提供一种液体防护材料，包括：剪切增稠液体、防护织物、以及带胶布；所述防护织物具有三维夹芯结构，所述防护织物具有腔体，所述剪切增稠液体设置于所述腔体内；所述防护织物通过所述带胶布密封。

优选的，所述剪切增稠液体包括和悬浮在所述溶剂中的纳米二氧化硅；以所述剪切增稠液体的质量百分比为基准，所述纳米二氧化硅的质量百分比为30％～80％；所述纳米二氧化硅的粒径为100nm～900nm。

优选的，所述溶剂选自乙二醇或聚乙二醇中的至少一种。

优选的，所述液体防护材料还包括与所述防护织物叠加的纤维材料层。

优选的，所述防护织物由纤维材料通过三维机织技术编织得到。

优选的，所述纤维材料选自超高分子量聚乙烯纤维、聚芳酰胺纤维、聚对苯二甲酰对苯二胺(KEVLAR)纤维或聚对苯撑苯并双噁唑(PBO)纤维中的至少一种。

优选的，所述带胶布由编织布与热熔胶膜复合得到。

优选的，所述编织布的强度大于10克/旦、模量大于200克/旦。

优选的，所述热熔胶膜的厚度为0.04～0.25mm。

优选的，所述热熔胶膜的材质选自热塑性聚氨酯、聚酰胺、聚醋酸乙烯酯或聚氯乙烯中的至少一种。

优选的，所述编织布的材质选自尼龙、涤纶、锦纶、芳纶、腈纶、聚乙烯纤维或碳纤维中的至少一种。

优选的，所述带胶布由编织布与热熔胶膜通过热滚压的方式复合得到。

另一方面，提供一种液体防护材料的制备方法，步骤包括：

(1)在110～200℃的温度下将带胶布贴合防护织物的两侧，所述防护织物具有三维夹芯结构，所述防护织物具有腔体；

(2)按设计形状裁剪后，将所述防护织物的三面热熔封闭，使所述防护织物形成袋状；

(3)向所述腔体内注入剪切增稠液体，再用所述带胶布封口，使所述防护织物密封，得到液体防护材料。