[发明专利]一种轻质防爆减震织物及其制备和应用

说明书

本发明提供了一种轻质防爆减震织物的制备方法，其特征在于，包括：步骤一、以高性能纤维作为经纬纱，采用三维织造技术织造三维织物，该三维织物的经密为5根/厘米‑20根/厘米，纬密为5根/厘米‑20根/厘米；步骤二、制备醇溶胶；步骤三：将步骤一中的三维织物放入步骤二中得到的醇溶胶中，滴加氨水溶液以形成醇凝胶后，在40℃‑50℃水浴中静置6‑8小时，常压干燥得到轻质防爆减震织物，所述的轻质防爆减震织物包括三维织物以及填充于三维织物内的气凝胶。本发明兼具气凝胶的轻质防爆减震特性和三维织物强度高、整体性好的优点，在民用和军用等领域均有广泛应用需求。

技术领域

本发明属于新材料领域，特别是涉及一种轻质防爆减震织物的制备方法。

背景技术

随着社会的发展，反恐形势加剧，以及军用设备的更新升级，人们对防护领域中防爆材料的需求越来越广泛。传统的防爆材料多为石头、沙袋和黏土等硬质笨重的材料。随着材料的发展各种高强度金属也用于防爆材料，但是金属仍然具有密度高、重量大不易运输等缺陷。

近年来，一种新型材料，气凝胶材料被科学家制备出来。气凝胶是一种分散介质为气体的凝胶材料，固体相和孔隙结构均为纳米量级，由于其结构上的独特性，气凝胶表现出很多独特的性质。气凝胶具有极低的密度和超强的能量吸收能力。在爆炸高速冲击过程中，气体与孔壁碰撞引起的流动阻力以及气孔中空气分子之间的碰撞阻力会导致气孔内压力的增大，纳米级孔洞中的空气在瞬间难以逸出，导致气孔内压力增大以及能量消耗。在气凝胶爆炸过程中会产生纤维拔出和纤维断裂的现象，同时也消耗了大量的能量，纤维对气凝胶的增韧作用导致气凝胶的爆炸需要更大的内应力，从而延缓了气凝胶的爆炸使气凝胶在爆炸时需要消耗更多的能量，这就使爆炸冲击波的能量被大量消耗从而起到了装甲防护作用。

然而，由于气凝胶材料结构松散，孔隙率高，纤维之间的作用较弱，网络骨架非常脆弱，机械强度低，韧性差，在力学作用或者震动作用下容易发生破坏，严重限制了其应用领域。

发明内容

本发明所要解决的问题是克服气凝胶材料强度低、韧性差的缺陷，提供一种轻质防爆减震织物的制备和应用。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种轻质防爆减震织物的制备方法，其特征在于，包括：

步骤一、以高性能纤维作为经纬纱，采用三维织造技术织造三维织物，该三维织物的经密为5根/厘米-20根/厘米，纬密为5根/厘米-20根/厘米；

步骤二、制备醇溶胶；

步骤三：将步骤一中的三维织物放入步骤二中得到的醇溶胶中，滴加氨水溶液以形成醇凝胶后，在40℃-50℃水浴中静置6-8小时，常压干燥得到轻质防爆减震织物，所述的轻质防爆减震织物包括三维织物以及填充于三维织物内的气凝胶。

所述的步骤一中的三维织物为三维机织间隔织物，也可以采用三维针织、三维编织等含较大孔隙的三维一体织物。

优选地，所述的步骤一中的三维织造技术包括将经纱与纬纱相互交织成面纱层，再通过间隔纱相互交织，将两层面纱层捆绑成为一个整体，得到三维机织间隔织物。

优选地，所述的高性能纤维为玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维以及石英纤维等一种或者多种混杂，细度为300tex-2000tex。

优选地，所述的轻质防爆减震织物中的气凝胶的体积含量由三维间隔织物中间隔纱的高度和间距决定。进一步地，在将经纬纱相互交织形成面纱层时，在梭口打开状态下在纬向嵌入间隔片，间隔纱的高度由纬向嵌入的间隔片的高度决定。

优选地，所述的步骤二中醇溶胶的制备方法包括：将正硅酸乙酯、无水乙醇、去离子水和盐酸水溶液混合，在40-50℃条件下搅拌6-10个小时，得到醇溶胶。

优选地，所述的正硅酸乙酯、无水乙醇、去离子水和盐酸水溶液中的盐酸的摩尔比为1∶10∶(2～6)∶0.012。