[发明专利]芳纶纳米纤维复合的单向布及其制备方法

说明书

本发明涉及一种芳纶纳米纤维复合的单向布及其制备方法。所述芳纶纳米纤维复合的单向布包括单向片层，所述单向片层包括单向排布的芳纶纤维和胶黏剂，所述胶黏剂包括芳纶纳米纤维。本发明提高了胶黏剂的粘接强度，同时改善了芳纶纤维和胶黏剂的界面性能。由本发明的芳纶纳米纤维复合的UD布经裁剪叠层复合成型制成的防弹制品，在没有大幅增加制品质量的同时提高了抗弹片冲击性能，具有更高的安全指数。

技术领域

本发明属于防弹防护技术领域，具体涉及一种芳纶纳米纤维复合的单向布及其制备方法。

背景技术

芳纶纤维是综合性能优异的有机高性能纤维，具有高强高模的力学性能，还具有耐高温、阻燃以及耐化学腐蚀等特性，广泛应用于军工防护领域。

UD布(uni-directional fabric，也称为单向织物或单向布)即单向无纬布，通常由0°和90°单向排列的纤维正交复合，用树脂涂覆并热压成型，是一种理想的承力构件。由于承力结构的要求，通常选用强度较高的纤维，如高强芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维和高强玻璃纤维等。与机织布相比，UD布具有密度较小、抗冲击强度高、柔韧性好、耐切割性好、吸收子弹与弹片、防止跳弹而产生二次伤害等众多突出优点，因而具有广阔的应用前景。

国内外主要有三种提升UD布的防弹性能V50的途径：一是提高芳纶纤维的强度，超高强度芳纶纤维(28g/d以上)通常采用加入第三单体的方式进行聚合纺丝，生产难度较高，在成本上是普通强度芳纶纤维(23g/d)的2-3倍，经济性较差；二是先进的UD加工工艺，但高精度的设备成本也是普通设备的10倍以上；三是进行第三组份的复合，如氧化铝、石墨烯等无机材料，但是制品较硬，舒适度较差。

发明内容

为了提高防弹制品的抗弹片冲击性能，本发明提供了一种芳纶纳米纤维复合的UD布及其制备方法。本发明中，芳纶纳米纤维作为胶黏剂的添加剂，起到了增强树脂体系和活化两相界面的作用，在没有大幅增加制品质量的同时提升防弹安全指数。

具体而言，本发明提供一种芳纶纳米纤维复合的单向布，所述芳纶纳米纤维复合的单向布包括单向片层，所述单向片层包括单向排布的芳纶纤维和胶黏剂，所述胶黏剂包括芳纶纳米纤维。

在一个或多个实施方案中，所述芳纶纤维占所述芳纶纳米纤维复合的单向布的质量分数为75-85％。

在一个或多个实施方案中，所述胶黏剂占所述芳纶纳米纤维复合的单向布的质量分数为15-25％。

在一个或多个实施方案中，所述芳纶纳米纤维在所述胶黏剂中的质量分数为5-50％。

在一个或多个实施方案中，所述芳纶纳米纤维的直径为5-200nm，优选为10-100nm，进一步优选为20-50nm。

在一个或多个实施方案中，所述芳纶纳米纤维的长度为5-100μm，优选为5-50μm，进一步优选为10-30μm。

在一个或多个实施方案中，所述芳纶纤维的纤度为500-2000D，优选为800-1000D。

在一个或多个实施方案中，所述芳纶纤维的拉伸强度大于等于23g/d，初始模量大于等于90GPa，断裂伸长率大于等于3％。

在一个或多个实施方案中，所述芳纶纤维为对位芳纶纤维和/或杂环芳纶纤维，优选为对位芳纶纤维。

在一个或多个实施方案中，所述芳纶纳米纤维为对位芳纶纳米纤维和/或杂环芳纶纳米纤维，优选为对位芳纶纳米纤维。

在一个或多个实施方案中，所述芳纶纳米纤维复合的单向布包括至少两个单向片层，优选地，相邻的两个单向片层的芳纶纤维排布方向之间的夹角为90±10°，优选地，所述芳纶纳米纤维复合的单向布包括35-65层单向片层。