本发明涉及防弹防刺材料技术领域，更具体地说，是涉及一种防弹防刺材料及其制造方法。
背景技术：
防弹纤维复合材料是以纤维为增强材料的树脂基复合材料，属于高强度纤维复合材料，它具有优良的物理机械性能和良好的动能吸收性能，因而具有良好的防弹性能。高强度纤维复合材料的制造方法包括以下两种：织造法和非织造法。其中，通过非织造法可得到单取向预浸带。适用于制作单取向预浸带的高强度纤维包括多种，已知超高分子量聚乙烯(简称uhmwpe)纤维适合做成单取向预浸带，这样避免了织造物中纤维交叉处应力波的反射和叠加而成的最弱点，单取向排布的预浸带更有利于纤维的能量吸收和能量耗散，因而具有比其他织物结构形式更优异的抗弹性能，但是这种非织造布防弹材料不具备防刺功能。
防刺材料分硬质防刺材料和软质防刺材料。其中，硬质防刺材料用薄层防弹钢板或金属网制成，或在织物表面浸涂热固性树脂，重量大、穿着不舒服，即便是将防弹薄层钢片通过焊接或连接起来增加可弯曲性，但穿着还是不舒服；而且防弹效果比较差。软质防弹材料，包括芳纶和/或聚乙烯短纤维针刺毡，其防刺效果一般。wo98/045662专利公开了在芳纶织物上涂层耐磨的二氧化硅粉，其防刺效果有所提高，穿着舒适性也得到提高。另外现有技术还公开了在芳纶织物上涂覆剪切增稠液的技术方案，但是其液体固着性差，不耐磨，所以不适用穿着。
综上所述，现有技术中的防弹材料的防刺效果差，而防刺材料的防弹效果差，且穿着舒适性较差；因此，如何制造既防弹又防刺的材料成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种防弹防刺材料及其制造方法，本发明提供的制造方法得到的防弹防刺材料同时具有优异的防弹性能和防刺性能，且轻质、穿着舒适。
本发明提供了一种防弹防刺材料的制造方法，包括以下步骤：
a)将高强度纤维编制成织物；所述高强度纤维的强度≥20cn/dtex，拉伸模量≥700cn/dtex；
b)将步骤a)得到的织物依次进行表面处理、浸胶、干燥和收卷，得到织物预浸料；所述浸胶的过程所用的胶为热塑性树脂基体；
c)将步骤b)得到的织物预浸料进行热压定型，冷却后得到防弹防刺材料。
优选的，步骤a)中所述高强度纤维选自芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维或pbo纤维。
优选的，所述步骤a)具体为：
将高强度纤维在织机上进行织造，得到机织物；所述机织物的面密度为150g/m2～200g/m2。
优选的，步骤b)中所述表面处理为电晕处理或等离子体处理。
优选的，步骤b)中所述浸胶的过程具体为：
将表面处理后的织物通过浸胶槽上胶，再通过一对轧辊控制含胶量≤25％，得到浸胶后的织物。
优选的，步骤b)中所述热塑性树脂基体选自聚氨酯分散体、乙烯改性丙烯酸分散体和sebs中的一种或多种。
优选的，步骤b)中所述干燥的温度为50℃～70℃。
优选的，步骤b)中所述织物预浸料的面密度为120g/m2～240g/m2。
优选的，步骤c)中所述热压定型的温度为110℃～150℃，压强为0.5mpa～1mpa。
本发明还提供了一种防弹防刺材料，由上述技术方案所述的制造方法制造而成。
本发明提供了一种防弹防刺材料的制造方法，包括以下步骤：a)将高强度纤维编制成织物；所述高强度纤维的强度≥20cn/dtex，拉伸模量≥700cn/dtex；b)将步骤a)得到的织物依次进行表面处理、浸胶、干燥和收卷，得到织物预浸料；所述浸胶的过程所用的胶为热塑性树脂基体；c)将步骤b)得到的织物预浸料进行热压定型，冷却后得到防弹防刺材料。与现有技术相比，本发明提供的制造方法以高强度纤维为原料，采用特定工艺步骤及条件，实现较好的相互作用，得到的防弹防刺材料同时具有优异的防弹性能和防刺性能，且轻质、穿着舒适。实验结果表明，本发明提供的防弹防刺材料的面密度在240g/m2以下，并且同时满足防弹防刺标准要求，能够作为防弹防刺制品的基础材料应用。
此外，本发明提供的制造方法简单，效率高且稳定性好，适合大规模生产。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种防弹防刺材料的制造方法，包括以下步骤：
a)将高强度纤维编制成织物；所述高强度纤维的强度≥20cn/dtex，拉伸模量≥700cn/dtex；
b)将步骤a)得到的织物依次进行表面处理、浸胶、干燥和收卷，得到织物预浸料；所述浸胶的过程所用的胶为热塑性树脂基体；
c)将步骤b)得到的织物预浸料进行热压定型，冷却后得到防弹防刺材料。
本发明首先将高强度纤维编制成织物。在本发明中，所述高强度纤维的强度≥20cn/dtex，优选≥25cn/dtex，更优选为≥30cn/dtex，更更优选≥35cn/dtex；所述高强度纤维的拉伸模量≥700cn/dtex，优选≥800cn/dtex，更优选≥1000cn/dtex，更更优选≥1300cn/dtex。在本发明中，所述拉伸模量也叫杨氏模量，其物理意义是：物体受拉在线形范围内(弹性范围内)产生的应力与应变的比值；所述强度具体为拉伸强度，是物体受到拉力后在弹性范围内抗变形的能力，拉伸强度＝单位长度的变形量×拉伸模量。
在本发明中，所述高强度纤维优选选自芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维或pbo纤维(聚对苯撑苯并双恶唑纤维)，更优选为超高分子量聚乙烯纤维。本发明对所述高强度纤维的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的上述芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维或pbo纤维的市售商品即可。
在本发明中，所述织物优选为机织物；机织物是由存在交叉关系的纱线构成的织物；在织机上由经纬纱按一定的规律交织而成的织物称为机织物，又称梭织物。按组成机织物的纤维种类分为纯纺织物、混纺织物和交织织物；其中，纯纺织物是指经纬用同种纤维纯纺纱线织成的织物，此种织物的性能主要体现了纤维的特点；混纺织物是指两种或两种以上不同品种的纤维混纺的纱线织成的织物；交织织物是指经纬向使用不同纤维的纱线或长丝织成的织物。按织物组织可分别称为平纹布、斜纹布和缎纹布。在本发明优选的实施例中，所述织物为机织物，具体为平纹布。
在本发明中，所述将高强度纤维编制成织物的过程优选具体为：
将高强度纤维在织机上进行织造，得到机织物。本发明对所述织机没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的整经机和多尼尔刚性剑杆织机即可。
在本发明中，所述机织物的面密度优选为150g/m2～200g/m2，更优选为170g/m2～180g/m2。
得到所述织物后，本发明将得到的织物依次进行表面处理、浸胶、干燥和收卷，得到织物预浸料。在本发明中，所述表面处理的目的是降低织物的表面能，提高浸润性，从而有利于后续浸胶过程的进行。在本发明中，所述表面处理优选为电晕处理或等离子体处理。在本发明优选的实施例中，所述表面处理为2kv的电晕处理。
在本发明中，所述浸胶的过程优选具体为：
将表面处理后的织物通过浸胶槽上胶，再通过一对轧辊控制含胶量≤25％，得到浸胶后的织物。在本发明中，所述浸胶的过程所用的胶为热塑性树脂基体；所述热塑性树脂基体优选选自聚氨酯分散体、乙烯改性丙烯酸分散体和sebs中的一种或多种，更优选为聚氨酯分散体。本发明对所述热塑性树脂基体的形式没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的分散体形式或乳液形式均可；其中，当热塑性树脂基体为乳液形式时，还可以加入固化剂、抗老化剂等辅助成分。本发明对所述热塑性树脂基体的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的上述聚氨酯分散体、乙烯改性丙烯酸分散体和sebs的市售商品即可。在本发明优选的实施例中，所述热塑性树脂基体为聚氨酯分散体，具体为聚酯型聚氨酯分散体，其含固量为30％～60％，粘度为100cps～400cps。
在本发明中，所述含胶量优选≤25％，更优选≤24％，更更优选≤23％；在本发明优选的实施例中，所述含胶量为21.7％。在本发明中，所述含胶量指胶的质量与织物质量之比。
在本发明中，所述干燥的过程优选在热甬道中进行；所述干燥的温度优选为50℃～70℃，更优选为60℃。
本发明对所述收卷的设备及过程没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的收卷设备进行收卷即可。在本发明中，所述织物预浸料的面密度优选为120g/m2～240g/m2，更优选为130g/m2～230g/m2。
得到所述织物预浸料后，本发明将得到的织物预浸料进行热压定型，冷却后得到防弹防刺材料。在本发明中，所述热压定型的温度优选为110℃～150℃，更优选为130℃；所述热压定型的压强优选为0.5mpa～1mpa，更优选为0.6mpa。
在本发明中，所述热压定型的设备优选为热压定型机，具体为平板复合机；在本发明优选的实施例中，所述热压定型的设备为带加热区和冷却区平板复合机，从而能够使织物预浸料先在加热区进行热压定型，再直接通过冷却区进行冷却，得到防弹防刺材料。
在本发明中，所述冷却的方式优选为风冷或水冷，更优选为水冷。
本发明提供的制造方法简单，效率高且稳定性好，适合大规模生产。
本发明还提供了一种防弹防刺材料，由上述技术方案所述的制造方法制造而成。本发明采用上述制造方法，以高强度纤维为原料，先得到织物，再通过在上述织物上引入热塑性树脂基体并结合热压方法，能够在制造过程中控制材料减重，从而使产品具有轻质和舒适性；并且，本发明提供的防弹防刺材料既满足了防弹标准的要求，又能满足防刺标准的要求，能够作为防弹防刺制品的基础材料应用。
本发明提供了一种防弹防刺材料的制造方法，包括以下步骤：a)将高强度纤维编制成织物；所述高强度纤维的强度≥20cn/dtex，拉伸模量≥700cn/dtex；b)将步骤a)得到的织物依次进行表面处理、浸胶、干燥和收卷，得到织物预浸料；所述浸胶的过程所用的胶为热塑性树脂基体；c)将步骤b)得到的织物预浸料进行热压定型，冷却后得到防弹防刺材料。与现有技术相比，本发明提供的制造方法以高强度纤维为原料，采用特定工艺步骤及条件，实现较好的相互作用，得到的防弹防刺材料同时具有优异的防弹性能和防刺性能，且轻质、穿着舒适。实验结果表明，本发明提供的防弹防刺材料的面密度在240g/m2以下，并且同时满足防弹防刺标准要求，能够作为防弹防刺制品的基础材料应用。
此外，本发明提供的制造方法简单，效率高且稳定性好，适合大规模生产。
为了进一步说明本发明，下面通过以下实施例进行详细说明。本发明以下实施例所用的超高分子量聚乙烯纤维400d/400f由北京同益中新材料科技股份有限公司生产，牌号为ft133，强度为36cn/dtex，拉伸模量为1350cn/dtex；所用的聚氨酯分散体由bayer公司提供，牌号为u53；所用的芳纶800d/1000f由帝人提供，牌号为twaron2040，强度为32.5cn/dtex，拉伸模量为800cn/dtex；所用的pbo纤维1000d/650f为toyobo的zylon，强度为37cn/dtex，拉伸模量为1150cn/dtex。
实施例1
(1)将超高分子量聚乙烯纤维400d/400f从纱架上退绕，退绕的纤维束依次通过整经机和多尼尔刚性剑杆织机，织造成面密度为180g/m2的机织平纹布，幅宽1.6m，长度200m。
(2)将步骤(1)得到的机织平纹布通过2kv的电晕处理，再通过浸胶槽上胶，胶料为聚氨酯分散体，上胶后的平纹布通过一对轧辊控制含胶量为21.7％；然后通过热甬道60℃干燥，最后经收卷装置收卷，得到面密度为230g/m2的平纹预浸料。
(3)将步骤(2)得到的平纹预浸料通过平板复合机在130℃、0.6mpa下热压定型，冷却后得到面密度为230g/m2的聚乙烯防弹防刺材料。
将23层实施例1提供的聚乙烯防弹防刺材料铺叠成面密度为8.05kg/m2的正交叠层；按照ga68-2008警用防刺服标准，即以24j±0.5j动能，按0°和45°刺入角有效刺入，不允许刀尖穿透防弹防刺服；按照ga141-2010警用防弹衣标准3级，即防1979年式7.62mm轻型冲锋枪发射的1951式7.62mm铅芯弹射击。测试结果满足防弹防刺要求。
实施例2
采用实施例1提供的制造方法，区别在于：采用芳纶800d/1000f代替超高分子量聚乙烯纤维400d/400f；得到面密度为240g/m2的芳纶防弹防刺材料。
将23层实施例2提供的芳纶防弹防刺材料铺叠成面密度为8.05kg/m2的正交叠层；按照ga68-2008警用防刺服标准，即以24j±0.5j动能，按0°和45°刺入角有效刺入，不允许刀尖穿透防弹防刺服；按照ga141-2010警用防弹衣标准3级，即防1979年式7.62mm轻型冲锋枪发射的1951式7.62mm铅芯弹射击。测试结果满足防弹防刺要求。
实施例3
采用实施例1提供的制造方法，区别在于：采用pbo纤维1000d/650f代替超高分子量聚乙烯纤维400d/400f；得到面密度为230g/m2的pbo防弹防刺材料。
将23层实施例3提供的pbo防弹防刺材料铺叠成面密度为8.05kg/m2的正交叠层；按照ga68-2008警用防刺服标准，即以24j±0.5j动能，按0°和45°刺入角有效刺入，不允许刀尖穿透防弹防刺服；按照ga141-2010警用防弹衣标准3级，即防1979年式7.62mm轻型冲锋枪发射的1951式7.62mm铅芯弹射击。测试结果满足防弹防刺要求。
所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
1.一种防弹防刺材料的制造方法，包括以下步骤：
a)将高强度纤维编制成织物；所述高强度纤维的强度≥20cn/dtex，拉伸模量≥700cn/dtex；
b)将步骤a)得到的织物依次进行表面处理、浸胶、干燥和收卷，得到织物预浸料；所述浸胶的过程所用的胶为热塑性树脂基体；
c)将步骤b)得到的织物预浸料进行热压定型，冷却后得到防弹防刺材料。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，步骤a)中所述高强度纤维选自芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维或pbo纤维。
3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述步骤a)具体为：
将高强度纤维在织机上进行织造，得到机织物；所述机织物的面密度为150g/m2～200g/m2。
4.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，步骤b)中所述表面处理为电晕处理或等离子体处理。
5.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，步骤b)中所述浸胶的过程具体为：
将表面处理后的织物通过浸胶槽上胶，再通过一对轧辊控制含胶量≤25％，得到浸胶后的织物。
6.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，步骤b)中所述热塑性树脂基体选自聚氨酯分散体、乙烯改性丙烯酸分散体和sebs中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，步骤b)中所述干燥的温度为50℃～70℃。
8.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，步骤b)中所述织物预浸料的面密度为120g/m2～240g/m2。
9.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，步骤c)中所述热压定型的温度为110℃～150℃，压强为0.5mpa～1mpa。
10.一种防弹防刺材料，其特征在于，由权利要求1～9任一项所述的制造方法制造而成。
技术总结