本發明涉及一種超輕防彈布及其制備方法，屬于紡織材料與防護材料技術領域。

背景技術：

和平與發展是當今世界發展的主題，但仍然存在大量的偶然不和平因素。執勤、作戰、消防人員在時刻保衛著國家安全和保障社會穩定的過程中，付出了大量的辛苦和汗水。在一些動蕩地區、消防場合以及特殊的執勤場合，為防止隨時而來的小規模爆炸、槍擊等事故發生，執勤人員需要全天候穿戴防彈衣，以保證生命安全。

眾所周知，防彈衣用于防護彈頭或彈片對人體的傷害。傳統的防彈衣主要由衣套和防彈層兩部分組成，衣套為常用織物，防彈層用于防護低速彈頭或彈片對人體的傷害，多采用金屬、陶瓷片、玻璃鋼、尼龍、凱夫拉、超高分子量聚乙烯纖維、液體防護材料等材料，以插板形式為主，構成單一或復合型防護結構，這種防彈衣體積笨重，極大的限制了穿配人員的運動能力，且穿著舒適性極差，非常不適用于全天候穿戴；與此同時，含有插板結構的防彈衣，在遭遇火災、高溫等復雜作戰情況下，往往對作戰人員的安全逃生造成消極且致命影響。

如何在最大程度保障執勤、作戰、消防人員的人身安全的基礎上，保障和改善人員的工作環境質量，是防彈衣發展必須解決的主要矛盾，也是現代作戰、執勤、消防防護中所面臨的熱點問題，這對防彈衣提出了輕便、多功能性的需求。除此之外，超輕且具有多種功能性的防彈衣，也是眾多企業家、政客、明星人員、動蕩地區工作人員的需求熱點，這進一步揭示了軍用及軍民兩用防彈衣的需求和發展方向。因此，發明一款超輕防彈布，具有極大的軍事意義與社會意義。

技術實現要素：

本發明的目的是為了解決常規防彈布笨重、功能性差的問題，而提供的一種超輕防彈布及其制備方法。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的。

一種超輕防彈布，其各組分所占質量百分比如下：

一種超輕防彈布的制備方法，具體步驟如下：

步驟一、以改性碳纖維長絲為中心芯線，以改性超高分子量聚乙烯為中間包覆層，以醋酸纖維為外包覆層，制備包芯紗；

所述改性碳纖維長絲、改性超高分子量聚乙烯、醋酸纖維質量比為(10～30)：(5～30)：(5～15)；

所述中間包覆層纖維和中心芯線的螺旋夾角為15°～25°，外包覆層纖維和中心芯線的螺旋夾角為55°～85°；

所述改性碳纖維長絲制備方法為：將碳纖維長絲置于N-甲基吡咯烷酮溶液中，按照1.02:1的摩爾比加入對苯二胺、均苯四甲酸二酐，100～170℃反應0.5～8小時后，取出，繼而于100～300℃下干燥0.5～15小時，制得改性碳纖維長絲；

所述改性超高分子量聚乙烯制備方法為：將超高分子量聚乙烯在5～20℃的濃硫酸溶液中浸漬10～80秒后取出，清水洗滌干燥后，置于氧化石墨烯溶液中，浸漬1～10分鐘后，取出干燥，繼而置于80～300℃乙醇蒸汽中，10～200分鐘后，取出干燥，即得改性超高分子量聚乙烯；

步驟二、以改性芳綸1414、改性超高分子量聚乙烯、石墨烯纖維、醋酸纖維按照的質量比(10～40)：(3～37)：(5～25)：(3～22)混紡，制得混紡紗；

所述改性芳綸1414制備方法為：將芳綸1414用N,N-二甲基乙酰胺溶液進行潤濕后，50～150℃處理1～30分鐘，清水洗滌后進行干燥，繼而置于氧化石墨烯溶液中，浸漬2～15分鐘后，取出干燥，繼而置于80～300℃乙醇蒸汽中，10～150分鐘后，取出干燥，即得改性芳綸1414；

步驟三、將步驟一所制備的包芯紗與步驟二所制備的混紡紗，經紗按1根包芯紗配1根混紡紗的順序排列，緯紗按1根包芯紗配2根混紡紗的順序排列，織成布，即得超輕防彈布。

有益效果

1、一種超輕防彈布，采用全高分子改性材料，引入碳纖維骨架設計，強度高，韌性強，抗沖擊性好，可有效抵抗低速子彈、炸彈破片等對的穿透，保護人體安全；

2、一種超輕防彈布，不含任何金屬結構件，質量輕，質地柔軟，吸濕排汗性好，舒適性好，與皮膚接觸無任何毒害作用，且在高溫環境下不燃燒、無滴落，耐強酸、強堿、有機溶劑等侵蝕，功能性優異，適合用做防彈衣、防彈背心布料，且能夠在高低溫、酸堿等任何環境下使用，大大解決了傳統防彈布的笨重與功能性差等問題；

3、一種超輕防彈布的制備方法，工藝簡單，生產過程無三廢排放，適合工廠操作，并能適應大規模工業化生產，具有顯著的經濟效益與社會效益。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明做詳細說明。

實施例1

一種超輕防彈布，其各組分所占質量百分比如下：

將10kg碳纖維長絲置于盛有50升N-甲基吡咯烷酮溶液的反應釜中，按照摩爾比，加入30g對苯二胺、62g均苯四甲酸二酐，150℃反應4小時后，取出，繼而于180℃下干燥8小時，制得10.07kg改性碳纖維長絲；

將35kg超高分子量聚乙烯纖維在10℃的濃硫酸溶液中浸漬12秒后取出，清水洗滌、干燥后，置于氧化石墨烯溶液中，浸漬8分鐘后，取出干燥，繼而置于150℃乙醇蒸汽中，50分鐘后，取出干燥，制得35.15kg改性超高分子量聚乙烯；

將30kg芳綸1414用N,N-二甲基乙酰胺溶液進行潤濕后，150℃處理20分鐘，清水洗滌后進行干燥，繼而置于氧化石墨烯溶液中，浸漬10分鐘后，取出干燥，繼而置于155℃乙醇蒸汽中，60分鐘后，取出干燥，得30.12kg改性芳綸1414；

取上述制備的10.07kg改性碳纖維長絲為中心芯線，取上述制備的改性超高分子量聚乙烯20kg為中間包覆層，以10kg醋酸纖維為外包覆層，設置中間包覆層纖維和中心芯線的螺旋夾角為20°，外包覆層纖維和中心芯線的螺旋夾角為60°，制備40.07kg包芯紗；

取上述制備的30.12kg改性芳綸1414、上述制備剩余的15.15kg改性超高分子量聚乙烯、另取10kg石墨烯纖維、另取5kg醋酸纖維，混紡，制得60.27kg混紡紗；

將上述所制備的包芯紗與混紡紗，經紗按1根包芯紗配1根混紡紗的順序排列，緯紗按1根包芯紗配2根混紡紗的順序排列，織成95.26kg超輕防彈布，余料5.08kg。

所制備的超輕防彈布，經理化性能測試，不含任何金屬結構件，質量輕，質地柔軟，吸濕排汗性好，舒適性好，與皮膚接觸無任何毒害作用，且在高溫環境下不燃燒、無滴落，耐強酸、強堿、有機溶劑等侵蝕，功能性優異，適合用做防彈衣、防彈背心布料，且能夠在高低溫、酸堿等任何環境下使用；

經槍擊測試，該防彈布能防御54式7.62mm手槍或7.62mm輕型沖鋒槍子彈貫穿；經彈片毀傷測試，用一公斤TNT炸藥，在30米處，防彈布被破片貫穿率為5％，50米處，防彈布被破片貫穿率為1％，100米處，防彈布被破片貫穿率為0％。

實施例2

一種超輕防彈布，其各組分所占質量百分比如下：

將10kg碳纖維長絲置于盛有50升N-甲基吡咯烷酮溶液的反應釜中，加入30g對苯二胺、61.5g均苯四甲酸二酐，160℃反應4.2小時后，取出，繼而于185℃下干燥7.5小時，制得10.08kg改性碳纖維長絲；

將30kg超高分子量聚乙烯纖維在5℃的濃硫酸溶液中浸漬10秒后取出，清水洗滌、干燥后，置于氧化石墨烯溶液中，浸漬10分鐘后，取出干燥，繼而置于120℃乙醇蒸汽中，70分鐘后，取出干燥，制得30.13kg改性超高分子量聚乙烯；

將30kg芳綸1414用N,N-二甲基乙酰胺溶液進行潤濕后，160℃處理20分鐘，清水洗滌后進行干燥，繼而置于氧化石墨烯溶液中，浸漬10分鐘后，取出干燥，繼而置于155℃乙醇蒸汽中，60分鐘后，取出干燥，得30.11kg改性芳綸1414；

以上述制備的10.08kg改性碳纖維長絲為中心芯線，稱取上述制備的改性超高分子量聚乙烯20kg為中間包覆層，稱取10kg醋酸纖維為外包覆層，其中，中間包覆層纖維和中心芯線的螺旋夾角為20°，外包覆層纖維和中心芯線的螺旋夾角為60°，制備40.08kg包芯紗；

取上述制備的30.11kg改性芳綸1414、上述制備剩余的10.13kg改性超高分子量聚乙烯，并另稱取15kg石墨烯纖維、5kg醋酸纖維，混紡，制得60.24kg混紡紗；

將上述所制備的40.08kg包芯紗與所制備的60.24kg混紡紗，經紗按1根包芯紗配1根混紡紗的順序排列，緯紗按1根包芯紗配2根混紡紗的順序排列，織成布，即得96.27kg超輕防彈布，余料4.05kg。

所制備的超輕防彈布，經理化性能測試，不含任何金屬結構件，質量輕，質地柔軟，吸濕排汗性好，舒適性好，與皮膚接觸無任何毒害作用，且在高溫環境下不燃燒、無滴落，耐強酸、強堿、有機溶劑等侵蝕，功能性優異，適合用做防彈衣、防彈背心布料，且能夠在高低溫、酸堿等任何環境下使用；經槍擊測試，該防彈布能防御54式7.62mm手槍或7.62mm輕型沖鋒槍子彈貫穿；經彈片毀傷測試，用一公斤TNT炸藥，在30米處，防彈布被破片貫穿率為3.5％，50米處，防彈布被破片貫穿率為0.3％，100米處，防彈布被破片貫穿率為0％。