專利名稱：一種改性酚醛樹脂半浸滲芳綸纖維預(yù)浸料的制作方法
一種改性酚醛樹脂半浸滲芳綸纖維預(yù)浸料技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于裝甲防護(hù)材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及半浸滲預(yù)浸料和相關(guān)結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，涉及人體防護(hù)材料技術(shù)，特別涉及防彈頭盔用復(fù)合材料。
背景技術(shù)：
在人體防護(hù)領(lǐng)域，特別是防彈頭盔，不僅對(duì)抗彈性能有要求，而且對(duì)重量、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和高低溫環(huán)境下的適用性也有很高的要求，因此，需要使用兼具防護(hù)功能和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的高性能纖維復(fù)合材料。
芳綸纖維具有高強(qiáng)度、高模量等特點(diǎn)，因此高性能纖維防彈復(fù)合材料多采用芳綸纖維為增強(qiáng)體。酚醛樹脂具有優(yōu)良的力學(xué)性能、耐熱性能和電絕緣性，而且成型速度快，成本低，是理想的熱固性基體樹脂。但酚醛樹脂也存在韌性差、易脆裂的缺陷，不能充分發(fā)揮芳綸纖維的高強(qiáng)度和高模量特性，從而使復(fù)合材料抗彈性能降低。因此對(duì)酚醛樹脂進(jìn)行增韌改性非常重要，通過調(diào)整酚醛樹脂的韌性，調(diào)整樹脂與芳綸纖維之間的界面粘接力，提高芳綸復(fù)合材料的防彈性能。對(duì)酚醛樹脂改性的研究很多，但針對(duì)防彈復(fù)合材料特別是頭盔用防彈復(fù)合材料的改性研究卻很少。
半浸滲預(yù)浸料作為一種特殊的預(yù)浸料，與普通預(yù)浸料的主要不同是固化階段前部分纖維保持干的和未浸潰的狀態(tài) 。目前對(duì)于半預(yù)浸料的研究和應(yīng)用很少，CN 101492573A涉及熱固性樹脂體系的半浸滲預(yù)浸料，基體樹脂的浸潰率超過20%，由于樹脂浸潰率高，用該方法制備的芳綸復(fù)合材料抗彈性能不能滿足需要。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有預(yù)浸料的不足，提供一種防彈用的改性酚醛樹脂半浸滲芳綸纖維預(yù)浸料。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，利用改性劑調(diào)整酚醛樹脂的粘接強(qiáng)度和韌性；將控制量的改性酚醛樹脂與芳綸纖維織物復(fù)合，控制樹脂對(duì)芳綸纖維織物的浸潰率，制成一面是基體樹脂，另一面是芳綸纖維織物的預(yù)浸料，其中，基體樹脂部分浸潰芳綸纖維，得到改性酚醛樹脂半浸滲芳綸纖維預(yù)浸料。
本發(fā)明所涉及的改性酚醛樹脂半浸滲芳綸纖維預(yù)浸料，由改性酚醛樹脂與芳綸纖維織物組成，樹脂浸潰部分芳綸纖維，浸潰率介于5% 20%之間。
本發(fā)明所涉及的改性酚醛樹脂半浸滲芳綸纖維預(yù)浸料，由改性酚醛樹脂與芳綸纖維織物組成，樹脂浸潰部分芳綸纖維，浸潰率優(yōu)選范圍介于5% 10%之間。
本發(fā)明所涉及的改性酚醛樹脂半浸滲芳綸纖維預(yù)浸料，由改性酚醛樹脂與芳綸纖維織物組成，預(yù)浸料中樹脂的質(zhì)量百分比介于8% 18%之間。
本發(fā)明所涉及的改性酚醛樹脂半浸滲芳綸纖維預(yù)浸料，由改性酚醛樹脂與芳綸纖維織物組成，預(yù)浸料中樹脂的質(zhì)量百分比優(yōu)選范圍介于10% 14%之間。
本發(fā)明所涉及的改性酚醛樹脂半浸滲芳綸纖維預(yù)浸料，所述改性酚醛樹脂用改性CN 102909920 A書明說2/3頁劑的質(zhì)量百分比介于30% 45%之間。
本發(fā)明所涉及的改性酚醛樹脂半浸滲芳綸纖維預(yù)浸料，所述改性劑選自聚乙烯醇縮甲醛、聚乙烯醇縮甲乙醛和聚乙烯醇縮丁醛中的的一種或其中幾種的混合體系。
本發(fā)明所涉及的改性酚醛樹脂半浸滲芳綸纖維預(yù)浸料，所述芳綸纖維單位面積質(zhì)量介于200/m2 600g/m2之間。
本發(fā)明所涉及的改性酚醛樹脂半浸滲芳綸纖維預(yù)浸料，所述芳綸纖維是平紋布、 無皺褶經(jīng)編織布中的一種。
本發(fā)明涉及的改性酚醛樹脂半浸滲芳綸纖維預(yù)浸料，膠含量均一性好、柔韌性好、 使用方便，采用該預(yù)浸料制備的芳綸抗彈復(fù)合材料制品氣孔率低、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、防彈性能優(yōu)異，適用于人體防護(hù)及裝甲防護(hù)領(lǐng)域。具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提出的方案進(jìn)行進(jìn)一步說明，但不作為對(duì)技術(shù)方案的限制。任何一種可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方法均構(gòu)成本發(fā)明涉及技術(shù)方案的一部分。
實(shí)施例一·使用面密度為200g/m2的美國(guó)杜邦K-129芳綸纖維平紋布為增強(qiáng)體，以S-157酚醛樹脂(固含量55%)為樹脂基體，以聚乙烯醇縮甲乙醛(10%乙醇溶液)作為改性劑，以油酸為內(nèi)脫模劑，酚醛樹脂改性劑脫模劑比例為70:30:1，混合攪拌均勻，制成改性酚醛樹脂。按照187g/m2比例在離型紙上人工涂覆改性酚醛樹脂，待改性酚醛樹脂溶劑揮發(fā)但仍有一定粘性時(shí)，將芳綸纖維布貼合并加壓復(fù)合，待樹脂完全干后揭下離型紙，得到半浸滲芳綸復(fù)合材料預(yù)浸料。預(yù)浸料樹脂膜柔韌性好、無粘性，樹脂浸潰率20%，樹脂含量18%。
用該預(yù)浸料24層制備的防彈頭盔盔殼重量O. 8Kg，用64式手槍7. 62mm手槍彈按照GA 293-2001 I級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗(yàn)，5發(fā)彈均未穿透，背鼓小于11. 5mm,彈速在310m/s 330m/s 之間。
實(shí)施例二使用面密度為300g/m2的美國(guó)杜邦K-129芳綸纖維平紋布為增強(qiáng)體，以PF-9301B (固含量50%)為樹脂基體，以SD-3聚乙烯醇縮丁醛(10%的乙醇溶劑)為改性劑，以油酸為內(nèi)脫模劑，樹脂改性劑脫模劑的比例為60:40:1，制成改性酚醛樹脂。按照254g/m2比例在離型紙上用噴槍噴涂改性酚醛樹脂，待改性酚醛樹脂溶劑揮發(fā)但仍有一定粘性時(shí)，將芳綸纖維布貼合并加壓復(fù)合，待樹脂完全干后揭下離型紙，得到半浸滲芳綸復(fù)合材料預(yù)浸料。預(yù)浸料樹脂膜柔韌性好、無粘性，樹脂浸潰率15%，樹脂含量14%。
用該預(yù)浸料22層制備的防彈頭盔盔殼重量I. 18Kg，采用I. Ig模擬破片，按照GJB 5115-2004標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試，背鼓小于15mm，測(cè)V50值為650m/s。
實(shí)施例三使用面密度為410g/m2的日本帝人2000芳綸纖維平紋布為增強(qiáng)體，以S-157酚醛樹脂個(gè)含量55%)為樹脂基體，以聚乙烯醇縮甲醛(10%乙醇甲苯溶液)為改性劑，以油酸為內(nèi)脫模劑，樹脂改性劑脫模劑的比例為55:45:1，制成改性酚醛樹脂。按照308g/m2比例用涂膠機(jī)在離型紙上掛膠，將樹脂烘干但還有一定粘度時(shí)，將芳綸纖維布貼合并加壓復(fù)合，待溶劑完全揮發(fā)后揭下離型紙，得到半浸滲芳綸復(fù)合材料預(yù)浸料。預(yù)浸料樹脂膜柔韌性好、無4粘性，樹脂浸潰率10%，樹脂含量12%。
用該預(yù)浸料16層制備的防彈頭盔盔殼重量I. 15Kg，用54式手槍51式7. 62mm彈， 按照GA 293-2001 II級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗(yàn)，5發(fā)彈均未穿透，背鼓小于15. 2mm,彈速在443m/s 460m/s 之間。
實(shí)施例四使用面密度為500g/m2的美國(guó)杜邦K-129芳綸纖維平紋布為增強(qiáng)體，以EXP0334型酚醛樹脂(固含量50%)為基體，以聚乙烯醇縮甲乙醛(10%乙醇溶液)和聚乙烯醇縮甲醛(10% 乙醇甲苯溶液)作為改性劑(比例為I :1)，以油酸為內(nèi)脫模劑，樹脂改性劑脫模劑的比例為65:35:1，制成改性酚醛樹脂。按照266g/m2比例在離型紙上人工用噴槍噴涂改性酚醛樹脂，待改性酚醛樹脂溶劑完全揮發(fā)，將芳綸纖維布貼合，經(jīng)過加熱并加壓使樹脂浸滲芳綸纖維，待樹脂完全冷卻后后揭下離型紙，得到半浸滲芳綸復(fù)合材料預(yù)浸料。預(yù)浸料樹脂膜柔韌性好、無粘性，樹脂浸潰率8%，樹脂含量10%。
用該預(yù)浸料11層制備的防彈頭藍(lán)藍(lán)殼重量O. 9Kg,用uzi沖鋒槍、9mm巴彈(鉛心彈)按美國(guó)司法部NIJ0101. 04 III A標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行抗彈性能測(cè)試，背鼓小于18. 4mm,彈速435m/ s 448. 5m/s。
實(shí)施例五使用面密度為600g/m2的日本帝人2000無皺褶經(jīng)編織布為增強(qiáng)體，以2124型酚醛樹脂 (固含量52%)為基體，以SD-3聚乙烯醇縮丁醛和聚乙烯醇縮甲乙醛作為改性劑(比例為3 2)，以油酸為內(nèi)脫模劑，樹脂改性劑脫模劑的比例為68:32:1，制成改性酚醛樹脂。按照 235/m2比例用涂膠機(jī)在離型紙上掛膠，將溶劑揮發(fā)完全，在芳綸纖維布與樹脂膜貼合前，在樹脂膜或芳綸纖維表面噴涂乙醇溶劑，然后加熱加壓復(fù)合，待溶劑完全揮發(fā)后揭下離型紙， 得到半浸滲芳綸復(fù)合材料預(yù)浸料。預(yù)浸料樹脂膜柔韌性好、無粘性，樹脂浸潰率5%，樹脂含量8% ο
將此預(yù)浸料12層層置后，在壓力5MPa，溫度160 C條件下，保溫30min后，將制品取出，制成防彈靶板。按照GA950-2011標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)V5tl值為640m/s。
實(shí)施例六使用面密度為410g/m2的日本帝人2000芳綸纖維平紋布為增強(qiáng)體，以2124型酚醛樹脂(固含量52%)為基體，以聚乙烯醇縮甲乙醛為改性劑，以油酸為內(nèi)脫模劑，樹脂改性劑 脫模劑的比例為62:38:1，制成改性酚醛樹脂。按照306g/m2比例用履帶式涂布機(jī)在經(jīng)過表面處理的不銹鋼履帶上掛膠，經(jīng)過干燥箱將溶劑揮發(fā)但仍有一定粘度時(shí)，將芳綸纖維布與樹脂膜貼合并加壓復(fù)合，使樹脂部分浸滲芳綸纖維，待溶劑完全揮發(fā)，得到半浸滲芳綸復(fù)合材料預(yù)浸料。預(yù)浸料樹脂膜柔韌性好、無粘性，樹脂浸潰率12%，樹脂含量13%。
將此預(yù)浸料17層層置后，在壓力5MPa，溫度160 C條件下，保溫30min后，將制品取出，制成防彈靶板。按照GA950-2011標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)V5tl值為630m/s。
權(quán)利要求
1.一種改性酚醛樹脂半浸滲芳綸纖維預(yù)浸料，由改性酚醛樹脂與芳綸纖維織物組成， 樹脂浸潰部分芳纟侖纖維，浸潰率介于5% 20%之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的改性酚醛樹脂半浸滲芳綸纖維預(yù)浸料，由改性酚醛樹脂與芳綸纖維織物組成，樹脂浸潰部分芳綸纖維，浸潰率優(yōu)選范圍介于5% 10%之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求I的改性酚醛樹脂半浸滲芳綸纖維預(yù)浸料，由改性酚醛樹脂與芳綸纖維織物組成，預(yù)浸料中樹脂的質(zhì)量百分比介于8% 18%之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的改性酚醛樹脂半浸滲芳綸纖維預(yù)浸料，由改性酚醛樹脂與芳綸纖維織物組成，預(yù)浸料中樹脂的質(zhì)量百分比優(yōu)選范圍介于10% 14%之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求I 4的任一改性酚醛樹脂半浸滲芳綸纖維預(yù)浸料，所述改性酚醛樹脂用改性劑的質(zhì)量百分比介于30% 45%之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的改性酚醛樹脂半浸滲芳綸纖維預(yù)浸料，所述改性劑選自聚乙烯醇縮甲醛、聚乙烯醇縮甲乙醛和聚乙烯醇縮丁醛中的的一種或其中幾種的混合體系。
7.根據(jù)權(quán)利要求I 4的任一改性酚醛樹脂半浸滲芳綸纖維預(yù)浸料，所述芳綸纖維單位面積質(zhì)量介于200/m2 600g/m2之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求I 4的任一改性酚醛樹脂半浸滲芳綸纖維預(yù)浸料，所述芳綸纖維是平紋布、無皺褶經(jīng)編織布中的一種。
全文摘要
本發(fā)明屬于裝甲防護(hù)材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及人體防護(hù)材料技術(shù)，特別涉及防彈頭盔用復(fù)合材料。本發(fā)明涉及的改性酚醛樹脂半浸滲芳綸纖維預(yù)浸料，采用改性劑調(diào)整酚醛樹脂的粘接強(qiáng)度和韌性，基體樹脂部分浸漬芳綸纖維。本發(fā)明所涉及的改性酚醛樹脂半浸滲芳綸纖維預(yù)浸料，由改性酚醛樹脂與芳綸纖維織物組成，樹脂浸漬部分芳綸纖維，浸漬率介于5%～20%之間，樹脂的質(zhì)量百分比介于8%～18%之間。該預(yù)浸料，膠含量均一性好、柔韌性好、使用方便，采用該預(yù)浸料制備的芳綸抗彈復(fù)合材料制品氣孔率低、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、防彈性能優(yōu)異，適用于人體防護(hù)及裝甲防護(hù)領(lǐng)域。
文檔編號(hào)B32B27/18GK102909920SQ2012104619
公開日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月16日
發(fā)明者李華, 惠林海, 王慧軍, 丁笑暉, 金子明, 劉發(fā)杰, 李英建, 楊英清, 張璐, 楊興娟 申請(qǐng)人:中國(guó)兵器工業(yè)集團(tuán)第五三研究所