一种增强助剂改性UHMWPE UD预浸料及应用

文献发布时间：2023-06-19 19:28:50

技术领域

本发明属于防弹防护材料技术领域，涉及一种增强助剂改性UHMWPE UD预浸料及应用。

背景技术

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)具有高强度、高模量、低密度及耐冲击等优异性能，与芳纶(Kevlar)、碳纤维并称为世界三大高性能纤维，被广泛应用于军事装备、航天航空等领域。UD布是以Kevlar、UHMWPE等高性能纤维，以及PU、EVA等热塑性树脂为原料，借助UD布生产线或滚筒式UD机制备而成。UD布具有快速吸收、扩散子弹高速冲击波的特性，体现出极好的防弹性能，是制作防弹衣、防弹头盔和防弹装甲等高性能防弹材料的主要材料。

目前制备UHMWPE UD布多采用水性聚氨酯树脂，为进一步增加UHMWPE UD布的抗冲击性并且减少UHMWPE UD布层数，提高防弹防护装备的舒适性，本发明通过制备增强助剂，将其添加到水性聚氨酯中，助剂由聚鹏硅氧烷和羟基硅油组成，聚鹏硅氧烷具有率敏感性高、自适应、响应快等特点，而且对于高速冲击能够表现出性状的快速转变，从而吸收和分散能量，减少防护对象受到的冲击损伤。制备成防弹头盔对其进行枪击测试，发现添加增强助剂后凹陷深度减少在5％以上。

发明内容

本发明目的在于在达到国军标防护要求的同时，减少凹陷深度及UHMWPE UD布的层数，从而大幅度降低装备的整体重量，极大的提高装备的舒适性。

本发明技术方案如下所示：

一种用于改性UHMWPE UD预浸料胶液的增强助剂，由如下质量份数构成：聚鹏硅氧烷50份，羟基硅油20-80份。

所述的增强助剂制备工艺，步骤如下：

步骤1，按比例，称取聚硼硅氧烷及羟基硅油；

步骤2，待水浴锅升温至85-95℃后，将步骤1称取好的原料放入水浴锅中加热，加热至聚鹏硅氧烷与羟基硅油互溶，制备得到增强助剂。

一种增强助剂改性UHMWPE UD预浸料的制备方法，步骤如下：

步骤1，选取水性聚氨酯的固含量为30％-50％，加入1％-10％含量的上述方案所得增强助剂，使用高速搅拌器搅拌30min，至均匀状态；

步骤2，使用上述水性聚氨酯及添加增强助剂的水性聚氨酯制备预浸料，UHMWPE借助UD布生产线，并经过80℃-100℃烘干，固化时间为30-40min，等待冷却后卷成卷即可。

上述制备方法得到的UHMWPE UD预浸料在制备防弹材料方面的应用。

与现有技术相比，本发明能达到的有益效果是：有效减少凹陷深度，可以减少UHMWPE UD布的层数，降低装备的重量。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

本发明提供了一种超高分子量聚乙烯UD布表面处理的浸胶液及其增强助剂改性水性聚氨酯的方法，具体制备工艺按以下步骤进行：

步骤1，首先称取聚鹏硅氧烷500g，羟基硅油200-800g。

步骤2，待水浴锅升温至85-95℃后，将步骤1称取好的原料放入水浴锅中加热，加热至聚鹏硅氧烷与羟基硅油互溶，制备得到增强助剂。

步骤3，将增强助剂加入至水性聚氨酯：选取水性聚氨酯的固含量为30％-50％，加入1％-10％含量的增强助剂，使用高速搅拌器搅拌30min，至均匀状态。

步骤4，制备UHMWPE UD预浸料，使用水性聚氨酯及添加增强助剂的水性聚氨酯制备预浸料，UHMWPE借助UD布生产线，并经过80℃-100℃烘干，固化时间为30-40min，等待冷却后卷成卷即可。

步骤5，制备防弹头盔，使用步骤4中的UHMWPE UD预浸料制备防弹头盔，按照国军标GA 293-2012进行枪击测试，试验枪械54手枪，试验温度为常温。

具体实施例如下：

表1：

表2：

实施例1:

1)首先按照表1实施例1称取聚鹏硅氧烷500g，羟基硅油200g。

2)待水浴锅升温至85℃后，将称取好的原料放入水浴锅中加热，加热至聚鹏硅氧烷与羟基硅油互溶，制备得到增强助剂。

3)将增强助剂加入至水性聚氨酯：按照表2中实例1，选取水性聚氨酯的固含量为30％，加入1％含量的增强助剂，使用高速搅拌器搅拌30min，至均匀状态。

4)制备UHMWPE UD预浸料，使用水性聚氨酯及添加增强助剂的水性聚氨酯制备预浸料，UHMWPE借助UD布生产线，并经过80℃-100℃烘干，固化时间为30-40min，等待冷却后卷成卷即可。