專利名稱：鋁酸鍶鹽涂料及抗沖擊涂層纖維織物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有抗沖擊功效的救生材料制造領(lǐng)域，尤其涉及一種可吸 收子彈能量的鋁酸鍶鹽涂料和利用該涂料加工制造的抗沖擊涂層纖維織物 以及利用該涂層纖維織物加工而成的各種救生防護(hù)物品。
背景技術(shù)：
可抗沖擊的救生防護(hù)材料，例如防彈救生物品，尤其是防彈服和相關(guān) 的用品，在軍隊(duì)和國(guó)防建設(shè)中占有重要地位，而且其研發(fā)已經(jīng)取得顯著成效。以防彈服為例，目前已經(jīng)被認(rèn)可和廣泛應(yīng)用的是采用芳綸纖維或PE纖 維加工而成。芳綸纖維(全稱是"聚對(duì)苯二曱酰對(duì)苯二胺"或"芳香族聚 酰胺纖維")是一種新型合成纖維，研究結(jié)杲顯示，芳綸纖維長(zhǎng)絲的斷裂 強(qiáng)度大于26g/旦，相當(dāng)于優(yōu)質(zhì)鋼絲的5-6倍，模量為鋼絲或玻璃纖維的2-3 倍，韌性是鋼絲的2倍，而重量?jī)H為鋼絲的1/5,具有高強(qiáng)度、高模量和耐 高溫、耐酸耐堿、重量輕等優(yōu)良性能，很多發(fā)達(dá)國(guó)家生產(chǎn)的防彈衣、頭盔 等都采用了多層設(shè)置的芳綸纖維布，以往依靠夾層設(shè)置鋼板的防彈服裝已 經(jīng)不再使用。目前所有的芳綸防彈衣或PE防彈衣都是依靠這類纖維自身良好的特 性，根據(jù)應(yīng)用性能和要求的不同，一般是利用34-48層纖維材料加工而成， 例如，防54式鉛芯彈為46-48層，防美國(guó)3A級(jí)為34-36層。這種防彈衣在 具有良好防護(hù)效果的同時(shí)，也存在一個(gè)明顯的缺憾，就是因?yàn)閷?duì)厚度的要 求導(dǎo)致重量過大，雖然比傳統(tǒng)的鋼板防彈服輕便了許多，但重達(dá)8公斤的 分量仍會(huì)令使用者感覺非常笨重，影響了行動(dòng)的靈活性。在夾層中同時(shí)設(shè) 置鋼板制成防刺服時(shí)，就會(huì)更加笨重。
上述厚重的芳綸或PE纖維防彈材料加工成服裝已經(jīng)很笨重，若擴(kuò)展到 其他設(shè)施的應(yīng)用，例如防彈遮蓋物、防彈帳篷等，都受到很多限制。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所欲解決的技術(shù)問題之一是提供一種可以吸收例如子彈等強(qiáng)沖 擊物質(zhì)的沖擊能量的涂料配方和制備工藝，得到的涂料可以涂覆在適當(dāng)?shù)?基材表面，提高基材的抗沖擊性能，可用于制造抗沖擊涂層纖維織物，尤 其是防彈服裝等。本發(fā)明所欲解決的另 一個(gè)主要技術(shù)問題是提供一種利用上述涂料加工 制成的涂層纖維織物，該織物的抗沖擊性能優(yōu)于目前用于加工防彈服裝的 單純芳綸纖維織物，達(dá)到同等防彈效果所需的厚度顯著減少，替代目前的 芳綸防彈布可有效降低防彈服裝的重量，有利于提高穿著者的靈活性。本發(fā)明提供了一種含鋁酸鍶鹽的涂料，其原料組成包括 鋁酸鍶粉體30-45% 載體 40-60% 釉粉 8-20%各組成的含量之和為100%重量，且該涂料為上述組成按比例混配攪拌 2-6小時(shí)而得到；其中，所述鋁酸鍶粉體是按照以下過程得到的300-400目的產(chǎn)物35-40重量份 碳酸鍶40-49重量份 氧化鋁2.5-3.1重量份氧化銪2.5-3.1重量份 硼酸0.1重量份 銨鹽2.5-2.8重量份氧化鏑將上述配料混合后計(jì)量裝入坩堝，置于煅燒爐中，1400-1600。C煅燒4-8
小時(shí)，冷卻后粉碎；所述載體的組份及重量比包括細(xì)度為l-2nm的PVC粉50-60份，鄰苯二甲酸二辛酯20-25份，鄰苯 二曱酸二丁酯15-20份，環(huán)氧酯1-2份，硬脂酸鋇0.01-0.03份，硬脂酸鋅 0.01-0.03份，白油0.2-0. 5份;或者，丙烯酸酯聚合物40-60份，丙烯酸-曱基丙烯酸共聚物20-30份，三丙 烯酰基三氮苯2-3份，稀釋劑15-25份，甘油-尿素3-5份。該涂料的制備方法可包括如下過程 1 )制備鋁酸鍶粉體按照配方量將原料混合計(jì)量后裝入坩堝，置于煅燒爐中1400-160(TC煅 燒4-8小時(shí)，將煅燒產(chǎn)物冷卻后粉碎過篩，收取300-400目的粉體；2)將鋁酸鍶粉體、載體和釉粉按配方比例混合攪拌2-6小時(shí)。鋁酸鍶粉體配方中加入的少量銨鹽可提供適量的N元素，實(shí)際制備中 可以使用磷酸氬銨或碳酸氬銨等銨鹽，本發(fā)明沒有特殊限定。本發(fā)明的涂料是由經(jīng)特殊配料燒制成的鋁酸鍶鹽與適當(dāng)?shù)妮d體復(fù)配而 成，應(yīng)用效果顯示，經(jīng)過上述配料組成的涂料與纖維織物能產(chǎn)生良好的滲 透結(jié)合能力，由于涂料中含有適量的氧化鋁、以及稀土材料銪和鏑，該涂 料涂敷在布基表面形成的涂層同時(shí)還具有良好的柔韌性、硬度和抗沖擊性。 將該涂料與芳綸纖維、蠶絲棉氈、PE纖維等高強(qiáng)度基材結(jié)合(涂覆在芳綸 纖維、蠶絲棉氈或PE纖維等基材表面而制成涂層纖維織物)，或涂覆在例 如滌綸等普通纖維基材表面，均可使得到的該織物具有抗沖擊力強(qiáng)、抗拉 強(qiáng)度高、高硬度的特點(diǎn)，并能吸收子彈等高能量沖擊物的能量。所以，本發(fā)明的另一方面是提供一種具有更強(qiáng)抗沖擊能力的涂層纖維 織物，其具有適當(dāng)?shù)睦w維基材，且該纖維基材的至少一個(gè)表面涂布了本發(fā) 明的鋁酸鍶鹽涂料，該涂料的涂層厚度為300-400nm。從得到的纖維布性能考量，優(yōu)選涂敷在纖維基材表面的涂料量為 250-300克/M2。利用本發(fā)明的具有更強(qiáng)抗沖擊能力的涂層纖維織物可以加工成各種防 彈物品，其可采用至少十五層，從實(shí)戰(zhàn)安全角度，優(yōu)選至少十八層上述抗 沖擊涂層織物加工而成。本發(fā)明所述的防彈物品可以包括防彈服裝，例 如防彈背心、防彈頭盔、防彈衣等；具有防彈作用的防護(hù)物，例如帳篷、 防護(hù)偽裝、汽車敞蓬(或防彈車身或汽車防彈保護(hù)層)等。由于本發(fā)明的涂層纖維物具有優(yōu)良的抗沖擊力，在具有同等防護(hù)功效 時(shí)所需的厚度可大為降低，對(duì)于同樣面積的防彈服裝、防彈帳篷等防護(hù)物， 其重量被大幅降低。例如，制成同樣效果的防彈衣，目前的芳綸纖維布或 PE纖維布需要34-48層，本發(fā)明的涂層纖維布則只需要15-28層， 一般可 采用18-28層，成衣的重量將從8公斤降低到約2-3公斤，其使用中的優(yōu)勢(shì) 是顯然的。當(dāng)用于帳篷、汽車防彈車身等防護(hù)物，重量減輕的好處也是同 樣顯然的。并且本發(fā)明對(duì)于基材纖維種類可以有比較寬的選擇范圍，即還 可以采用普通纖維織物，例如滌綸替代芳綸纖維，更降低了材料成本。本發(fā)明提供的涂層纖維物是采用具有一定強(qiáng)度的基材纖維制成的一定 厚度的纖維織物，其表面涂敷上述含鋁酸鍶鹽的特制涂料，所制成的抗沖 擊纖維織物本發(fā)明也稱涂層防彈布。所涂敷的涂層本身具有很高的硬度(可 達(dá)到硬度9級(jí))，可具備很高的抗沖擊力，而燒制的鋁酸鍶粉體中含有適 量的稀土材料銪和鏑，使鋁酸鍶鹽晶體(基材)表面受激發(fā)時(shí)形成電子"陷 阱"，電子跳出"陷阱"返回基態(tài)時(shí)吸收周圍的熱量，可降低涂料的活化 能，當(dāng)子彈或其它沖擊物到達(dá)表層時(shí)，其至少部分能量會(huì)被跳躍的電子吸 收，即，子彈的動(dòng)能在接觸涂層的瞬間被降低，不再具備擊穿多層物靶的 能量；配合纖維基材本身的強(qiáng)度特點(diǎn)，更提高了涂層纖維的抗沖擊性能， 所以，采用本發(fā)明的涂層纖維織物加工成防彈衣，纖維層厚度可顯著降低。在防彈衣層間適當(dāng)處設(shè)置擋板， 一般為鋼板或玻璃鋼板，可以作為多 重防護(hù)服裝，在防子彈擊傷同時(shí)，還能防刺傷及炮彈、手榴彈彈片的殺傷。
所以，本發(fā)明的涂層纖維織物可以用于軟質(zhì)和硬質(zhì)防彈服，例如軍隊(duì)使用的防彈背心、防彈衣；武警或防爆人員使用的具防彈/防刺功能的防護(hù)服等。 本發(fā)明煅燒制備鋁酸鍶粉體時(shí)，可采用通常的煅燒爐，將按配方比例 調(diào)配好的煅燒原料分裝在坩堝中，送入爐膛的各層(通常的煅燒爐都是分 層的)，煅燒完成后冷卻出爐，常溫下粉碎、過篩，檢驗(yàn)并收取合格的粉 體。煅燒過程可以如常用工藝采用氬氣還原，但存在一定的危險(xiǎn)因素，對(duì) 操作條件的控制要求高。申請(qǐng)人的研究發(fā)現(xiàn)，更好地是采用活性炭作為還 原劑。優(yōu)選地，煅燒用外層坩堝加入活性炭再放入爐內(nèi)煅燒，得到燒結(jié)產(chǎn) 物鋁酸鍶鹽的同時(shí)，生成的二氧化碳?xì)怏w被放空，安全性高且無污染。申 請(qǐng)人更意外發(fā)現(xiàn)，采用活性炭做還原劑，鋁酸鍶鹽的燒結(jié)得率從50-60%提 高到80%。本發(fā)明的涂料包括了三類主要組成，即鋁酸鍶粉體、釉粉和載體，經(jīng) 過特別篩選的載體組成則有利于涂料與各種纖維物的有效附著和牢固的結(jié) 合，而栽體組成的選擇也可以根據(jù)準(zhǔn)備涂布的纖維物基材而有所不同。根 據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方案，PVC基質(zhì)載體中的PVC粉為乳液聚合法制成的納米 級(jí)原料，其細(xì)度在l-2nm，鄰苯二甲酸二辛酯和鄰苯二曱酸二丁酯同時(shí)具有 稀釋劑作用；丙烯酸酯聚合物一般可為丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸 丁酯及丙烯腈(中的任意一種或混合物)的均聚物或共聚物，該聚合物最 好應(yīng)滿足固含量38%±2%， pH為4-5;而丙烯酸-曱基丙烯酸共聚物作為增 稠劑一般要求其固含量在20%±2%,基本為中性，均來自商購產(chǎn)品；三丙 烯?；绞且环N多胺和低分子環(huán)氧化合物的縮合物，在本案中作為交 聯(lián)劑，其縮合過程可以示例為H2N(CH2)6NH2 + Cl-CH2CHCHO-CH2 —CH2CHO-CHCH2NH(CH2)6CH2CHO-CH2 + HC1;稀釋劑可以是醋酸乙酯或醋酸丁酯，甘油與尿素優(yōu)選基本上是等比例 配制。 該涂料的制備過程沒有特殊要求，按比例取各原料放入非金屬配料罐中攪拌2-6小時(shí)即可供涂布使用。利用本發(fā)明的上迷鋁酸鍶鹽涂料制造涂層織物時(shí)，可采用通常的涂布 設(shè)備，在事先經(jīng)過烘干的纖維物的一個(gè)表面涂敷上述涂料，然后進(jìn)行括平， 再對(duì)該纖維物進(jìn)行烘干，即可成為抗沖擊涂層纖維物，供加工或縫制成需 要的防護(hù)產(chǎn) 品。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的所有原料和設(shè)備均可為商購品或在本領(lǐng)域常規(guī)產(chǎn)品 的基礎(chǔ)上適當(dāng)改進(jìn)而成。
具體實(shí)施方式
以下通過具體實(shí)施例進(jìn)一步介紹本發(fā)明的實(shí)施過程和效果，旨在幫助 閱讀者更好地理解本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容和特點(diǎn)，不能理解為對(duì)本發(fā)明實(shí)施范 圍的限定。實(shí)施例l、鋁酸鍶粉體的制備組分及配比(重量份)碳酸鍶(SrC03) 40氧化鋁(A1203) 49氧化銪(Eu203 ) 3.1硼酸(H3B03) 3.0磷酸氬銨((NH4)2HP04) 0.1氧化鏑(Dy203) 2.8用于燒結(jié)本實(shí)施例的鋁酸鍶粉體的燃燒爐為利用傳統(tǒng)燃燒爐改造，以 天然氣為燃料，每爐可燒300公斤左右，爐內(nèi)設(shè)置5層石墨板。將上述組分按配方稱量配料，氣流混料，計(jì)量后裝入坩堝(每只坩堝裝 料1公斤左右)，外層坩堝加活性炭，將坩堝置于爐內(nèi)的石墨板上，每層排 放60只坩堝(稱分層入爐)，閉爐點(diǎn)火，在1500。C左右煅燒6小時(shí)，然后降
溫至爐內(nèi)溫度低于300。C時(shí)將坩堝取出，繼續(xù)冷卻至常溫，將煅燒產(chǎn)物敲碎成 小塊，經(jīng)初步粉碎后再利用氣流粉碎，分目過篩，收取300-400目的粉體。
實(shí)施例2、制備鋁酸鍶鹽涂料
1、 載體組成(重量份) PVC粉(l-2nm) 60 鄰苯二曱酸二辛酯 20 鄰苯二甲酸二丁酯 20 環(huán)氧酯(又稱還氧甘油三酸酯)1 硬脂酸鋇0.02
硬脂酸鋅0.02
白油0.2 (注白油是從樟腦油分離出的一種餾分油，又稱白色油) 上述組分混合后成為涂料載體，備用；
2、 配料(重量％)
實(shí)施例1制備得到的鋁酸鍶粉體40 釉粉(300-400目) 10 上述載體 50
將上述配料稱量后投入陶瓷配料罐混配，攪拌3-4小時(shí)，得到所需涂料。
實(shí)施例3、制備鋁酸鍶鹽涂料
1、載體組成(重量份)
丙烯酸曱酯-丙烯酸乙酯共聚物(PAE)50 (固含量38±2%， pH4-5) 丙烯酸-曱基丙烯酸共聚物20 (粘度7000-1000厘泊) 三丙烯?；?3 醋酸乙酯 22 甘油-尿素(l:l) 5 上述組分混合后成為涂料載體，備用；
2、配料(重量％)
實(shí)施例1制備得到的鋁酸鍶粉體45
釉粉(300-400目) 10 上述載體 45
將上述配料稱量后投入陶瓷配料罐混配,攪拌4-5小時(shí),得到所需涂料。 實(shí)施例4、涂層纖維織物
將滌綸纖維布基巻入涂布設(shè)備的滾筒上，經(jīng)滾筒滾動(dòng)將實(shí)施例2的涂 料涂布于纖維布表面，涂布量控制為每平方米250-300克，涂層厚度 300-400nm，將該具有涂料層的滌綸纖維布送入烘干機(jī)(輸送速度大約30 米/分鐘)，控制120-150。C烘干后收巻，即成為本發(fā)明的涂層纖維布。
實(shí)施例5
將實(shí)施例4制成的涂層纖維布加工成18層厚的防彈衣，在上海東方射 擊俱樂部進(jìn)行防彈射擊試驗(yàn)，結(jié)果
以小口徑(5.6mm)運(yùn)動(dòng)手槍分別在5米、6米、IO米距離進(jìn)行射擊， 均未穿透第7層；
以大口徑(7.62mm)運(yùn)動(dòng)手槍分別在5米、6米、IO米距離進(jìn)行射擊， 均未穿透第3層。
采用純芳綸纖維38層防彈服以同樣方式進(jìn)行小口徑(5.6mm)運(yùn)動(dòng)手 槍的射擊試驗(yàn)，結(jié)果是第17或18層未被穿透。
采用48層PE無紡布防彈服進(jìn)行同樣射擊試驗(yàn)，結(jié)果是第25層未被穿透。
實(shí)施例6
將實(shí)施例4的涂層纖維布加工成18層厚的防彈衣，但在第6層與第7 層之間放置夾板，成為防彈/防刺衣，在具有如實(shí)施例5所測(cè)試的防彈功效 同時(shí)，還具有防刺功能。
權(quán)利要求
1、一種鋁酸鍶鹽涂料，其原料組成包括鋁酸鍶粉體 30-45％載體 40-60％釉粉 8-20％各組成的含量之和為100％重量，且該涂料為上述組成按比例混配攪拌2-6小時(shí)而得到；其中，所述鋁酸鍶粉體是按照以下過程得到的300-400目的產(chǎn)物35-40重量份 碳酸鍶40-49重量份 氧化鋁2.5-3.1重量份氧化銪2.5-3.1重量份硼酸0.1重量份銨鹽2.5-2.8重量份氧化鏑將上述配料混合后計(jì)量裝坩堝，置于煅燒爐中1400-1600℃煅燒4-8小時(shí)，冷卻后粉碎；所述載體的組份及重量比包括細(xì)度為1-2nm的PVC粉50-60份，鄰苯二甲酸二辛酯20-25份，鄰苯二甲酸二丁酯15-20份，環(huán)氧酯1-2份，硬脂酸鋇0.01-0.03份，硬脂酸鋅0.01-0.03份，白油0.2-0.5份；或者，丙烯酸酯聚合物40-60份，丙烯酸-甲基丙烯酸共聚物20-30份，三丙烯酰基三氮苯2-3份，稀釋劑15-25份，甘油-尿素3-5份。
2、 權(quán)利要求1所述的鋁酸鍶鹽涂料的制備方法，其包括 1)制備鋁酸鍶粉體按照配方量將原料混合計(jì)量后裝入坩堝，1400-1600。C煅燒4-8小時(shí)， 'J殷燒產(chǎn)物冷卻后4分碎過篩，收取300-400目的4分體；2)將鋁酸鍶粉體、載體和釉粉按配比混合攪拌2-6小時(shí)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其中，煅燒制備鋁酸鍶粉體時(shí)， 采用活性炭作為還原劑。
4、 一種抗沖擊涂層織物，其具有纖維基材，該纖維基材的至少一個(gè)表 面涂布了權(quán)利要求1所述的鋁酸鍶鹽涂料，涂料的涂層厚度為300-400nm。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的抗沖擊涂層織物，其中，涂敷在纖維基材表 面的涂料量為250-300克/M2。
6、 一種防彈物品，其是利用至少十五層權(quán)利要求4或5所述的抗沖擊 涂層織物加工而成。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的防彈物品，其是防彈服裝。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的防彈物品，其中，該防彈服裝由至少十八層 所述的抗沖擊涂層織物加工而成。
9、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的防彈物品，其是汽車防彈殼或防彈帳篷。
10、 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的防彈物品，其中，在所述抗沖擊涂層 織物內(nèi)還設(shè)置有至少一層防護(hù)板，從而被加工成多重防護(hù)服。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鋁酸鍶鹽涂料及其制備方法，所述鋁酸鍶鹽涂料主要是將30-45％鋁酸鍶粉體、40-60％載體及8-20％釉粉按比例混配攪拌2-6小時(shí)而得到。該涂料可以吸收例如子彈等強(qiáng)沖擊物質(zhì)的沖擊能量，涂覆在適當(dāng)?shù)幕谋砻?，可提高基材的抗沖擊性能。本發(fā)明同時(shí)涉及表面涂布了所述鋁酸鍶鹽涂料的抗沖擊涂層纖維織物，可進(jìn)一步用于制備防彈物品例如防彈服。
文檔編號(hào)C09D1/00GK101165106SQ200610113808
公開日2008年4月23日 申請(qǐng)日期2006年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月18日
發(fā)明者吳振華 申請(qǐng)人:吳振華