一种纳米颗粒改性防破片织物及其制备方法

本发明涉及纤维织物改性，具体涉及一种纳米颗粒改性防破片织物及其制备方法。

背景技术：

1、随着人类对自然界的过度开发和全球工业化进程的加快,使得公共安全事件频繁发生，消防救援队承担着重大突发灾害事故和其他以抢救人员生命为主的应急救援工作，是火灾扑救和应急救援的骨干力量，同时其还承担着诸如交通工具火灾扑灭及教援、核泄漏事故的应急处置等角色和任务，因而消防员在应急教援时自身也面临着诸多安全与健康风险，个体防护装备常是首选的预防保护性措施，因此提高个体防护装备功能，增强防护能力是研究的热点。

2、针对这一问题，研究人员开发了几种对芳纶织物进行改性的方法,例如纳米改性复合材料，等离子处理和3d编织技术，其中将纳米颗粒引入织物中不仅可以改善织物纱线之间的摩擦，而且还可以增强防弹冲击性能。

3、专利202110912913.0公开了一种碳纳米管接枝聚氨酯改性芳纶防刺纤维合成方法，使聚氨酯在碳纳米管表面发生原位聚合，得到碳纳米管接枝聚氨酯，碳纳米管与聚氨酯之间形成三维化学交联网络，增强了碳纳米管与聚氨酯的界面作用力，改善了碳纳米管在聚氨酯中的分散性，显著提高了聚氨酯的交联度和力学强度，该专利的不足之处是芳纶预浸料的挥发性分含量不易控制，在制造复合材料产品时容易产生空隙，影响材料性能。

4、专利201711048786.4公开了一种提高织物防弹性能的纳米溶胶整理液，在不增加软体防弹衣重量的前提下，利用整理液浸渍织物，由24层浸渍后织物叠层制成防弹衣，增加防弹衣的能量吸收效率，提高其防护性能，该专利的不足之处在于制备的纳米溶胶整理液因其结构性质不稳定，会受到环境条件、温度变化和化学物质的影响，会影响纤维纱线之间的作用效果，特别是在长时间使用和恶劣环境下，会出现性能下降或材料疲劳等问题。

5、因此需要研发纳米颗粒与纤维织物连结性更好，结构性质更加稳定，纤维之间摩擦较大，织物抗冲击性能更强的防护材料。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种纳米颗粒改性防破片织物及其制备方法，用以使纳米颗粒与纤维织物有较好的连结，增加纤维之间的摩擦，提高织物的抗冲击性能。

2、为解决上述问题，本发明的技术方案如下：一种纳米颗粒改性防破片织物的制备方法，包括以下步骤：

3、(1)聚脲纳米颗粒制备；

4、(2)纤维预处理，将裁剪好的芳纶纤维其浸泡于丙酮溶液中，随后，将芳纶纤维从丙酮溶液中取出，并使用去离子水进行冲洗，最后，对冲洗后的纤维织物进行干燥；

5、(3)防破片织物制备，

6、b1)配置硅烷偶联剂kh550混合水溶液；

7、b2)将步骤(2)预处理的芳纶纤维浸泡在步骤b1)配置的硅烷偶联剂kh550混合水溶液中，浸渍1-2h，取出后用去离子水冲洗，干燥；

8、b3)利用步骤(1)中制备的聚脲纳米颗粒合成浸渍液；

9、b4)将步骤b2)处理过的纤维织物浸渍于步骤b3)制备的浸渍液中，浸渍1-3h，然后在200w的功率下超声分散20min，在真空干燥箱70-80℃下干燥48h，得到纳米颗粒改性织物。

10、进一步，步骤(1)中所述聚脲纳米颗粒制备步骤包括：

11、a1)在20-30℃下将饱和中链甘油三酯(mct)与聚山梨醇酯80(p80)混合，机械搅拌30-40min，获得混合物；

12、a2)将异佛尔酮二异氰酸酯(ipdi)加入a1)制备的混合物中，在20-30℃环境中机械搅拌1-2h，获得ipdi溶液；

13、a3)将聚乙二醇400水溶液以一定速率滴加至步骤a2)制备的ipdi溶液中，继续反应2-3h；

14、a4)水浴锅温度调至70±2℃，缓慢搅拌4-5h,得到纳米乳液；

15、a5)将步骤a4)得到的纳米乳液通过超速离心法分离纳米颗粒1h，水洗、抽滤、干燥，得到聚脲纳米颗粒。

16、进一步，步骤b1)中所述硅烷偶联剂kh550混合水溶液的质量浓度大于等于5％且小于20％。

17、进一步，步骤b3)中所述浸渍液的合成方法为将聚脲纳米颗粒溶于无水乙醇中，质量浓度大于等于10％且小于30％。

18、进一步，步骤a1)中所述饱和中链甘油三酯(mct)与聚山梨醇酯80(p80)的质量比为1-2:3。

19、进一步，步骤a2)中所述异佛尔酮二异氰酸酯(ipdi)与混合物的质量比为1:4-6。

20、进一步，所述步骤a2)中机械搅拌的速度为200-300r/min。

21、进一步，所述步骤a5)中超速离心法转速为40000-60000rpm。

22、一种纳米颗粒改性防破片织物，使用权利要求1-8任一项所述制备方法制备而成。

23、相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

24、1.经由硅烷偶联剂和纳米颗粒改性的纤维在表面引入了硅氧烷键，使得纤维之间形成稳定共价键，增加了纤维之间的化学键合，微胶囊颗粒的附着也增加了纤维之间的接触面，这使得纤维间产生更高的界面阻力。

25、2.聚脲纳米颗粒的附着也增加了纤维之间的接触面，这使得纤维间产生更高的界面阻力，有效阻碍纱线滑移，加强局部应力向周围区域的纤维、纱线传递，从而提高织物的抗冲击性能。

技术特征：

1.一种纳米颗粒改性防破片织物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述聚脲纳米颗粒制备步骤包括：

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤b1)中所述硅烷偶联剂kh550混合水溶液的质量浓度大于等于5％且小于20％。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：步骤b3)中所述浸渍液的合成方法为将聚脲纳米颗粒溶于无水乙醇中，质量浓度大于等于10％且小于30％。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤a1)中所述饱和中链甘油三酯(mct)与聚山梨醇酯80(p80)的质量比为1-2:3。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：步骤a2)中所述异佛尔酮二异氰酸酯(ipdi)与混合物的质量比为1:4-6。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述步骤a2)中机械搅拌的速度为200-300r/min。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述步骤a5)中超速离心法转速为40000-60000rpm。

9.一种纳米颗粒改性防破片织物，其特征在于：使用权利要求1-8任一项所述制备方法制备而成。

技术总结本发明涉及纤维织物改性技术领域，具体涉及一种纳米颗粒改性防破片织物的制备方法，包括以下步骤：(1)聚脲纳米颗粒制备；(2)纤维预处理；(3)防破片织物制备，B1配置硅烷偶联剂KH550混合水溶液；B2将步骤(2)预处理的芳纶纤维浸泡在硅烷偶联剂KH550混合水溶液中1‑2h，取出后用去离子水冲洗干燥；B3利用步骤(1)中制备的聚脲纳米颗粒合成浸渍液；B4将步骤B2处理过的纤维织物浸渍于浸渍液中1‑3h，然后在200W的功率下超声分散20min，在真空干燥箱70‑80℃下干燥48h，得到纳米颗粒改性织物，本发明的有益效果：使得纤维间产生更高的界面阻力，提高了织物的抗冲击性能。技术研发人员：袁梦琦,李润含,颜轲,祁少博,李鹏亮,陈昊受保护的技术使用者：北京理工大学技术研发日：技术公布日：2024/9/12