芳纶表面接枝聚合改性增强防护材料及制备方法

本发明涉及芳纶纤维改性，具体涉及芳纶表面接枝聚合改性增强防护材料及制备方法。背景技术：1、国际环境不断变化，时常有局部战争和恐怖袭击发生，每年有大量士兵在战场中伤亡，战场毁伤元主要有破片、冲击波、高温燃烧、激光打击等，而子弹和破片侵彻造成的士兵伤亡是主要因素。个体防护装备成为士兵防护的重中之重，如何实现更高强度的防护成为个体防护的制高点。防弹材料主要分为硬质材料、软质材料和复合结构型，士兵在复杂战场环境中，面临着长时间作战，硬质材料和复合结构型材料虽然具有较好得防护性能，但是舒适性、柔软度和轻量化会影响士兵的整体能力。以往军事行动过程中，大量的士兵由于长时间佩戴厚重装备，造成脊椎肩部受压严重，导致战斗行动效率低下，因此研究软质材料，提供一种兼具了轻量化和防护性能的高性能软质材料成为个体防护材料领域的一个重大课题。技术实现思路1、为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了芳纶表面接枝聚合改性增强防护材料及制备方法，用以解决个体防护材料轻量化与防弹性能的问题。2、为解决上述问题，本发明的技术方案如下，芳纶表面接枝聚合改性增强防护材料的制备方法，包括以下步骤，3、s1酸性混合溶液配制；4、以甲基三乙氧基硅烷mtes为前驱体，无水乙醇etoh为溶剂，将甲基三乙氧基硅烷mtes添加到盐酸hcl和无水乙醇etoh的混合溶液中，所述甲基三乙氧基硅烷mtes、hcl、etoh的质量比为1：1-2：1-2，获得酸性混合溶液；5、s2硅藻土de酸化处理；6、s3基于酸化硅藻土de制备cnts；7、s4过度基体制备；将s3制备的cnts进行酸改性，超声分散后洗涤至中性，获得过度基体cnts-oh；8、s5聚磷酸铵改性材料制备；9、s6三聚氰胺甲醛树脂制备；10、s7核-壳微胶囊化聚磷酸铵改性材料制备；11、s8纤维表面粗糙处理；12、将芳纶纤维af浸渍在乙醇溶液中0.5h，乙醇覆盖完全纤维即可；13、s9纤维界面改性处理；14、s10复合纤维材料制备；15、将s7制备的核-壳微胶囊化聚磷酸铵改性材料app@cnts-mfr放置在介质溶液，再将s9制备的改性纤维放入核-壳微胶囊化聚磷酸铵改性材料app@cnts-mfr悬浮液中，室温超声分散1h，重复3次，浸渍后得织物经过轧车，重复三次实验，将处理后的纤维在90℃烘箱中干燥24h，得到负载完成的复合纤维app@cnts-mfr/af。16、进一步，步骤s2酸化处理步骤为，将s1得到的酸性混合溶液在室温下以500rpm转速搅拌12h，再将硅藻土de置于酸性混合溶液中，并在60-80℃下进行干燥处理，获得酸化硅藻土de。17、进一步，步骤s3包括，将酸化硅藻土de经过硝酸镍(0.01～0.2mol·l-1)诱导改性，再通过化学气相沉积法，惰性气体(氮气等)气氛下合成黑色固体粉末cnts。18、进一步，步骤s4中酸改性采用浓硫酸和浓硝酸。19、进一步，步骤s5方法为，称取cnts-oh置于4-二甲氨基吡啶dmap、聚丙烯酸paa、二甲基乙酰胺dmf界面接枝诱导液中，质量比例为1-2：1-3：1-3：1-3，从而得到羧基化碳纳米管cnts-cooh，将聚磷酸铵app溶于蒸馏水，质量比例为1：2-8，将羧基化碳纳米管cnts-cooh置于无水乙醇中，质量比例为1：2-8，将两者混合进行溶析结晶法得到聚磷酸铵改性材料app@cnts。20、进一步，步骤s6方法为，将三聚氰胺与甲醛相溶，质量比例为1：2-8，采用碳酸钠水溶液调节ph＝8-9，80-100℃水浴加热并不断搅拌，经过滤、洗涤和干燥后，得到三聚氰胺甲醛树脂mfr。21、进一步，步骤s7包括，将聚磷酸铵改性材料app@cnts与三聚氰胺甲醛树脂mfr按照2-8：1的比例添加至无水乙醇etoh溶液中，搅拌均匀，通入硫酸调节ph＝3-4，高温反应并干燥12h，即得到核-壳微胶囊化聚磷酸铵改性材料app@cnts-mfr。22、进一步，步骤s9包括，将s8获得的纤维置于质量比为8-12：1的乙醇和硅烷偶联剂混合溶液中，将混合后的液体在磁力搅拌机放置1h。23、进一步，步骤s10中介质溶液主要是由乙醇和蒸馏水按照1-2：1-2比例混合而成。24、采用上述制备方法制备的芳纶表面接枝聚合改性增强防护材料。25、相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：1、采用app@cnts-mfr/af的制备方法，将宏观接枝行为与微观结构的演化相结合，创新性的探索了app@cnts-mfr/af基础力学性能及抗冲击性能。26、2、采用硅藻土de进行改性及表面嫁接官能团，通过表面改性，成功制备app@cnts-mfr，且app@cnts-mfr成功接枝，同时也说明在app@cnts-mfr合成过程中，原有物质的晶体结构保持了较好的完整性。27、3、app@cnts-mfr/af显著增强了织物的防弹性能，浸渍方式及接枝负载颗粒方法大大增强了复合材料的抗穿透能力，为复合材料的防护性能探究提供可靠的研究基础。技术特征：1.芳纶表面接枝聚合改性增强防护材料的制备方法，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s2酸化处理步骤为，将s1得到的酸性混合溶液在室温下以500rpm转速搅拌12h，再将硅藻土de置于酸性混合溶液中，并在60-80℃下进行干燥处理，获得酸化硅藻土de。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤s3包括，将酸化硅藻土de经过硝酸镍(0.01～0.2mol·l-1)诱导改性，再通过化学气相沉积法，惰性气体(氮气等)气氛下合成黑色固体粉末cnts。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：步骤s4中酸改性采用浓硫酸和浓硝酸。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤s5方法为，称取cnts-oh置于4-二甲氨基吡啶dmap、聚丙烯酸paa、二甲基乙酰胺dmf界面接枝诱导液中，质量比例为1-2：1-3：1-3：1-3，从而得到羧基化碳纳米管cnts-cooh，将聚磷酸铵app溶于蒸馏水，质量比例为1：2-8，将羧基化碳纳米管cnts-cooh置于无水乙醇中，质量比例为1：2-8，将两者混合进行溶析结晶法得到聚磷酸铵改性材料app@cnts。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：步骤s6方法为，将三聚氰胺与甲醛相溶，质量比例为1：2-8，采用碳酸钠水溶液调节ph＝8-9，80-100℃水浴加热并不断搅拌，经过滤、洗涤和干燥后，得到三聚氰胺甲醛树脂mfr。7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：步骤s7包括，将聚磷酸铵改性材料app@cnts与三聚氰胺甲醛树脂mfr按照2-8：1的比例添加至无水乙醇etoh溶液中，搅拌均匀，通入硫酸调节ph＝3-4，高温反应并干燥12h，即得到核-壳微胶囊化聚磷酸铵改性材料app@cnts-mfr。8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：步骤s9包括，将s8获得的纤维置于质量比为8-12：1的乙醇和硅烷偶联剂混合溶液中，将混合后的液体在磁力搅拌机放置1h。9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：步骤s10中介质溶液主要是由乙醇和蒸馏水按照1-2：1-2比例混合而成。10.一种权利要求1-9任一项所述制备方法制备的芳纶表面接枝聚合改性增强防护材料。技术总结本发明涉及芳纶纤维改性技术领域，具体涉及芳纶表面接枝聚合改性增强防护材料及制备方法，制备方法包括酸性混合溶液配制，硅藻土DE酸化处理；基于酸化硅藻土DE制备CNTs；过度基体制备；聚磷酸铵改性材料制备；三聚氰胺甲醛树脂制备；核‑壳微胶囊化聚磷酸铵改性材料制备；纤维表面粗糙处理；纤维界面改性处理；复合纤维材料制备；以及采用上述制备方法制备的防护材料，本发明的有益效果为：将宏观接枝行为与微观结构的演化相结合，在制备过程中原有物质的晶体结构保持了较好的完整性，显著增强了织物的防弹性能，大大增强了复合材料的抗穿透能力，为复合材料的防护性能探究提供可靠的研究基础。技术研发人员：袁梦琦,颜轲,陈昊,王博,覃巧丽,张炀,王国辉,李星,郑潇原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：2024/8/20