阅读说明：本技术 无机颗粒梯度沉降成形的热塑性防刺割树脂片及其制备方法与应用 (Thermoplastic anti-piercing resin sheet formed by inorganic particle gradient sedimentation and preparation method and application thereof ) 是由 刘洪玲 陈立富 刘晓艳 于伟东 于 2019-09-27 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种无机颗粒梯度沉降成形的热塑性防刺割树脂片及制备方法与用途。该树脂片是由微米尺度的无机颗粒在热塑性树脂液中作均匀沉降堆砌并降温固化后形成梯度分布结构的复合树脂片。其制备方法是在高温下,将无机颗粒铺层于熔融树脂的表面,然后在定压平板的加压下浸入树脂液内,并在重力作用下缓慢沉向底部,因上下层温度差,而显梯度分布,真空除去气泡后降温固化成型为复合树脂片,该树脂片倒置使用,即刀具从低密度进入高密度,形成等加速的受力过程,而使阻挡效率和缓冲作用更优,更好的放大反向切割锐器。使其迅速平钝和毛刺化,达到防刺割功效。可用于防恐防暴、消防、防爆炸、地震搜救及国防军事的个体防护着装材料。(The invention relates to a thermoplastic anti-piercing resin sheet formed by inorganic particle gradient sedimentation and a preparation method and application thereof. The resin sheet is a composite resin sheet which is formed by uniformly settling and stacking micron-sized inorganic particles in thermoplastic resin liquid and cooling and solidifying the resin sheet to form a gradient distribution structure. The preparation method comprises the steps of laying inorganic particles on the surface of molten resin at high temperature, then immersing the molten resin into resin liquid under the pressure of a constant pressure flat plate, slowly sinking to the bottom under the action of gravity, showing gradient distribution due to the temperature difference of the upper layer and the lower layer, cooling and solidifying to form a composite resin sheet after bubbles are removed in vacuum, and using the resin sheet upside down, namely, enabling a cutter to enter high density from low density to form an equally accelerated stress process, so that the blocking efficiency and the buffering effect are better, and the reverse cutting sharp device is better amplified. So that the utility model can be quickly blunted and burred to achieve the effect of preventing cutting. Can be used as an individual protection dressing material for preventing terrorism and riot, fire fighting, explosion prevention, earthquake search and rescue and national defense and military.)

无机颗粒梯度沉降成形的热塑性防刺割树脂片及其制备方法 与应用

技术领域

本发明涉及个体防刺割、防弹着装材料，属功能技术纺织品领域，特别是柔性、轻质、高功效防刺、割、砍着装用树脂复合片材及其制备技术。

背景技术

和平时期的防恐、防暴、消防、突变事故等救援与逃生以及战争或武装行动中，均需专门化的防护装备。这些装备的基本要求是：高功效的防护功能和轻质柔软、无行动障碍的要求；而后者变得日益重要，并变得越来越轻质柔软化。我国对***的管控相比而言极为严格，虽然也存在刀具的管控，但较易获取和随身携带。故在防恐制暴中的着装，尤其是具有防刺、割、砍等功能的服装是保障救护人员人身安全和行动无障碍的基本装备。由于防刺在防刺、割、砍三个作用中是最难达到，且要求最高的防护功能，故人们主要关注防刺。现有的防刺材料，主要依靠硬质的金属破坏刀刃和隔挡利器，或用硬质非金属材料阻挡和损伤刀具，或用硬质高聚物来挤压、摩擦耗散冲击能量。显然，“以硬对硬”的金属材料在重量上存在缺陷；而“以软对硬”的高聚物在刀具隔挡上亦存在不足；无机硬质材料在硬度上虽然具有优势，但易脆易裂。如何将以上两者结合起来，是人们目前很少涉及的领域。而所做的研究大多集中在织物涂层和树脂片与织物粘合的技术上。在目前的工艺技术和原材料性能下，只能通过增厚的叠层材料和加大物质的质量和选择材料硬度的方式来实现防刺的效果，这属于低级的、初始阶段。其目前所能达到的最好效果是，在24焦耳冲击力下无显见穿透(国家标准)的织物平方米重最小为6.67kg/m²，即0.3平方米背心为2kg。若允许穿透最大露出长度7mm(欧洲标准)，最轻为3.33kg/m²，即0.3平方米背心为1kg。

目前对上述防刺割材料已进行了诸多研究，主要是集中在以下几种。

第一类是使用热固性树脂或热塑性材料形成防刺层以达到防刺效果。如一种非金属防弹防刺服(专利公开号：CN201577566U)使用热塑性树脂涂层的方法，并采用纤维精密排列技术使芳纶无纬布成0°/90°排列来达到防刺防弹效果；一种防弹、防刺背心(专利公开号：CN203657618U)中防护片采用树脂浸渍过的芳纶布层叠热压固化而成，具有很强的韧性和弹性；一种芳纶纤维增强树脂基防刺复合材料(专利公开号：CN102632665B)利用改性乙烯基树脂浸渍芳纶织物形成片材叠合形成，片材之间彼此独立，硬度和质量方面均有所减少；防弹且防刺的复合材料(专利公开号：CN107580550A)提供的一种柔性防刺材料主要包括三个区域构成复合防刺材料，其中包含织物和弹性体树脂或热塑性树脂的第二区作为主要防刺层；高性能非金属防刺片(专利公开号：CN105696357A)将环氧树脂和丙酮按照一定比例混合后再与聚酰胺按照一定质量比混合涂覆在芳纶机织物两面进行模压和干燥固化制成，使得防刺性能变得更加稳定，防刺性能相对较强的防刺材料；防刺复合材料及其制备方法(专利公开号：CN101936684A)采用高性能纤维形成增强体，复合在增强体上的树脂基体制成单层复合材料，开始独立的使用树脂作为复合防刺材料的一部分；多层非织造布制得防弹防刺多用复合材料及制备方法(专利公开号：US2013/0219600A1)采用树脂浸渍或者填料的非织造布通过多角度铺层制得防刺材料，非织造布的锁结达到防刺的性能；具有伸缩功能的防刺护体(专利公开号：CN107478095A)提供了一种由基布和增强复合热塑性树脂片组成的防刺结构层，数组相互成阶梯状搭接构成，且这种防刺层具有收缩功能可提高其防护性能柔软度和透气性更好；防弹防刺结构及防护服(专利公开号：CN206832131U)提供的一种防刺防弹材料包括纤维层、纤维层和树脂基体复合层，纤维层与纤维层之间成90°布置，该结构重量较轻且并不会影响到穿戴者的舒适度和灵活性；一种Z形树脂成型柔性防刺面料及其制备方法(专利公开号：CN105544228B)通过3D打印技术或者注塑技术得到Z形树脂固化物并通过热熔胶粉将其固化在成衣面料上，然后进行烘燥后制成，具有重量轻舒适、灵活等特点；一种复合热塑性防弹防刺片材(专利公开号：CN207180483U)将增强热塑性材料热熔注塑于防弹纤维集合体上，在防弹纤维集合体上打有通孔，部分增强热塑性材料热熔渗入至所述通孔中形成反面增强体，构成一体式结构，此种方案显著增强了防刺的效果，但加工比较困难并且耐用性较差。上述通过树脂浸渍或者涂覆的防刺材料要想达到标准《GA68-2008警用防刺服》的防刺要求，需要更大的质量、更厚的层数，以及材料柔性变差而导致穿着笨重且不灵活，其原因在于只存在稍硬的树脂膜，防刺效率低。若直接镀金属层，一是无法做厚，不仅增重、还易破裂；二是加工成片材，防刺主要作用仍是树脂，树脂的硬度有限，只有增加片材厚度即增材而无法减重。

第二类是在现有的芳纶机织物等基布上涂覆含有无机颗粒的高聚物，形成防刺层以达到防刺效果。一种防刺材料，用于此的涂层载体，以及由所述材料制成的服装(专利公开号：EP0972169B1)通过聚氨酯作为粘合剂将直径为0.1～3mm的无机颗粒磨粒粘附在织物表面从而达到防刺效果，防刺颗粒(专利公开号：US2004/0048536A1)通过在高性能纤维织物表面粘附一定量的固体硬质颗粒物质，涂层厚度在0.1～2mm，可以钝化刀具侵彻深度；防刺复合材料(专利公开号：US2007/0105471A1)中通过将无机颗粒涂覆于芳纶织物表面以改善材料的防刺性能；复合防刺面料及其制备方法(专利公开号：CN101125040A)采用金刚砂、碳化硅等作为增强粒子，聚氨酯、环氧树脂等作为粘结剂在基布上间隔2～20mm，排布厚度为0.1～1mm的涂层点制成复合防刺面料，质地非常柔软适用于加工各类防刺服装；柔性防刺材料、防刺体的粘结成型方法(专利公开号：CN103791778B)将注塑工艺生产的热塑性粒子或复合增强材料粒子填充在厚度为3～30mm、模孔深度在0.3～2mm、距离相距1～20mm，模孔空隙在0.2～2mm的模具中，再均匀的涂覆粘结剂或者热熔胶粉末固化粘接在基布上，制得柔性防刺材料；一种无机粉末涂层防刺布/一种复合防弹防刺材料(专利公开号：CN206430639U/CN206648524U)使用PU胶等将碳化硅等无机粉末涂层在芳纶机织布上形成一种无机粉尘涂层防刺布，单层面密度可达150～500g/m²，层数不超过10层，重量基本为现有防刺材料中的最低水平，并将此无机涂层防刺布或超薄防刺钢片作为防刺层，高性能纤维编织布作为防弹层制成防弹防刺复合材料。一种防刺防割柔性材料的制备方法(专利公开号：CN108058469A)更进一步的在织物、膜材料、橡胶材料或皮革表面涂覆胶黏剂，然后粘贴环氧树脂等有机高分子或金刚石、碳化硅等无机颗粒得到复合材料，然后经过热压得到防刺割柔性材料，该发明工艺简单成本低、重量轻等特点；一种柔性防砍防刺护体(专利公开号：CN207180485U)将设置在基布上的增强热塑性防刺片材用柔性间隙分成数个间开的任一形状组合成粒子图案，并带有凸起制得，这种方案中粒子和凸起可以较好的提高的防刺效果，但是极易磨损失效。上述将无机颗粒涂层的或者纯树脂片粘贴在基布表面的防刺材料，虽然改善了柔软性，但防刺割功效并未增加、甚至会有所下降。而且，前者会在使用过程中，因不断摩擦而使表面粒子脱落，造成防刺割性能的下降，而带来很大的安全隐患；同时，因织物太薄，无机颗粒层易解体和破洞而失效，以及刀具刺入后无机颗粒对的挤压作用基本丧失，摩擦切割作用几乎消失。

第三类防刺材料是采用传统的机织布、针织布或者非织造布通过包裹、夹带、叠加硬质或柔性剪切增稠体或者增加加筋结构使其具有防刺性能。如一种硬质防刺服(专利公开号：CN207084185U)公布的一种硬质防护服，其中内层由高抗冲聚苯乙烯板、高抗冲聚丙烯板和泡沫塑料层搭配，可拆卸式金属片，外层加铜、铝条作为加强筋的缓冲层作为主要防刺层；一种柔性防刺面料及其制备方法(专利公开号：CN107650458A)中引入缓冲凸起重复相连呈波浪形和碳纤维增强材料防刺块精心铺层后，裁剪、包边、稀疏绗缝，即得柔性防刺面料；一种柔性防刺针织物面料及其制备工艺(专利公开号：CN107587247A)公开了一种特殊针织工艺制得的防刺材料，由六个横列的线圈构成包括浮线和成圈组织，并重复循环制得防刺面料；一种柔软耐久型防刺材料的制备方法(专利公开号：CN107815870A)引入剪切增稠体与织物充分混合复合，提高了防刺材料的耐久性和柔韧性；一种柔性防刺材料及其制备方法(专利公开号：CN107385676A)公布的一种防刺材料由舒适层1、核心防刺层和舒适层；2、按照顺序层叠后经过水刺后固结形成防刺复合材料。上述几种类型的防刺材料的突出不足是加工工艺过于复杂，且人工成本较大，不易批量生产，而且加筋材料为纤维时，它的柔软性有所改善，但防刺功能有限和易于破坏且重量增加；加筋材料为金属网格时，柔性急剧下降，且防刺效率与格栅粗网及其网格空有关，是一种质量、硬度与柔性呈反比的结构。

第四类防刺材料是采用硬质或软质材料制得的防刺材料。一种柔性防刺织物(专利公开号：CN107212485A)采用树脂片、纤维增强树脂片或金属合金片作为防护模块，并通过无间隙配合，从而达到防刺效果，很大的改善了防刺材料的柔软性，但主要靠金属片防刺，故重量偏重。如依据各种仿生学原理制得防刺材料，一种基于空心微蛋壳的鳞甲拼接式防刺服(专利公开号：CN108095222A)借鉴动物鳞甲分层重叠的排列方式，按照上下分层的排列布局，将所有由塑性材料制得的防刺基板水平排列而成，且防刺体上有多个中空半椭球壳体呈并列交错设置，可以减轻防刺材料重量，但防刺效果受到重叠不均的影响；鳞甲式防刺芯片及用其制成的防刺装备(专利公开号：CN105403106A)基于仿生学原理借鉴鳄鱼的鳞甲设计防刺芯片结构，包含“金字塔”和截面为扇形的柱状构件，能很好的分散刀具等锐器的穿刺，切割作用但易造成集聚刺穿；纳米管集料在碳纳米管抗冲击材料中应用及制备方法(专利公开号：WO2017128944(A1))利用碳纳米管的中空结构来吸收大量的冲击能量，碳纳米管宏观有序，微观无序状态，力求达到最优的防刺防爆效果，但尺度太小，材料刚度不足，防刺性能增加微小而成本增加；一种基于碳纤维板拼接块的防刺服(专利公开号：CN106858769A)采用多个碳纤维板并CNC加工而成的防刺片，并夹有金属薄片，经机器缝合封口制得防刺材料，防刺性能优良但太重太硬，适于马赛克式或非连续片体。上述方案制得的防刺材料的主要不足，也是质量过大的问题，且伴随着制备工艺复杂，这与早期人工制作甲胄的问题相同。

综上，现有的一些硬质或者软质防刺材料，仍普遍存在笨重、刚硬和单一阻尼的低功效的缺陷。

发明内容

本发明所要解决的问题是：目前在防刺材料与防刺机理的研究中，仅关注隔挡机制和摩擦握持机制，故只能关注选择硬质材料和加大厚度，其结果必然导致材料的增重，或没有任何有效的解决方法。而本发明基于硬质材料柔性极差，且密度大，重量重；而树脂材料密度小、重量轻且柔性好，所以选择颗粒体，尤其是材质本身就刚硬的无机颗粒，作为阻隔刀具刺入的主体材料(刚硬材料)；选择高聚物材料，尤其是硬度偏高的树脂材料，作为刀具刺入的握持与定向和增加材料的韧性与弹性的主体材料(柔韧材料)。两者的结合，不仅可做到功能的刚柔兼并和既减轻材料的重量，又提高材料的柔韧性，而且堆砌在树脂中的微米尺度～亚微米尺度的超硬、单晶多棱角的微颗粒及其密集排列和梯度排列，可有效实现刺入刀具尖端的反向切割机理和碰撞隔挡机理，并使刀具尖端受到高概率碰撞、刮擦和握持摩擦作用，快速钝化和高效阻尼而静止。由此，有效解决前述市场上存在的防刺材料重量大、柔软性差等问题，针对现有技术中硬质或者软质防刺材料，仍普遍存在笨重、刚硬和单一阻尼的低功效的缺陷，提供一种无机颗粒梯度沉降成形的热塑性防刺割树脂片及制备方法与用途。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种无机颗粒梯度沉降成形的热塑性防刺割树脂片，其特征在于，是由微米尺度的无机颗粒在热塑性树脂熔体中堆砌密度呈梯度分布结构或分层梯度结构，经降温固化后形成的复合片状体；所述的梯度分布结构或分层梯度结构是由无机颗粒因自重在热塑性树脂的熔体中自然沉降并经固化稳定形成的结构；所述的梯度分布结构是指由无机颗粒高密堆砌至低密堆砌、甚至近似为零的无机颗粒填充的结构；所述的分层梯度结构包括无机颗粒高密堆砌至低密堆砌、甚至近似为零的无机颗粒填充的结构和纯树脂层。

优选地，所述的无机颗粒平均粒径为1～100μm，即目数约在50～5000目；无机颗粒在防刺割树脂片中的填充质量分数为20～45wt％。

优选地，所述的无机颗粒为碳化硅颗粒、人造金刚石颗粒、碳化硼颗粒或氮化硼颗粒中的一种或多种混合。

优选地，所述的热塑性树脂为聚酯树脂(PET)、聚碳酸酯树脂(PC)、聚丙烯树脂(PP)、聚乙烯树脂(PE)或聚酰胺树脂(PA)中的一种。

优选地，所述的梯度分布结构的无机颗粒梯度沉降成形的热塑性防刺割树脂片厚度为0.2～2.0mm，所述的分层梯度结构的无机颗粒梯度沉降成形的热塑性防刺割树脂片厚度为0.4～2.0mm。

显然，在无机颗粒填充的梯度分布区域，还可分为两个层次：即因为对无机颗粒的加压而局部区域(即表层)的堆砌密度增大，且表层的有效沉降时间最少、结构不变时间最长(因为表层的内应力须逐层释放，且沉降也须逐层完成)所产生的“致密表层”，以及因无机颗粒的压入而其发生沉降只能由下至上逐一沉降产生的时间差所形成的“梯度层”。

上述梯度分布结构与分层梯度结构的两种型制的热塑性防刺割树脂片，使用时两者均具有方向性。

当下表面为正面，即密度低的面向刀具的刺入，不仅可实现等加速方式对刀具的碰撞、刮擦和挤压摩擦的减速耗能，直至刀具静止、无法穿透；而且可使刀具定向，实现在其尖端移动轨迹上的最大阻力的逐一碰撞。

当上表面为正面，即密度高的面向刀具的刺入，可使刀具直接先高概率的碰撞、挤压和刮擦的隔挡减速耗能，直至刀具静止、无法穿透，但刀具尖端的定向定向功能较差，上表层也易于发生弯曲而导致摩擦、刮擦作用的下降。

上述无机颗粒梯度沉降成形的热塑性防刺割树脂片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将热塑性树脂在高温下熔融并注入聚四氟乙烯模板槽盒中，并同时加热所述的无机颗粒至所述高温温度以上5～10℃；所述的高温是指比所用热塑性树脂的熔融温度要高10～25℃的温度；

(2)然后在熔融的树脂表面均匀逐层地一次铺撒到不同堆砌密度所需的的无机颗粒，直至所需的质量分数；无机颗粒的温度比(1)中所述的高温高3～8℃；

(3)在定压作用下，将外露的无机颗粒缓慢的压浸入所述的熔融树脂中；

(4)继续保持定压静置0.1～1.0小时，升高加压板温度5～15℃或保持压板温度，抽真空除去气泡后逐渐降温固化，形成梯度分布结构的或分层梯度结构的无机颗粒梯度沉降成形的热塑性防刺割树脂片。

优选地，所述步骤(1)中的模板槽盒为六角形、正方形或圆形的扁平模板槽盒。

上述无机颗粒梯度沉降成形的热塑性防刺割树脂片在防暴、消防、***、地震搜救及国防军事的个体防护着装材料中的应用。

本发明的刀具的轨迹不能偏移和走斜线，则所碰撞的无机颗粒发生的反向切削碰撞隔挡以及各种摩擦作用均达最大值。在步骤(5)中令压板温度与环境温度一致，甚至略低的目的是保证表层的树脂的流动性趋向于极小，而无机颗粒无法下沉而保证表层的高堆砌密度及其不变，同时配以适当缩短静置时间，而较快地起动降温固化过程，而形成不沉降无机颗粒的致密表层、显见的无机颗粒梯度分布层和纯树脂层的准三层结构的树脂片。这样的结构可首先使刀具定向刺入且稳定性高，这样在发生碰撞、切割、摩擦时，着力点作用就高，冲击力强，避让可能性就小，或避让付出的能量就高，这是该结构的设计目的。

本发明的有益效果在于：

(1)由于树脂和无机颗粒的密度远低于金属，尤其是硬金属，但一般无机颗粒的硬度一般高于硬金属很多，为6～20倍。同样防刺功效的树脂片的质量可成倍减少，而制得轻质的防刺、割、砍及其复合材料；

(2)由于无机颗粒填充可达45％～55％，且所述的无机颗粒多为多角形，尖角尺寸为微米尺度，小于或者远小于一般刀具的刃口或尖端，同时，无机颗粒的硬度远硬于金属刀具，包括高硬度金属，故能切入刀具刃口，形成反向切割，并钝化尖端及刃口。

(3)由于采取密度梯度分布结构和密度梯度分布分层结构，可使树脂片密度小的一面的韧性更大、密度高的一面强度更强，无机颗粒以温度和时间可自主操控，形成梯度分布，而得到高密度层对刀具的高效反切割和快速阻隔减速，并能进一步减少重量；

(4)制备过程简洁，温度可直接调节热塑性树脂的流动性和固化点，故制备周期更短，可直接进行产业化。

附图说明

图1是本发明热塑性树脂片的制备过程示意图；其中：1-无机颗粒；2-热塑性树脂；3-模压板。

图2是梯度分布结构的无机颗粒梯度沉降成形的热塑性防刺割树脂片的截面结构示意图；其中，1-无机颗粒；2-热塑性树脂；3-致密表层；4-梯度层；

图3是分层梯度结构的无机颗粒梯度沉降成形的热塑性防刺割树脂片截面结构示意图；其中，1-无机颗粒；2-热塑性树脂；3-致密表层；4-梯度层；5-纯树脂层。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1-4中的原材料及设备为国家重点研发计划项目(2016YFC0802802)的资助。

如图1所示，本发明的无机颗粒梯度沉降成形的热塑性防刺割树脂片的制备方法，具体步骤如下：

(1)将热塑性树脂在高温下熔融并注入聚四氟乙烯模板槽盒中，并同时加热所述的无机颗粒至所述高温温度以上5～10℃；所述的高温是指比所用热塑性树脂的熔融温度要高10～25℃的温度；

(2)然后在熔融的树脂表面均匀逐层地一次铺撒到不同堆砌密度所需的的无机颗粒，直至所需的质量分数；无机颗粒的温度比(1)中所述的高温高3～8℃；

(3)在定压作用下，将外露的无机颗粒缓慢的压浸入所述的熔融树脂中；

(4)继续保持定压静置0.1～1.0小时，升高加压板温度5～15℃或保持压板温度，抽真空除去气泡后逐渐降温固化，形成梯度分布结构(图2所示)的或分层梯度结构(图3所示)的无机颗粒梯度沉降成形的热塑性防刺割树脂片。

制得的防刺树脂片的总面密度、厚度等详细表1中所列，依据我国公安部GA 68-2008《警用防刺服》标准检测，达到防护要求，目前现有的非金属防刺材料达到该标准所要求的总面密度均成倍高于3.33kg/m²，故实验允许不大于6mm的穿透长度，并刺穿概率记为0。由此，记录其有效防刺的总能量和不被刺穿的织物减重率δ。

实施例1

本实施例提供了一种碳化硼颗粒梯度沉降成形的热塑性防刺割树脂片，是由微米尺度的碳化硼颗粒在热聚酰胺树脂熔体中堆砌密度呈梯度分布结构，经降温固化后形成的复合片状体；所述的梯度分布结构是指由无机颗粒高密堆砌至低密堆砌、甚至近似为零的无机颗粒填充的结构；。碳化硼颗粒在防刺割树脂片中的填充质量分数为45wt％，平均粒径为100μm。

在多层织物上铺贴碳化硼颗粒梯度沉降成形的热塑性防刺割树脂片而成的复合织物，其整体平方米克重为3.01kg/m²，具体工艺参数详见表1中所列。该复合树脂片的刺穿概率为零。若折算成目前3.33kg/m²的织物，其正面耐刺割能量为27.2J，反面耐刺割能量为21.9J，刺割能量的差异率约19.5％，相对于目前常规平方米克重(3.33kg/m²)来说，可以减重约9.6％，其正反面的刺割能量差异率较大，这与无机颗粒的排列方式即准双层梯度结构有关，当刀具由正面(低密度)刺入时，可实现等加速方式对刀具的碰撞、刮擦和挤压摩擦的减速耗能而阻隔；而由高密度刺入时，先高概率的碰撞、挤压和刮擦导致隔挡减速耗能，直至刀具静止、无法穿透，但刀具尖端的定向定向功能较差，上表层也易于发生弯曲而导致摩擦、刮擦作用的下降。准两层的梯度结构在减重方面优势不明显，但防刺效果可以得到改善。

实施例2

本实施例提供了一种碳化硅颗粒梯度沉降成形的热塑性防刺割树脂片，是由微米尺度的碳化硅颗粒在聚酯树脂熔体中堆砌密度呈分层梯度结构，经降温固化后形成的复合片状体；所述的分层梯度结构包括无机颗粒高密堆砌至低密堆砌、甚至近似为零的无机颗粒填充的结构和纯树脂层。碳化硅颗粒在防刺割树脂片中的填充质量分数为20.7wt％，平均粒径为50μm。

在多层织物上铺贴碳化硅颗粒梯度沉降成形的热塑性防刺割树脂片而成的复合织物，其整体平方米克重为2.85kg/m²，具体工艺参数详见表1中所列。该多层复合织物的刺穿概率为零。若折算成目前3.33kg/m²的织物，其正面耐刺割能量为25.9J，反面耐刺割能量为19.2J，刺割能量的差异率约25.9％，相对于目前常规平方米克重(3.33kg/m²)来说，可以减重约14.4％，其正反面的刺割能量差异显著增加，这与无机颗粒的排列方式即准双层梯度结构有关，当刀具由正面(低密度)刺入时，可实现等加速方式对刀具的碰撞、刮擦和挤压摩擦的减速耗能而阻隔；而由高密度刺入时，由于无机颗粒的粒径减少，由反面(高密度)进入时，刀具对无机颗粒的碰撞、挤压和刮擦导致促使颗粒定向排列，反而加剧颗粒的尖锐化，切割增加，所以耐切割能降低。准三层的梯度结构在减重方面优势比准两层的梯度结构明显，防刺效果正面的效果相对反面明显。

实施例3

本实施例提供了一种人造金刚石颗粒梯度沉降成形的热塑性防刺割树脂片，是由微米尺度的人造金刚石颗粒在聚碳酸酯树脂熔体中堆砌密度分层梯度结构，经降温固化后形成的复合片状体；所述的分层梯度结构包括无机颗粒高密堆砌至低密堆砌、甚至近似为零的无机颗粒填充的结构和纯树脂层。人造金刚石颗粒颗粒在防刺割树脂片中的填充质量分数为20.7wt％，平均粒径为50μm。

在多层织物上铺贴人造金刚石颗粒颗粒梯度沉降成形的热塑性防刺割树脂片而成的复合织物，其整体平方米克重为2.79kg/m²，具体工艺参数详见表1中所列。该多层复合织物的刺穿概率为零。若折算成目前3.33kg/m²的织物，其正面耐刺割能量为26.4J，反面耐刺割能量为22.1J，刺割能量的差异率约16.3％，相对于目前常规平方米克重(3.33kg/m²)来说，可以减重约16.2％，其与实例2的差别，除树脂的种类和无机颗粒的种类发生改变外，无机颗粒所填充的质量分数小于实例2，但其性能却优于实例2，原因可能是无机颗粒填充减少，刀具刺入时，无机颗粒对刀具的碰撞、刮擦和挤压摩擦等造成某些无机颗粒定向排列的量减少，切割效应相应减弱，所以耐刺割性增加，而且其减重效果明显，这使得防刺性能得到改善并可做到轻质化和柔软化。

实施例4

本实施例提供了一种立方氮化硼颗粒梯度沉降成形的热塑性防刺割树脂片，是由微米尺度的立方氮化硼颗粒在聚丙烯树脂熔体中堆砌密度呈梯度分布结构，经降温固化后形成的复合片状体；所述的梯度分布结构是指由无机颗粒高密堆砌至低密堆砌、甚至近似为零的无机颗粒填充的结构。立方氮化硼颗粒在防刺割树脂片中的填充质量分数为43.8wt％，平均粒径为30μm。

在多层织物上铺贴立方氮化硼颗粒梯度沉降成形的热塑性防刺割树脂片而成的复合织物，其整体平方米克重为2.90kg/m²，具体工艺参数详见表1中所列。该多层复合织物的刺穿概率为零。若折算成目前3.33kg/m²的织物，其正面耐刺割能量为24.3J，反面耐刺割能量为18.7J，刺割能量的差异率约23.0％，相对于目前常规平方米克重(3.33kg/m²)来说，可以减重约12.9％，其正反面的刺割能量差异显著增加，这与无机颗粒的排列方式即准双层梯度结构有关，而且与实例1相比，在填充质量分数相差不大的条件下，有显著差异的是颗粒的大小。此时颗粒由100μm降为30μm，其正面和反面刺穿能量都大大低于实例1的，结果表明此时的刺穿能与无机颗粒的大小有很大的关系。颗粒太小，会造成局部的应力集中，加速切割作用，所以在设计时要考虑颗粒大小与层数的有机结合。

表1.密度梯度分布热塑性树脂片的工艺配方与条件和实施结果

注：其中所述的减重率δ为现有水平平方米克重G_s与实测织物平方米克重G₀的差值与现有水平平方米克重G_s的比值：

δ＝(G_S-G₀)/G_S*100％

所述的刺穿能量的差异率v为正面的刺穿能量E_z与反面的刺穿能量E_f的差值与正面的刺穿能量E_z的比值：

v＝(E_z-E_f)/E_z*100％

其中所述的刺穿概率p为10次试验中的刺穿的次数n的百分率：

p＝n/10*100％

所述的刺穿能量，是指防刺复合织物最小刺穿的能量。