[发明专利]高性能无机纳米材料制备超强聚乙烯无纬布工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种选用石墨烯、二氧化硅无机纳米材料制备弹性体粘剂用来生产超强聚 乙烯防弹无纬布，有效提高软质防弹衣及防弹盔，防弹装甲材料的抗冲击性能制造技术。

背景技术

近年来选用超强聚乙烯纤维与基体合成橡胶树脂粘结复合无纬布及弹性体树脂中加 碳纳米管、贝壳微粉、改性纳米蒙脱土等混合粘结剂与超强聚乙烯纤维排出复合无纬布、 超强聚乙烯纤维与芳纶纤维混择复合无纬布报导之多，上述技术制备无纬布均存在弹性体 树脂粘结剂与超强聚乙烯纤维粘结强度弱，因超强聚乙烯纤维是无机团表面光滑等弱点， 其次弹性体常规树脂低温：如制作防弹材料蠕变大，就会明显降低子弹的抗冲击性能。据 公知技术表明：

1.专利号200710037719碳纳米管在聚乙烯纤维复合无纬布中的应用，纳米粒子为二 维纳米碳纳米管，由六边形碳原子网格围成的无缝中空管体，两端由半球形的大富勒烯分 子罩住，直径为零点几纳米到几十纳米，长度为几到几百个微米。制备包括：(1)碳纳 米管的前处理：纯化和有机化处理；将1-4g碳纳米管/ml与0.01-0.04g /ml钛酸酯偶联剂在有机溶剂中回流1-3小时；(2)将碳纳米管与胶粘剂混合，在 60-80℃搅拌1-2h，真空脱泡；(3)将增强体UHMWPE纤维于卷绕机上均 匀铺展；(4)涂胶，涂胶次数为1-2次，于40-70℃干燥；(5)涂胶后在60 ±3℃下烘干，干燥10-20min。

2.专利号20071004318贝壳微粉增强超高分子量聚乙烯纤维复合无纬布及其制备，通 过添加贝壳微粉这种层状材料，可以更多地吸收子弹冲击纤维时产生的能量，使防弹性能 得以提高，并且由于这种微粒的作用，使整体的耐热性得以提高。制作步骤包括：(1) 将贝壳微粉预处理，使其表面含有官能团；(2)对预处理后的贝壳微粉进一步功能化改 性，使其在基体胶粘剂中分散均匀；(3)将功能化改性后的贝壳微粉与胶粘剂充分混合； (4)将增强体UHMWPE纤维于卷绕机上均匀铺展；(5)对卷绕好的UHMWPE 纤维涂胶；(6)烘干。

3.专利号200710047455新型无纬布及复合UD型材的制备方法，包括步骤：(1)在 丝束架的进丝张力箱上装上恒定的静电发生器；(2)丝束平行铺展，进入浸胶槽后，在 铺辊上由雾化喷胶装置对无纬布进行上下面上胶；(3)对无纬布双面平行刮刀处理表面 胶；(4)无纬布形成后的牵引用链式平行输送，进行平行切割或转换叠复，形成多层结 构的U D复合板。

4.专利号200810097831复合UD无纬布的制作方法，其成分至少由芳纶纤维和高强 高模聚乙烯组成，其制作步骤为：芳纶纤维均匀的铺在聚乙烯制成的薄膜上，通过喷洒或 滚筒传导热塑性高韧胶液使纤维与薄膜、纤维与纤维间牢固的粘结起来成复合全芳纶纤维 和高强高模聚乙烯无纬布；高性能复合UD无纬布是在专用设备上制作完成的；用上述方 法制成的复合UD无纬布作基材，通过特定的工艺方法，应用在防弹衣、帽、汽车、板材 等领域。

5.申请号200710046741.3超高分子量聚乙烯纤维复合无纬布，其组成包括超高分子量 聚乙烯纤维和胶粘剂，其中所述的胶粘剂为加入改性纳米蒙脱土的复合材料，蒙脱土所占 的重量百分比为0.5～10。该发明还提供该种复合无纬布的制造方法和应用，在很大程度上 克服现有技术存在的缺陷，得到防抗冲击性能优良的复合防弹纤维，提高了复合无纬布的 耐热性和抗冲击性。

公知技术ZL200710046741.3，ZL 20071004318中对复合无纬布增强采用的材料是贝壳 微粉，公知技术ZL200710037719中增强复合无纬布采用的是由六边形碳原子网格围成的 中空碳纳米管，是管状结构，虽然性质上和我们权利要求的石墨烯都属于碳元素，但是本 质上不同，石墨烯属于层状结构，但是性能上比碳纳米管更加优异。

公知技术ZL200810097831中采用的纤维材料至少有两种组成，芳纶纤维和聚乙烯纤 维，与我们权利所要求的采用单一超强聚乙烯纤维有本质上的区别。

发明内容

本发明总结了现有技术中制做复合无纬布工艺中存在的各种问题，提供一种制 备高性能复合无纬布的新工艺。

本发明制备超强聚乙烯无纬布工艺是：

(1)、将超强聚乙烯筒装纤维放入退纱架，进行铺丝；

(2)、经七辊牵引、顺次张力辊的作用通过分丝装置把超强聚乙烯纤维均匀铺散；