[发明专利]芳纶纤维无纬布及其制备方法和应用有效

专利信息
申请号: 200910224262.5 申请日: 2009-11-26
公开(公告)号: CN101892558A 公开(公告)日: 2010-11-24
发明(设计)人: 潘智勇;梁立;吴中伟;汤伟;赵前进;刘元坤;张聪;张慧 申请(专利权)人: 北京雷特新技术实业公司
主分类号: D04H1/58 分类号: D04H1/58;D06M15/263;D06M15/564;D06M101/36
代理公司: 暂无信息 代理人: 暂无信息
地址: 100074 北*** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 纤维 无纬布 及其 制备 方法 应用
【说明书】:

技术领域

发明涉及特种纤维纺织领域,尤其涉及一种对芳纶纤维无纬布的改进,以及这种芳纶纤维无纬布的制备方法和应用。

背景技术

芳纶是一种大分子主链上由芳香环和酰胺键构成的有机纤维,由美国杜邦公司最先开始研制。1974年,美国贸易联合会将这种纤维命名为“aramid fibers”,其定义是:至少85%的酰胺链(-CONH-)直接与两个苯环相连接。芳纶纤维全称为“聚对苯二甲酰对苯二胺”,是一种新型高科技合成纤维,具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸耐碱、重量轻等优良性能,其强度是钢丝的5~6倍,模量为钢丝或玻璃纤维的2~3倍,韧性是钢丝的2倍,而重量仅为钢丝的1/5左右,在560度的温度下,不分解,不融化。它具有良好的绝缘性和抗老化性能,具有很长的生命周期。因此,芳纶纤维是制作软质防弹衣、防刺衣、轻质防弹头盔、雷达罩、运钞车防弹装甲、舰艇及远洋船舶绳索、轻质高压容器、航天航空结构件等的理想材料。在航空、航天方面,芳纶由于质量轻而强度高,节省了大量的动力燃料,据国外资料显示,在宇宙飞船的发射过程中,每减轻1公斤的重量,意味着降低100万美元的成本。除此之外,科技的迅猛发展正在为芳纶开辟着更多新的民用空间。由于芳纶纤维的优异性能,应用前景巨大,因此芳纶纤维自问世起就备受关注,发展很快。

目前,美、英等发达国家的防弹衣均为芳纶材质,芳纶防弹衣、头盔的轻量化,有效提高了军队的快速反应能力和杀伤力。在海湾战争中,美、法飞机大量使用了芳纶复合材料。除了军事上的应用外,现已作为一种高技术含量的纤维材料被广泛应用于航天航空、机电、建筑、汽车、体育用品等国民经济的各个方面。

芳纶纤维无纬布是由芳纶纤维在芳纶纤维无纬布生产设备中,通过展丝、浸胶/涂胶、干燥等工序后制成的。现有技术中用于浸胶或涂胶的胶液由胶粘剂构成,一般包括丙烯酸酯胶粘剂、聚氨酯胶粘剂、弹性体类胶粘剂等,这些胶粘剂包覆在每一根纤维上,除了可以固定作为增强体的纤维外,还可以提高复合材料的抗冲击防弹、防刺性能。

然而,由于作为基体的胶粘剂自身的缺点,采用上述现有技术制得的芳纶纤维无纬布综合性能受到很大的影响,主要体现在制得的产品综合机械强度较差,表面粘手,制备过程中干燥时间较长、布样表面不平整等方面。最重要的是,这种产品在打靶实验中蠕变严重。采用这种产品制得的防弹护具不能有效地“钝化”子弹的冲击力,往往只能通过添加无纬布层数达到防弹的效果,但这样又会增加一般战士、警察使用时的负荷,同时还会提高防弹衣成本。

因此,如何改变芳纶纤维无纬布胶粘剂的粘结特性,使芳纶纤维无纬布具有更高的抗冲击性能,有效地“钝化”子弹的冲击力,已经成为防弹护品研究的必然趋势。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术的缺陷,提供一种芳纶纤维无纬布,旨在提高现有芳纶纤维无纬布的防弹性能。本发明还提供了制备这种芳纶纤维无纬布的制备方法,提高了生产效率。

本发明是采用如下技术方案实现技术目的的:

本发明提供的芳纶纤维无纬布,由芳纶纤维经展丝、上胶、干燥过程制得。其中,上胶过程使用的胶液中除包含现有技术的胶粘剂外,尤其还包含固化剂,所述胶粘剂形成的胶粘剂水溶液与所述固化剂的质量比为100∶0.2~2。固化剂是一种具有一定活性官能团的交联剂,它能使聚合物分子间产生交联形成体型结构。固化剂的添加能使得胶粘剂分子充分的交联,使得抵抗能力变大。另外,添加固化剂还能解决布样表面粘手的问题。添加固化剂,能明显改善产品的耐湿、耐水、耐高温等性能,同时可显著提高胶粘剂的粘着力,从而获得有益的综合性能。固化剂还能促使胶液中的水分在较短的时间内充分挥发,从而缩短干燥时间,提高生产效率。

本发明所采用的胶粘剂可选为水溶性丙烯酸酯胶粘剂、聚氨酯胶粘剂或者弹性体类胶粘剂。上述胶粘剂水溶液中,胶粘剂与水的质量比为25~50∶75~50,优选为35~50∶65~50。

固化剂分为常温固化剂和加热固化剂。其中,常温固化剂一般有胺类固化剂、酸酐类固化剂、催化型固化剂、低分子聚酰胺固化剂等,例如水性异氰酸酯、氮丙啶、碳化二亚胺、环氧类、氨基树脂类水性固化剂(交联剂)等。本发明采用的添加入胶液中的固化剂为常温固化剂,以氮丙啶固化剂为最佳。氮丙啶固化剂是一种三官能团固化剂,可与聚合物羧基基团发生交联反应,能较好地实现本发明的技术目的。

所述胶粘剂水溶液与所述氮丙啶固化剂的质量比优选为100∶0.5~1.0。

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