一種阻燃超高分子量聚乙烯織物及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種阻燃超高分子量聚乙烯織物及其制備方法，該方法首先將超高分子量聚乙烯織物在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20?30％的聚合物用阻燃劑溶液中二浸二軋，軋液率70％，然后在60℃烘燥15min，將織物烘干；再利用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％?20％的聚偏氟乙烯溶液對織物表面進(jìn)行單面或雙面涂層，涂層厚度控制在0.5?2mm，在將涂層織物烘干，烘干溫度為60?85℃，即制得所述的阻燃超高分子量聚乙烯纖維織物。本發(fā)明制備的阻燃超高分子量聚乙烯織物的氧指數(shù)大于27，離開火焰能快速自熄，同時具有阻燃、高強(qiáng)和不透氣的性能；同時工藝方法簡單，容易工業(yè)實(shí)施。該織物可用作軍事或防恐等領(lǐng)域需要高強(qiáng)、阻燃和不透氣的情況下。
【專利說明】
一種阻燃超高分子量聚乙烯織物及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種阻燃織物及其制備技術(shù)，具體涉及一種阻燃超高分子量聚乙烯織物及其制備方法。【背景技術(shù)】
[0002]超高分子量聚乙烯纖維是繼碳纖維、芳綸纖維之后的第三代高強(qiáng)、高模、高科技的特種纖維。這種纖維由于其分子質(zhì)量極高，分子主鏈的結(jié)合好，纖維的結(jié)晶度和取向度都非常高，纖維拉伸性能特別優(yōu)良，其拉伸強(qiáng)度是目前現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的高性能纖維之最，比強(qiáng)度相當(dāng)于優(yōu)質(zhì)鋼絲的15倍，是碳纖維的2.6倍，是芳綸的1.7倍。除此之外，它還具有優(yōu)良的耐氣候、耐化學(xué)腐蝕、耐海水、耐沖擊、耐疲勞、耐切割、耐低溫性能以及優(yōu)良的絕緣性能、射線透過性能等特點(diǎn)。由于超高分子量聚乙烯纖維的各種優(yōu)異性能，使得其廣泛應(yīng)用于國防工業(yè)和防護(hù)裝備等領(lǐng)域，常見的有海洋產(chǎn)業(yè)用捕魚拖網(wǎng)，軍事用降落傘，安全防護(hù)類防割手套、防刺服，航空航天領(lǐng)域的雷達(dá)保護(hù)罩，蓬蓋布、運(yùn)輸帶等。
[0003]雖然超高分子量聚乙烯纖維有著如此優(yōu)良的性能，但是它易于燃燒，其極限氧指數(shù)(L0I值)只有17.5,這在很多方面限制了它的應(yīng)用和發(fā)展。開發(fā)具有阻燃功能的超高分子量聚乙烯纖維織物，使其同時具有阻燃和高強(qiáng)的雙重功能，可廣泛應(yīng)用在防割手套、防刺月艮、軍事用降落傘和防恐用的防爆設(shè)施等領(lǐng)域，對保護(hù)使用者和公共安全具有很重要的作用。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問題是，提供一種阻燃超高分子量聚乙烯纖維織物的制備方法及其制品。該制備方法將超高分子量聚乙烯織物浸乳聚合物用阻燃劑溶液，再在其表面涂覆聚偏氟乙烯聚合物溶液，并在特定的溫度下烘干，工藝方法簡單，容易工業(yè)實(shí)施，所制備的阻燃超高分子量聚乙烯織物具有良好的阻燃性能，高強(qiáng)和不透氣性能。
[0005]本發(fā)明提供一種阻燃超高分子量聚乙烯纖維織物，所述阻燃超高分子量聚乙烯纖維織物的氧指數(shù)在27以上，阻燃超高分子量聚乙烯纖維織物由織物層和織物表面的涂層組成，所述織物層為浸乳阻燃劑的超高分子量聚乙烯纖維織物，所述涂層為聚偏氟乙烯涂層。
[0006]所述阻燃劑主要為聚合物用阻燃劑，包括有機(jī)磷系阻燃劑(如阻燃劑FRC-1、阻燃劑BDP)，以磷和氮為主要組成元素的膨脹型阻燃劑(如Exolit IFR-10)。
[0007]所述聚合物用阻燃劑溶液:由所述阻燃劑、水溶液和滲透劑JFC配制而成，阻燃劑所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%-30%，JFC質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1 %。
[0008]所述聚偏氟乙烯溶液:將聚偏氟乙烯粉體溶解在N，N_二甲基甲酰胺溶劑中配制而成，聚偏氟乙烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%_20%，聚偏氟乙烯粉體的分子量對其成膜性能有重要影響，選擇分子量為60-80萬的聚偏氟乙稀粉體。
[0009]所述織物的涂層厚度控制在0.5-2mm，涂層方式包括單面涂層和雙面涂層，烘干溫度為60-85 °C。[〇〇1〇]所述阻燃超高分子量聚乙烯纖維織物由以下方法制得:
[0011]1.浸乳阻燃劑溶液:將超高分子量聚乙烯織物在上面所述阻燃劑溶液中二浸二車L，乳液率70 %，然后在60 °C烘燥15min，將織物烘干待用。
[0012]2.聚偏氟乙烯溶液涂層:織物浸乳阻燃劑烘干后，利用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%-20%的聚偏氟乙烯溶液對織物表面進(jìn)行單面或雙面涂層，涂層厚度控制在0.5-2mm，烘干溫度為60-85°C，即制得所述的阻燃超高分子量聚乙烯纖維織物。
[0013]本發(fā)明還提供一種阻燃超高分子量聚乙烯纖維織物的制備方法，該制備方法包括以下步驟:
[0014]1.浸乳阻燃劑溶液:將超高分子量聚乙烯織物在上面所述阻燃劑溶液中二浸二車L，乳液率70 %，然后在60 °C烘燥15min，將織物烘干待用。[〇〇15]2.聚偏氟乙烯溶液涂層:織物浸乳阻燃劑且烘干后，利用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%-20%的聚偏氟乙烯溶液對織物表面進(jìn)行單面或雙面涂層，涂層厚度控制在0.5-2mm，烘干溫度為 60-85°C，即制得所述的阻燃超高分子量聚乙烯纖維織物。
[0016] 有益效果:[〇〇17]對超高分子量聚乙烯纖維織物浸乳阻燃劑，可在一定程度上提高該織物的阻燃性能，浸乳后織物的氧指數(shù)可由17.5提高到23.5,尚不能達(dá)到阻燃的要求，因此還需在織物表面進(jìn)行涂層整理，進(jìn)一步提高織物的阻燃性能；由于聚偏氟乙烯為不燃材料，氧指數(shù)高達(dá) 46,因此在該織物表面涂層后，單位質(zhì)量材料內(nèi)所含的不燃材料增加，可進(jìn)一步提高織物的阻燃性能，測試表明涂層后織物的氧指數(shù)均在27以上。如果僅采用聚偏氟乙烯對織物進(jìn)行涂層，而沒有前面的浸乳阻燃劑處理，則單面涂層聚偏氟乙烯后織物的氧指數(shù)最高能達(dá)到 25.5,這是因?yàn)殡m然聚偏氟乙烯有提高織物阻燃性能的作用，而由于超高分子量聚乙烯本身的易燃性，導(dǎo)致總體織物阻燃效果不佳，因此必須要浸乳阻燃劑和涂層二者同時作用，才能賦予織物火焰離開后具有良好自熄性和阻燃性。[〇〇18]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明制備方法工藝簡單、易于操作，處理后超高分子量聚乙烯纖維織物氧指數(shù)均大于27，織物離開火焰后能夠快速自熄，具有阻燃功能;整理后織物的斷裂拉伸強(qiáng)力由原布的886N提高到930N，其整理后織物的透氣率為Omm/s，該織物變?yōu)槊荛]織物，可阻擋毒氣等的滲入，因此該織物可用作軍事或防恐等領(lǐng)域需要高強(qiáng)、阻燃和不透氣的情況下?！揪唧w實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步敘述本發(fā)明。
[0020]針對目前超高分子量聚乙烯纖維織物易燃的問題，本發(fā)明設(shè)計(jì)思路是將適合聚合物用的阻燃劑配制成阻燃劑溶液，對超高分子量聚乙烯織物進(jìn)行二浸二乳，考慮到聚乙烯織物熱變形溫度低，在特定溫度下進(jìn)行烘干;再配制聚偏氟乙烯溶液，對超高分子量聚乙烯纖維織物進(jìn)行涂層，并在特定的涂層厚度和烘干條件下對涂層織物進(jìn)行烘干，制得一種高性能的阻燃超高分子量聚乙烯織物，雙面涂層聚偏氟乙烯織物的阻燃效果要優(yōu)于單面涂層織物。該涂層超高分子量聚乙烯織物氧指數(shù)大于27,離開火焰能快速自熄。本發(fā)明所述的阻燃超高分子量聚乙烯織物采用本發(fā)明所述的阻燃超高分子量聚乙烯織物制備方法制成。
[0021]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。實(shí)施方式應(yīng)理解為說明性的，而非限制本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍僅由權(quán)利要求書所限定。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，在不背離本發(fā)明實(shí)質(zhì)和范圍的前提下，對這些實(shí)施方式中的物料成分和用量進(jìn)行的各種改變或改動也屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0022]實(shí)施例1[〇〇23]1.浸乳阻燃劑溶液:將超高分子量聚乙烯織物在阻燃劑FRC-1溶液中二浸二乳，乳液率70%，然后在60°C烘燥15min，將織物烘干待用。[〇〇24]由于市售阻燃劑的種類繁多，所述的阻燃劑FRC-1溶液是為超高分子量聚乙烯織物特定選擇的聚合物用阻燃劑，阻燃劑FRC-1溶液由所述阻燃劑FRC-1、水溶液和滲透劑JFC 配制而成，阻燃劑所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%，JFC質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%。[〇〇25]2.聚偏氟乙烯溶液涂層:織物浸乳阻燃劑且烘干后，利用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的聚偏氟乙烯溶液對織物表面進(jìn)行單面涂層，涂層厚度控制在0.5mm，烘干溫度為70°C，即制得所述的阻燃超高分子量聚乙烯纖維織物。[〇〇26]所述聚偏氟乙烯溶液:將聚偏氟乙烯粉體溶解在N，N_二甲基甲酰胺溶劑中配制而成，聚偏氟乙稀在溶液中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10 %。
[0027]利用氧指數(shù)法測試整理后超高分子量聚乙烯織物的阻燃性能，該織物氧指數(shù)為27.5,離開火焰能快速自熄，具有阻燃性能;整理后織物的斷裂拉伸強(qiáng)力由原布的886N提高至IJ905N，其整理后織物的透氣率為Omm/s，該織物變?yōu)槊荛]織物，可阻擋毒氣等的滲入，因此該織物可用作軍事或防恐等領(lǐng)域需要高強(qiáng)、阻燃和不透氣的情況下。[〇〇28] 實(shí)施例2[〇〇29]1.浸乳阻燃劑溶液:將超高分子量聚乙烯織物在阻燃劑FRC-1溶液中二浸二乳，乳液率70 %，然后在60 °C將織物烘干待用。
[0030]所述的阻燃劑FRC-1溶液是為超高分子量聚乙烯織物特定選擇的聚合物用阻燃劑，阻燃劑FRC-1溶液由所述阻燃劑FRC-1、水溶液和滲透劑JFC配制而成，阻燃劑所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%，JFC質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%。
[0031]2.聚偏氟乙烯溶液涂層:織物浸乳阻燃劑且烘干后，利用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20 %的聚偏氟乙烯溶液對織物表面進(jìn)行涂層，涂層厚度控制在1.0mm，涂層方式為雙面涂層，烘干溫度為80°C，即制得所述的阻燃超高分子量聚乙烯纖維織物。[〇〇32]所述聚偏氟乙烯溶液:將聚偏氟乙烯粉體溶解在N，N_二甲基甲酰胺溶劑中配制而成，聚偏氟乙稀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%。[〇〇33]利用氧指數(shù)法測試整理后超高分子量聚乙烯織物的阻燃性能，該織物氧指數(shù)為29.5,離開火焰能快速自熄，具有阻燃性能;整理后織物的斷裂拉伸強(qiáng)力由原布的886N提高至IJ922N，其整理后織物的透氣率為Omm/s，該織物變?yōu)槊荛]織物，可阻擋毒氣等的滲入，因此該織物可用作軍事或防恐等領(lǐng)域需要高強(qiáng)、阻燃和不透氣的情況下。[〇〇34] 實(shí)施例3[〇〇35]1.浸乳阻燃劑溶液:將超高分子量聚乙烯織物在阻燃劑BDP溶液中二浸二乳，乳液率70%，然后在60°C烘燥15min，將織物烘干待用。[〇〇36]由于市售阻燃劑的種類繁多，所述的阻燃劑BDP溶液是為超高分子量聚乙烯織物特定選擇的聚合物用阻燃劑，阻燃劑BDP溶液由所述阻燃劑BDP、水溶液和滲透劑JFC配制而成，阻燃劑所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%，JFC質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1 %。[〇〇37]2.聚偏氟乙烯溶液涂層:織物浸乳阻燃劑且烘干后，利用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的聚偏氟乙烯溶液對織物表面進(jìn)行單面涂層，涂層厚度控制在0.5mm，烘干溫度為80°C，即制得所述的阻燃超高分子量聚乙烯纖維織物。[〇〇38]所述聚偏氟乙烯溶液:將聚偏氟乙烯粉體溶解在N，N_二甲基甲酰胺溶劑中配制而成，聚偏氟乙稀在溶液中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%。[〇〇39]利用氧指數(shù)法測試整理后超高分子量聚乙烯織物的阻燃性能，該織物氧指數(shù)為 28，離開火焰能快速自熄，具有阻燃性能;整理后織物的斷裂拉伸強(qiáng)力由原布的886N提高到 910N，其整理后織物的透氣率為Omm/s，該織物變?yōu)槊荛]織物，可阻擋毒氣等的滲入，因此該織物可用作軍事或防恐等領(lǐng)域需要高強(qiáng)、阻燃和不透氣的情況下。
[0040]實(shí)施例4
[0041]1.浸乳阻燃劑溶液:將超高分子量聚乙烯織物在阻燃劑Exolit IFR-10溶液中二浸二乳，乳液率70%，然后在60°C烘燥15min，將織物烘干待用。
[0042]由于市售阻燃劑的種類繁多，所述的阻燃劑Exolit IFR-10溶液是為超高分子量聚乙烯織物特定選擇的聚合物用阻燃劑，阻燃劑溶液由所述阻燃劑Exolit IFR-10、水溶液和滲透劑JFC配制而成，阻燃劑所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%，JFC質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%。[〇〇43]2.聚偏氟乙烯溶液涂層:織物浸乳阻燃劑且烘干后，利用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20 %的聚偏氟乙烯溶液對織物表面進(jìn)行雙面涂層，涂層厚度控制在1.5mm，烘干溫度為80°C，即制得所述的阻燃超高分子量聚乙烯纖維織物。[〇〇44]所述聚偏氟乙烯溶液:將聚偏氟乙烯粉體溶解在N，N_二甲基甲酰胺溶劑中配制而成，聚偏氟乙稀在溶液中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%。[〇〇45]利用氧指數(shù)法測試整理后超高分子量聚乙烯織物的阻燃性能，該織物氧指數(shù)為 30.0,離開火焰能快速自熄，具有良好的阻燃性能；整理后織物的斷裂拉伸強(qiáng)力由原布的 886N提高到930N，其整理后織物的透氣率為Omm/s，該織物變?yōu)槊荛]織物，可阻擋毒氣等的滲入，因此該織物可用作軍事或防恐等領(lǐng)域需要高強(qiáng)、阻燃和不透氣的情況下。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種阻燃超高分子量聚乙烯纖維織物，其特征在于阻燃超高分子量聚乙烯纖維織物 的氧指數(shù)在27以上，該織物還同時具有高強(qiáng)和不透氣的性能。阻燃超高分子量聚乙烯纖維 織物由織物層和織物表面的涂層組成，所述織物層為浸乳阻燃劑的超高分子量聚乙烯纖維 織物，所述涂層為聚偏氟乙烯涂層。所述阻燃劑主要為聚合物用阻燃劑，包括有機(jī)磷系阻燃劑(如阻燃劑FRC-1、阻燃劑 BDP)，以磷和氮為主要組成元素的膨脹型阻燃劑(如Exolit IFR-10)。所述聚合物用阻燃劑溶液:由所述阻燃劑、水溶液和滲透劑JFC配制而成，阻燃劑所占 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%_30%，JFC質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%。所述聚偏氟乙烯溶液:將聚偏氟乙烯粉體溶解在N，N-二甲基甲酰胺溶劑中配制而成， 聚偏氟乙烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%-20%，聚偏氟乙烯粉體的分子量對其成膜性能有重要影響， 選擇分子量為60-80萬的聚偏氟乙稀粉體。所述織物的涂層厚度控制在〇.5-2mm，涂層方式包括單面涂層和雙面涂層，烘干溫度為 60-85。。。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種阻燃超高分子量聚乙烯織物，所述阻燃超高分子量聚乙 烯織物由以下方法制得:浸乳阻燃劑溶液:將超高分子量聚乙烯織物在上面所述阻燃劑溶液中二浸二乳，乳液 率70%，然后在60°C烘燥15min，將織物烘干待用。聚偏氟乙烯溶液涂層:織物浸乳阻燃劑且烘干后，利用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%-20%的聚偏氟 乙烯溶液對織物表面進(jìn)行單面或雙面涂層，涂層厚度控制在〇.5-2_，烘干溫度為60-85°C， 即制得所述的阻燃超高分子量聚乙烯纖維織物。
【文檔編號】D06N3/04GK106087445SQ201610638464
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月5日 公開號201610638464.4, CN 106087445 A, CN 106087445A, CN 201610638464, CN-A-106087445, CN106087445 A, CN106087445A, CN201610638464, CN201610638464.4
【發(fā)明人】鄭振榮, 杜晗笑, 趙曉明, 鄧麗嬌, 曹森學(xué)
【申請人】天津工業(yè)大學(xué)