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量分數為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；再利用質量分數為10％?20％的聚偏氟乙烯溶液對織物表面進行單面或雙面涂層，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。本發明制備的阻燃超高分子量聚乙烯織物的氧指數大于27，離開火焰能快速自熄，同時具有阻燃、高強和不透氣的性能；同時工藝方法簡單，容易工業實施。該織物可用作軍事或防恐等領域需要高強、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
技術領域
[0001]本發明涉及一種阻燃織物及其制備技術，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】
[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、高模、高科技的特種纖維。這種纖維由于其分子質量極高，分子主鏈的結合好，纖維的結晶度和取向度都非常高，纖維拉伸性能特別優良，其拉伸強度是目前現有產業化生產的高性能纖維之最，比強度相當于優質鋼絲的15倍，是碳纖維的2.6倍，是芳綸的1.7倍。除此之外，它還具有優良的耐氣候、耐化學腐蝕、耐海水、耐沖擊、耐疲勞、耐切割、耐低溫性能以及優良的絕緣性能、射線透過性能等特點。由于超高分子量聚乙烯纖維的各種優異性能，使得其廣泛應用于國防工業和防護裝備等領域，常見的有海洋產業用捕魚拖網，軍事用降落傘，安全防護類防割手套、防刺服，航空航天領域的雷達保護罩，蓬蓋布、運輸帶等。
[0003]雖然超高分子量聚乙烯纖維有著如此優良的性能，但是它易于燃燒，其極限氧指數(L0I值)只有17.5,這在很多方面限制了它的應用和發展。開發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的雙重功能，可廣泛應用在防割手套、防刺月艮、軍事用降落傘和防恐用的防爆設施等領域，對保護使用者和公共安全具有很重要的作用。
【發明內容】
[0004]針對現有技術存在的不足，本發明擬解決的技術問題是，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，容易工業實施，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，高強和不透氣性能。
[0005]本發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，阻燃劑所占的質量分數為20%-30%，JFC質量分數為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，聚偏氟乙烯的質量分數為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，利用質量分數為10%-20%的聚偏氟乙烯溶液對織物表面進行單面或雙面涂層，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，利用質量分數為10%-20%的聚偏氟乙烯溶液對織物表面進行單面或雙面涂層，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可由17.5提高到23.5,尚不能達到阻燃的要求，因此還需在織物表面進行涂層整理，進一步提高織物的阻燃性能；由于聚偏氟乙烯為不燃材料，氧指數高達 46,因此在該織物表面涂層后，單位質量材料內所含的不燃材料增加，可進一步提高織物的阻燃性能，測試表明涂層后織物的氧指數均在27以上。如果僅采用聚偏氟乙烯對織物進行涂層，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最高能達到 25.5,這是因為雖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]與現有技術相比，本發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，該織物變為密閉織物，可阻擋毒氣等的滲入，因此該織物可用作軍事或防恐等領域需要高強、阻燃和不透氣的情況下。【具體實施方式】
[0019]下面結合實施例進一步敘述本發明。
[0020]針對目前超高分子量聚乙烯纖維織物易燃的問題，本發明設計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行涂層，并在特定的涂層厚度和烘干條件下對涂層織物進行烘干，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于單面涂層織物。該涂層超高分子量聚乙烯織物氧指數大于27,離開火焰能快速自熄。本發明所述的阻燃超高分子量聚乙烯織物采用本發明所述的阻燃超高分子量聚乙烯織物制備方法制成。
[0021]下面結合具體實施例對本發明作進一步說明。實施方式應理解為說明性的，而非限制本發明的范圍，本發明的實質和范圍僅由權利要求書所限定。對于本領域技術人員而言，在不背離本發明實質和范圍的前提下，對這些實施方式中的物料成分和用量進行的各種改變或改動也屬于本發明的保護范圍。
[0022]實施例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，阻燃劑所占的質量分數為20%，JFC質量分數為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，利用質量分數為10%的聚偏氟乙烯溶液對織物表面進行單面涂層，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量分數為10 %。
[0027]利用氧指數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，該織物變為密閉織物，可阻擋毒氣等的滲入，因此該織物可用作軍事或防恐等領域需要高強、阻燃和不透氣的情況下。[〇〇28] 實施例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，阻燃劑所占的質量分數為20%，JFC質量分數為1%。
[0031]2.聚偏氟乙烯溶液涂層:織物浸乳阻燃劑且烘干后，利用質量分數為20 %的聚偏氟乙烯溶液對織物表面進行涂層，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，聚偏氟乙稀的質量分數為20%。[〇〇33]利用氧指數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，該織物變為密閉織物，可阻擋毒氣等的滲入，因此該織物可用作軍事或防恐等領域需要高強、阻燃和不透氣的情況下。[〇〇34] 實施例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，阻燃劑所占的質量分數為20%，JFC質量分數為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，利用質量分數為15%的聚偏氟乙烯溶液對織物表面進行單面涂層，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量分數為15%。[〇〇39]利用氧指數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，該織物變為密閉織物，可阻擋毒氣等的滲入，因此該織物可用作軍事或防恐等領域需要高強、阻燃和不透氣的情況下。
[0040]實施例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，阻燃劑所占的質量分數為25%，JFC質量分數為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，利用質量分數為20 %的聚偏氟乙烯溶液對織物表面進行雙面涂層，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量分數為20%。[〇〇45]利用氧指數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，該織物變為密閉織物，可阻擋毒氣等的滲入，因此該織物可用作軍事或防恐等領域需要高強、阻燃和不透氣的情況下。
【主權項】
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 的氧指數在27以上，該織物還同時具有高強和不透氣的性能。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 的質量分數為20%_30%，JFC質量分數為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， 聚偏氟乙烯的質量分數為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.根據權利要求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，利用質量分數為10%-20%的聚偏氟 乙烯溶液對織物表面進行單面或雙面涂層，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
【發明人】鄭振榮, 杜晗笑, 趙曉明, 鄧麗嬌, 曹森學
【申請人】天津工業大學