一種用于防彈纖維粘接用熱固化膜及其加工方法
【專利摘要】本發明公開了一種用于防彈纖維粘接用熱固化膜及其加工方法，屬于高分子材料領域。本發明所述的熱固化膜由包含至少(a)40～50重量份的可成膜樹脂(b)13～15重量份成膜樹脂用增塑劑(c)30～45重量份可固化樹脂(d)5～10重量份的固化樹脂固化劑以及(e)0.05～2重量份的表面處理劑制成。該方法可以制得成膜性好，均勻精度在正負0.001mm，交聯度小于5％，厚度為0.05～0.2mm的熱固化膜，具有制作工藝簡單、無溶劑揮發、施膠均勻度好、界面粘接均勻等優點，從根本上解決了使用液體粘接材料的濕法工藝所帶來的生產效率低、環境污染大、施膠均勻度差、制品纖維脆化等缺陷。該熱固化膜主要應用于防彈芳綸材料、碳纖維等單一材料或復合材料的粘接，應用于生產防彈衣、防彈頭盔等航空、軍工及民用等領域。
【專利說明】一種用于防彈纖維粘接用熱固化膜及其加工方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種高分子膜材料的加工制備方法，具體涉及一種用于防彈纖維粘接用熱固化膜的生產工藝，屬于高分子材料領域。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著我國國民經濟的快速發展，尤其是國際環境的復雜與多交，航空工業、軍事工業發展尤為迅速，新材料替代傳統材料的研發已成熱點。輕型復合材料替代鋼板的應用已在航天、航空、防彈領域逐漸展開，特別是應用于防彈復合材料及制品中。包括防彈衣、防彈頭盔、防彈靶材等輕質復合防彈材料均是采用防彈芳綸材料、碳纖維、玻璃纖維、陶瓷材料、金屬材料等單一或多種復合材料制備的多層層壓材料加工而成，在受到強大沖擊時，將產生適度的形變和分層效果，耗散和傳遞子彈的沖擊功能，可有效阻止沖擊物的穿透。
[0003]目前，國內的防彈織布施膠工藝均采用液體粘接材料的濕法噴膠、刮涂、預浸潰、手糊等施膠工藝，這類工藝線路長、生產效率低、需進行溶劑干燥脫揮，帶來環境污染等問題，最大的缺陷是濕法上膠會使膠水進入織布纖維內部，導致施膠均勻度差；同時，膠水固化后使纖維變硬，而失去織布的柔韌性，使防彈性能下降。
[0004]目前，國際上采用熱固化膜的干法施膠工藝制備復合防彈材料已漸成趨勢，該工藝可以從根本上解決使用液體粘接材料的濕法工藝所帶來的缺陷，具有制作工藝簡單，顯著提高生產效率；無需干燥工序，無溶劑產生，杜絕環境污染；最大特點是施膠均勻度好、界面粘接均勻，使膠粘層與織布分隔清晰，避免樹脂膠進入織布纖維內部，從而發揮膠粘層和織布各自的能效。
[0005]目前世界上尚沒有用于模壓工藝使用的熱固化膜的相關專利，掌握熱固化膜的配方和生產加工技術的技術資料尚處于保密中。
【發明內容】
[0006]為了從根本上解決了現有技術中使用液體粘接材料的濕法工藝所帶來的生產效率低、環境污染大、施膠均勻度差、制品纖維脆化等缺陷。本發明的目的是提供一種可以替代液體粘接材料的用于模壓工藝的熱固化膜的處方和工藝。利用本發明處方和工藝制得的熱固化膜的成膜性好，均勻精度在正負0.001mm，交聯度小于5%，厚度為0.05-0.2mm，所述制備工藝具有制作工藝簡單、無溶劑揮發、施膠均勻度好、界面粘接均勻等優點，該熱固化膜可以應用于防彈芳綸材料、碳纖維等單一材料或復合材料的粘接，因此可以廣泛應用于生產防彈衣、防彈頭盔等航空、軍工及民用等領域。
[0007]為實現本發明的目的，本發明的技術方案為:
[0008]一種用于防彈纖維粘接用熱固化膜，其由包含至少(a)40-50重量份的可成膜樹脂(b) 13-15重量份成膜樹脂用增塑劑(c) 30-45重量份可固化樹脂(d) 5-10重量份的固化樹脂固化劑以及(e)0.05-2重量份的表面處理劑按重量份數比配制而成。其中:[0009]所述的可成膜樹脂選自聚乙烯醇縮醛、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)中的一種或兩種；所述的聚乙烯醇縮醛選自聚乙烯醇縮丁醛(PVB)、聚乙烯醇縮甲醛(PVF)、聚乙烯醇縮乙醛(PVA)或聚乙烯醇縮甲乙醛中的一種或兩種以上組合。
[0010]所述的成膜樹脂增塑劑選自癸二酸二丁酯、三甘醇二-2-乙基己酸酯、己二酸二己酯中的一種或兩種以上組合。
[0011]所述的可固化樹脂選自酚醛樹脂、苯并噁嗪樹脂、氨基樹脂、硅樹脂、熱固性丙烯酸樹脂中的一種或者兩種以上組合。
[0012]所述樹脂固化劑選自環氧樹脂、六次甲基四胺中的一種。
[0013]所述表面處理劑選自松香、硅烷偶聯劑中的一種或兩種。
[0014]一種制備上述防彈纖維粘接用熱固化膜的方法，其包括如下步驟:稱取處方量的組分并充分混合、造粒，在螺桿擠出機上進行擠出即可得到本發明所述的熱固化膜，其中擠出時螺桿擠出機的工藝條件為:成型溫度為80-130°C，成型壓力為I-4MPa，成型時間為2-10分鐘。
[0015]本發明還提供一種上述所述熱固化膜的應用，即所述的熱固化膜在防彈纖維粘接中的應用。所述的防彈纖維為包含防彈芳綸材料或碳纖維中任意一種的單一材料，或者為包含防彈芳綸材料或碳纖維的復合材料。本發明實施例1-3中對分別制備得到的熱固化膜的性能測試顯示，采用本發明所制備得到的熱固化膜的耐溫性能和耐老化性能強，在高溫下的熱收縮率小，防彈纖維與其之間的剝離強度大，表明其可以牢固結合，纖維粘結牢固。另外其面密度小，用于防彈纖維粘結時不明顯增加重量。以上指標顯示，本發明用于防彈纖維粘接時會大大增加防彈產品的 使用壽命，以及使用過程中對極端環境的抵抗。其中按實施例4制備處方和工藝制備得到的熱固化膜的面密度最輕，而其與紡輪材料以及碳纖維的剝離強度最高，為本發明的最佳實施例。
[0016]本發明通過調節樹脂選型與配比，充分發揮各種材料的性能特點，制造出適應市場不同需求的多種熱固化膜，改進目前落后的生產工藝以及提高防彈復合材料的綜合性能。本發明技術方案與現有技術相比取得的技術優勢主要包含以下五點:
[0017](I)本發明通過對相關參數的篩選和優化，確定了復合體系中各原料的技術指標和配比參數，使到體系中各組分具有最佳相容性、穩定性及加工性，符合制膜工藝要求，并兼顧粘接強度、剝離強度、模壓固化、耐溫性、柔韌性、防彈能力之最優。該配方體系制備的熱固化膜具有優異粘結強度和力學性能，可以賦予防彈纖維制品在受彈擊時產生適度的形變和分層效果，耗散和傳遞子彈的沖擊功能。
[0018](2)、采用低溫混煉技術，達到不同加工特性的多種聚合物充分混合，且熱固化膜的交聯度<5%，該熱固化膜可以賦予纖維制品優異的粘接性和柔韌形變性，提高制品的防彈能力。
[0019](3)、本發明通過對擠出制膜成型工藝的優化設計以及對不同加工因素的優化，確定穩定生產熱固化膜的成型加工工藝，即成型溫度為80-130°C，成型壓力為I-4MPa，成型時間為2-10分鐘.該工藝可以制得成膜性好，均勻精度在正負0.001mm，交聯度小于5%，厚度為0.05-0.2mm的熱固化膜；達到超薄工藝設計的同時，保證了產品的高抗沖擊強度和高韌性等指標均符合要求。
[0020](4)、采用本發明處方和工藝制備的熱固化膜的制膜的橫縱向收縮率均< 3%，且耐高溫耐老化性能優異，用于防彈產品粘接時可以有效減少產品的形變以及損耗。
[0021](5)、根據纖維層壓復合材料靶板結構設計，從能量吸收與波傳播及復合效應二個方面分析防彈層壓復合材料對粘結材料含量的要求，提供了具有適當界面粘接強度的熱固化膜，使復合防彈材料具有良好的抗沖擊強度和柔韌性。
【具體實施方式】
[0022]以下內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明的具體實施只局限于這些說明。對于本發明所屬【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本發明的保護范圍。
[0023]實施例1
[0024]制備如下配比的一種熱固化膜:
【權利要求】
1.一種用于防彈纖維粘接用熱固化膜，其特征在于，它由包含40-50重量份的可成膜樹脂、13-15重量份成膜樹脂用增塑劑、30-45重量份可固化樹脂、5-10重量份的固化樹脂固化劑以及0.05-2重量份的表面處理劑制成。
2.根據權利要求1所述的熱固化膜，其特征在于:所述可成膜樹脂選自聚乙烯醇縮醛、乙烯-醋酸乙烯共聚物中的一種或兩種；所述的聚乙烯醇縮醛選自聚乙烯醇縮丁醛(PVB)、聚乙烯醇縮甲醛(PVF)、聚乙烯醇縮乙醛(PVA)或聚乙烯醇縮甲乙醛(PVFA)中的一種或兩種以上組合。
3.根據權利要求1所述的熱固化膜，其特征在于:所述的成膜樹脂增塑劑選自癸二酸二丁酯、三甘醇二 -2-乙基己酸酯、己二酸二己酯中的一種或兩種以上組合。
4.根據權利要求1所述的熱固化膜，其特征在于:所述的可固化樹脂選自酚醛樹脂、苯并噁嗪樹脂、氨基樹脂、硅樹脂、熱固性丙烯酸樹脂中的一種或者兩種以上組合。
5.根據權利要求1所述的熱固化膜，其特征在于:所述樹脂固化劑選自環氧樹脂、六次甲基四胺中的一種 。
6.根據權利要求1所述的熱固化膜，其特征在于:所述表面處理劑選自松香、硅烷偶聯劑中的一種或兩種合。
7.權利要求1-6任一所述的用于防彈纖維粘接用熱固化膜的制備方法，其特征在于:分別稱取40-50重量份的可成膜樹脂、13-15重量份成膜樹脂用增塑劑、30-45重量份可固化樹脂、5-10重量份的固化樹脂固化劑以及0.05-2重量份的表面處理劑，充分混合、造粒，在螺桿擠出機上進行擠出即可得到本發明所述的用于防彈纖維粘接用熱固化膜。
8.如權利要求7所述的制備方法，其特征在于:擠出時螺桿擠出機的工藝條件為:成型溫度為80-130°C，成型壓力為I-4MPa，成型時間為2-10分鐘。
9.權利要求1-6任一所述的熱固化膜在防彈纖維粘接中的用途。
10.如權利要求9所述的用途，其特征在于:所述的防彈纖維為包含防彈芳綸材料或碳纖維中任意一種的單一材料，或者為包含防彈芳綸材料或碳纖維的復合材料。
【文檔編號】C09J123/08GK103450822SQ201310414017
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年9月12日 優先權日:2013年9月12日
【發明者】宣英男, 張強 申請人:宣英男, 張強