一种Kevlar纤维UD布的制备制造技术

本发明专利技术提供了一种Kevlar纤维UD布，由Kevlar纤维经展丝、上胶、干燥等过程制得。在上胶过程中使用的复合胶液中包含胶粘剂、助剂(增稠剂、偶联剂、填充剂和分散剂)，助剂的添加可改善胶粘剂的粘度、无纬布的表观状态以及与Kevlar纤维间的粘着力和抗蠕变性，能有效钝化子弹的冲击力，从而使Kevlar纤维无纬布具有更高的抗冲击性能。本发明专利技术同时改进了上述Kevlar纤维UD布的制备方法，通过打靶测试证实，采用本发明专利技术的技术方案，叠层UD布抗弹性能可提高约5％以上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及特种纤维纺织领域，尤其涉及一种Kevlar纤维UD布的制备。
技术介绍
Kevlar纤维是一种大分子主链上由芳香环和酰胺键构成的有机纤维，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，且具有很长的生命周期。因此，Kevlar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。由于Kevlar防弹材料所具有的强耐冲击、吸收碎片、轻便、柔软、抗老化性能好等一系列显著优点，越来越多地用于替代传统的硬质防弹材料。防弹材料的国际惯例是保质期5年，到期必须更新，这是一个很大的现存市场；世界反恐市场、硬质防弹材料领域、军用与民航客机的防弹装备、大型或重要体育设施及公众场所的防范装备，正规部队的装备招标等，构成了新市场。其应用领域也在不断地扩大，成为潜在市场。然而，由于作为基体的胶粘剂自身的缺点，制得的产品综合机械强度较差，表观质量较差，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，防弹性能稳定性较差，同时在制备Kevlar纤维UD布的过程中，由于纤维表面油剂较多，无纬布表观气泡较为严重。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Kevlar纤维与胶粘剂的相容性，提高UD布的防弹稳定性，使Kevlar纤维UD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。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决上述现有技术的缺陷，提供一种Kevlar纤维UD布，旨在提高现有Kevlar纤维无纬布的防弹性能。本专利技术是采用如下技术方案实现技术目的的：1、首先进行胶液的配置：1)将丙烯酸酯胶粘剂与/或聚氨酯胶粘剂加入水中，搅拌，形成均一的溶液，胶粘剂与水的质量比为100∶20～40；2)将增稠剂与水按照质量比10∶1进行混溶，形成增稠剂混合液，将所述增稠剂混合液逐滴加入到1)所述胶粘剂水溶液中，并充分搅拌，混合均匀。本专利技术中所述的增稠剂分为水性增稠剂和油性增稠剂，常用的有聚氧化乙烯、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、羧甲基淀粉、淀粉、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺、气相白炭黑及有机膨润土等。本专利技术采用水性增稠剂，以聚丙烯酸为最佳，能使胶液增稠，防止填料沉淀，赋予良好的物理机械稳定性，能较好的实现本技术专利技术的目的。所述的胶粘剂水溶液与聚丙烯酸质量比优选为100∶1～5。3)将偶联剂、填充剂和分散剂逐步加入到2)所述胶粘剂水溶液中，并充分搅拌均匀；本专利技术中所述的偶联剂为硅烷偶联剂，根据硅烷偶联剂有机基团的反应选择性及化学稳定性，本专利技术选择硅烷偶联剂KH550为最佳，可增强Kevlar纤维与胶粘剂的相容性，有效改善UD布的表观效果。所述胶粘剂水溶液与KH550的质量比优选为100∶0.2～0.5。本专利技术中所述的填充剂为无机填充剂，根据所述胶液的体系及成本，本专利技术选择超细碳酸钙为最佳。超细碳酸钙的使用可有效达到补强、降低收缩性的作用，可较好的实现本技术专利技术的目的。所述胶粘剂水溶液与超细碳酸钙质量比优选为100∶5～10。本专利技术中所述的分散剂选择羟乙基纤维素，此分散剂的使用不仅加强了其它助剂的作用，并可达到胶液体系稳定的效果。所述胶粘剂水溶液与羟乙基纤维素质量比优选为100∶5～10。2、UD布的制备：由Kevlar纤维经展丝、上胶、干燥过程制得。本专利技术的制备方法中，上胶过程可采用将Kevlar纤维浸入胶液的浸胶方法或者向Kevlar纤维涂抹胶液的涂胶方法进行，不影响技术目的的实现。采用上述技术方案制得的Kevlar纤维UD布，其干胶上胶量占所述UD布总质量的18％～25％。试验证明，本专利技术的Kevlar纤维UD布克服了现用技术的缺陷，得到了防抗冲击性能优良的防弹材料。助剂的添加，明显改善纤维与胶粘剂的浸润性，可明显改善胶粘剂与Kevlar纤维间的粘着力和抗蠕变性，以及无纬布表观质量，从而可以有效地钝化子弹的冲击力。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术的技术方案做进一步详细说明。本专利技术实施例中采用的防弹性能测试，按照美国司法部NIJ0101.04标准进行，旨在测试采用本专利技术的Kevlar纤维无纬布制成的防弹衣的抗弹性能。本专利技术实施例中采用的主要原料如下：Kevlar纤维，杜邦公司生产，牌号Kevlar-29AP，线密度1670dtex，纤维直径9～12μm；聚氨酯胶粘剂，温州寰宇高分子有限公司，牌号UR303GNP，固含量为50％；丙烯酸酯胶粘剂，泰兴市中纺助剂厂，牌号ZF-101，固含量为50％；聚丙烯酸，咸阳燕山化工原料有限公司，工业级市售；硅烷偶联剂KH-550，湖北武大有机硅新材料股份有限公司，牌号WD-50，工业级市售；超细碳酸钙，广东省龙门县精细碳酸钙厂，工业级市售；羟乙基纤维素，湖北祥泰纤维素有限公司，工业级市售；实施例1称取1000g固含量为50％ZF-101型丙烯酸酯胶粘剂，向烧杯中添加200g水，搅拌均匀。称取12g聚丙烯酸，将其与水按照质量比1∶10进行混溶，形成增稠剂混合液，将所述增稠剂混合液逐滴加入到胶粘剂水溶液中，并充分搅拌，混合均匀。将1.2gKH550、6g超细碳酸钙、6g羟乙基纤维素逐步加入胶粘剂水溶液中，充分搅拌均匀，并将加入胶粘剂水溶液。将Kevlar纤维于卷绕机上平行缠绕，之后将纤维浸入上述胶液中，通过特定的展丝设备进行展丝。本实施例采用的胶粘剂为上述改性的胶粘剂，浸胶后用刮胶刀将胶液涂匀，在50℃的电热阻丝下干燥，待完全干燥后，将布样旋转90°，用同样的方法将纤维丝与布样纤维丝进行正交复合，即得到两层交错布样。所得到产品结构相应是[0°/90°]。将布样裁剪成400mm×400mm正方形布样，并将24片400mm×400mm正方形布样层叠，用胶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Kevlar纤维UD布，由Kevlar纤维经展丝、上胶、干燥等过程制得，所述上胶过程中使用的胶液包含胶粘剂，其特征在于：所述胶液中还包含助剂(增稠剂、偶联剂、填充剂和分散剂)，所述胶粘剂形成的胶粘剂水溶液与所述增稠剂、偶联剂、填充剂和分散剂的质量比为100∶1～5∶0.2～0.5∶1～5；所述胶粘剂水溶液中，所述胶粘剂与水的质量比为100∶20～40。

【技术特征摘要】
1.一种Kevlar纤维UD布，由Kevlar纤维经展丝、上胶、干燥
等过程制得，所述上胶过程中使用的胶液包含胶粘剂，其特征在于：
所述胶液中还包含助剂(增稠剂、偶联剂、填充剂和分散剂)，
所述胶粘剂形成的胶粘剂水溶液与所述增稠剂、偶联剂、填充剂和分
散剂的质量比为100∶1～5∶0.2～0.5∶1～5；所述胶粘剂水溶液中，所述
胶粘剂与水的质量比为100∶20～40。
2.按照权利要求1所述的Kevlar纤维UD布，其特征在于：
所述的胶粘剂为聚氨酯胶粘剂或丙烯酸酯胶粘剂，所述的增稠剂
为聚丙烯酸(PAA)，所述的胶粘剂水溶液与增稠剂质量比为100∶
1～5。
3.按照权利要求1或2所述的Kevlar纤维UD布，其特征在于：
所述的偶联剂为硅烷偶联剂(KH-550)，化学名称为γ-氨丙基
三乙氧基硅烷，所述的胶粘剂水溶液与偶联剂质量比为100∶0.2～0.5。
4.按照权利要求1或2所述的Kevlar纤维UD布，其特征在于：
所述填充剂为超细碳...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴中伟，许冬梅，方心灵，刘元坤，艾青松，潘智勇，高沛，
申请(专利权)人：北京航天雷特机电工程有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11