一种超高分子量聚乙烯纤维单取向预浸带的制备方法技术

本发明专利技术提供一种超高分子量聚乙烯纤维单取向预浸带的制备方法，包括步骤：ａ）将超高分子量聚乙烯纤维均匀铺展；ｂ）在铺展开的纤维上涂覆胶粘剂；ｃ）在４０℃～７０℃干燥上胶后的纤维；ｄ）将干燥后的上胶纤维加热到５５℃～７０℃后施加０．１ＭＰａ～５ＭＰａ的压力得到预浸带。本发明专利技术先将纤维涂覆胶粘剂进行干燥使胶粘剂固化，然后对固化后的上胶纤维在加热的条件下进行加压时，由于可以增加胶粘剂的流动性，因此可以使胶粘剂更加均匀的分配在纤维之间，并且可以增加胶粘剂和纤维之间的结合力，最终提高预浸带的性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及纤维预浸带的制备方法，具体涉及超高分子量聚乙烯纤维单 取向预浸带的制备方法。
技术介绍
超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维也称高强高模聚乙烯(HSHMPE) 纤维或伸长链聚乙烯(ECPE)纤维，是指相对分子质量在(1~7) xi()S的 聚乙烯，经纺丝一超拉伸后制成的超高分子质量聚乙烯纤维。它是继碳纤维、 芳纶纤维之后的第三代高性能纤维。超高分子量聚乙烯纤维增强复合材料与 其它纤维增强复合材料相比，具有质量轻、耐冲击、介电性能高等优点，在 航空航天、海域防御、武器装备等领域发挥着举足轻重的作用。同时，该纤 维在汽车、船舶、医疗器械、体育运动器材等领域亦有广阔的应用前景。因 此，超高分子量聚乙烯纤维自问世起就备受重视，发展迅速。由聚乙烯纤维无绰布经交错复合而成的复合材料(又称UD材料)在防弹领域有着重要的应用。目前制备聚乙烯纤维增强复合材料一般采用如下工 艺步骤单取向预浸带的制备一单取向预浸带的层压成型一纤维增强复合材料的定型。单取向预浸带又称无绵布(UD布)或经向布，是指由聚乙烯纤 维通过均匀、平行、挺直排成连续带之后对此进行浸胶、干燥、获得单取向 纤维的连续预浸带。同经绰纺织布相比，单取向预浸带避免了经绋纱线的交 织，纤维不会发生多次的折压弯曲，没有连接点，因此子弹产生的应力波不 会因为共振而叠加，有利于消释子弹的动能。另外，经纬交织处容易出现空 隙，影响复合材料性能，而单取向预浸带则是纤维平行排列，因此复合材料 会在最大程度上继承纤维的力学性能。中国专利CN1291090C公开了一种高强高模聚乙烯纤维单取向预浸带的 制备方法，在该专利中，先将纤维通过上静电的方式使纤维均匀铺展后，在 铺展的纤维上涂覆胶粘剂，然后将胶粘剂干燥制得单取向预浸带，该专利通 过选择合适的胶粘剂因此可以制备性能良好的单取向预浸带。美国专利 US4916000也公开了 一种高强高模聚乙烯纤维单取向预浸带的制备方法，在3该专利中，先将纤维通过两根铺展棒将纤维铺展后，在铺展的纤维上涂覆合 适的胶粘剂，然后干燥得到预浸带。本专利技术人经过潜心研究发现，在现有技术中，胶粘剂与纤维复合后经过 干燥可以制得预浸带，但是由于上胶时胶粘剂是直接粘附在纤维上的，因此 纤维与胶粘剂之间的结合力会可能会受到影响，并且由于胶粘剂的流动性问 题还可能影响胶粘剂在纤维之间的均匀分配。因此，需要一种可以增强纤维与胶粘剂的结合力、使胶粘剂均匀分配在 纤维之间的制备超高分子量聚乙烯纤维预浸带的方法。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题在于，提供一种可以增强纤维与胶粘剂的结合力、 使胶粘剂均匀分配在纤维之间的制备超高分子量聚乙烯纤维单取向预浸带的 方法。为了解决以上技术问题，本专利技术提供，包括步骤a) 将超高分子量聚乙烯纤维均匀铺展；b) 在铺展开的纤维上涂覆胶粘剂；c) 在40。C-70。C干燥上胶后的纤维；d) 将干燥后的上胶纤维加热到55°C 7(TC后施加0.1MPa 5MPa的压 力得到预浸带。按照本专利技术，所述超高分子量聚乙烯纤维是指重均分子量(Mw)为(1 ~ 7>106的聚乙烯经过纺丝制成的纤维，优选的，聚乙烯的重均分子量为(1.5~ 4.5) xio6。聚乙烯优选为线性聚乙烯，所述线性聚乙烯是指每IOO个碳原子 中具有少于1个的侧链，优选每300个碳原子中具有少于1个侧链。对于超高分子量聚乙烯的纺丝方法，优选为凝胶纺丝方法制备的纤维， 例如可以通过在专利GB2042414A或WOO 1/73173中所描述的凝月交纺丝工艺 来制备。凝胶纺丝工艺由以下步骤组成制备具有高特性黏度的线性聚乙烯 的溶液，将该溶液在高于溶解温度的温度下纺成丝，将该丝冷却到凝胶温度 以下以产生凝胶，并且在除去溶剂之前、期间或以后拉伸丝以得到超高分子 量聚乙烯纤维。为了制备高性能的预浸带，所述超高分子量聚乙烯纤维的强度至少为15cN/dtex、模量至少为390cN/dtex;优选的，超高分子量聚乙烯纤维强度至 少为20cN/dtex、模量至少为800cN/dtex;更优选的，超高分子量聚乙烯纤维 强度至少为28cN/dtex、才莫量至少为1200cN/dtex。制备单取向预浸带时，为了使胶粘剂均匀分布在纤维之间，需要将纤维均匀铺展，挺直排列，然后进行胶粘剂的涂覆工序。铺展纤维时，可以采用 专利US4916000中的技术使纤维通过两根铺展棒，纤维与铺展棒的接触角 度为40度~ 200度，然后对纤维施加0.3g/d ~ 0.6g/d的张力使纤维铺展开。 优选采用专利CN1291090C中描述的技术使纤维以<0.1g/d的牵引张力通 过摩擦体摩擦使纤维带上静电铺展开，所述摩擦体是氧化铬、氧化镁或氧化铝材质或其材质涂层的多边棱形体或圓形体，摩擦体的数量可以是一个，也 可以是多个。由于聚乙烯纤维是一种绝缘体，当其与绝缘性质的陶瓷材料摩 擦时，极易带上负电，这种累积的静电可以高达万伏以上，纤维带上高压静 电后，纤维之间互相排斥，可以均匀铺展。纤维带上静电均匀铺展开后，需 要消除纤维上的静电，对于消除静电的方法，可以采用静电消除器，优选的， 采用具有良好导电性能的碳纤维制成的摩審V刷与带静电纤维摩擦消除静电。由于胶粘剂的作用是将纤维粘合到一起并可以全部或者部分包裹纤维， 并且在防弹材料中起吸收和传递子弹能量的作用，因此应选择具有优异力学 性能并与纤维具有良好结合性能的材料作为胶粘剂。可以选用聚合基质材料 作为胶粘剂，优选的，选择热塑性材料作为胶粘剂，可以选用的热塑性材料 为聚氨酯、聚乙烯基聚合物、聚丙烯酸类、聚烯烃或热塑性弹性嵌段共聚物。 优选的，胶粘剂选自聚苯乙烯三嵌段共聚体(SIS,苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯)， 如科腾(KARTON)公司生产的KARTON D-l 107、 KARTON D-l 161 ，或氢 化聚苯乙烯三嵌段共聚体(SEBS，苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯)，如科腾公司 生产的KARTON G-1650 、 KARTON D-1651 。胶粘剂的形式可以为溶剂型，所用的溶剂可以选自苯、曱苯、氯仿、四 氯化碳、己烷、环己烷、氯化环己烷、二乙醚、曱基异丁基醚、醋酸乙酯、 醋酸戊酯等。在胶粘剂溶液中，胶粘剂与溶剂的重量比为10~40: 90~60, 优选的，胶粘剂与溶剂的重量比为15~ 35: 85 ~65;更优选的，胶粘剂与溶剂的重量比为20 ~ 30: 80 ~ 70。由于无绊布中起主要防弹作用的是高性能聚乙烯纤维，因此应该控制无 绰布中适当的胶粘剂量。在无綷布中，胶粘剂的含量可以为10~30wt%，优 选的，胶粘剂的含量为14~30wt%,更优选的，力交粘剂的含量为16~28wt%， 更优选的，胶粘剂的含量为18 ~ 24wt%。在向超高分子量聚乙烯纤维涂覆胶粘剂时，可以釆用喷洒的方法，在纤 维上喷洒胶粘剂。优选的，使铺展开的超高分子量聚乙烯纤维通过上胶辊涂 覆胶粘剂，所述上胶辊可旋转地安装在上胶槽中，在上胶槽内盛有胶粘剂， 胶粘剂浸没一部分上胶辊，当上胶辊旋转时，可以将胶粘剂带起涂在纤维上。 纤维在经过上胶辊时，需要对纤维施加一定的张力，在张力的作用下，纤维 绷带绷紧经过上胶辊后，容易造成单面上胶，即在与上胶辊相接触的内表面 没有胶粘剂，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超高分子量聚乙烯纤维单取向预浸带的制备方法，包括步骤：　ａ）将超高分子量聚乙烯纤维均匀铺展；　ｂ）在铺展开的纤维上涂覆胶粘剂；　ｃ）在４０℃～７０℃干燥上胶后的纤维；　ｄ）对干燥后的上胶纤维在５５℃～７０℃的条件下施加０．１ＭＰ ａ～５ＭＰａ的压力得到预浸带。

【技术特征摘要】
1、一种超高分子量聚乙烯纤维单取向预浸带的制备方法，包括步骤a)将超高分子量聚乙烯纤维均匀铺展；b)在铺展开的纤维上涂覆胶粘剂；c)在40℃～70℃干燥上胶后的纤维；d)对干燥后的上胶纤维在55℃～70℃的条件下施加0.1MPa～5MPa的压力得到预浸带。2、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述胶粘剂包括聚苯乙烯三 嵌段共聚体或氢化聚苯乙烯三嵌段共聚体的混合溶剂型胶粘剂。3、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤d)中对干燥后的上胶 纤维施加0.5MPa~ 3MPa的压力得到预浸带。4、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤d)具体为将干燥后的 上胶纤维通过一表面温度为55。C-70。C的支撑辊，由支撑辊上的压辊对纤维 加压。5、 根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述压辊表面为硬质橡胶。6、 根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：周成程，
申请(专利权)人：宁波荣溢化纤科技有限公司，
类型：发明
国别省市：33[中国|浙江]