CN102115651B

CN102115651B - 一种用于制备防刺面料的胶粘剂

Info

Publication number: CN102115651B
Application number: CN2009102653995A
Authority: CN
Inventors: 赵罗杰; 陈永银; 周成程; 黄金帮; 陈钢
Original assignee: Ningbo Rongyi Chemical Fiber Science and Technology Co Ltd
Current assignee: Yang Zhenfen
Priority date: 2009-12-30
Filing date: 2009-12-30
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2029-12-30
Also published as: CN102115651A

Abstract

本发明提供一种用于制备防刺面料的胶粘剂，包括：5wt％～12wt％的聚苯乙烯类弹性体、1wt％～3wt％的增粘树脂、0.5wt％～1.2wt％增塑剂、1wt％～3wt％阻燃剂和余量的溶剂。本发明提供的胶粘剂中含有与超高分子量聚乙烯纤维相容性较好的聚苯乙烯类弹性体和增粘树脂，提高了胶粘剂的粘接强度，并且还含有增塑剂和阻燃剂，提高了胶粘剂的蠕变性和阻燃性，从而使制得的防刺面料具有更好的防刺性能，提升了防刺面料的阻燃性，扩大的防刺面料的使用范围。

Description

一种用于制备防刺面料的胶粘剂

技术领域

本发明涉及胶粘剂领域，特别涉及一种用于制备防刺面料的胶粘剂。

背景技术

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(ECPE)聚乙烯纤维，它是由相对分子质量在(1～6)×10⁶的聚乙烯经纺丝、超拉伸后制得。超高分子量聚乙烯纤维复合材料较其他纤维增强复合材料具有更轻的质量，更好的介电性和耐冲击性，因此被广泛应用于航空航天、海域防御、武器装备等领域。

由超高分子量聚乙烯纤维为原料制成的防刺面料在防刺防弹领域有着重要应用。目前制备超高分子量聚乙烯纤维防刺面料一般采用如下工艺步骤：制备超高分子量聚乙烯短纤维→铺网→针刺→上胶→干燥→热定型，所述上胶的过程是指将针刺后的超高分子量聚乙烯短纤用胶粘剂进行浸泡，以使聚乙烯短纤更加紧密的结合，并且浸渍在超高分子量聚乙烯短纤维中的胶粘剂在防刺防弹材料中还能起到吸收和传递袭击能量的作用。

中国专利文献CN101357010A公开了一种软质防刺鞋垫的制作方法，在该专利中，防刺面料的制作过程为：先制作PE(聚乙烯)无纺布和PE机织物，将PE无纺布用SEBS(聚乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯)和增粘树脂混炼而成的胶粘剂进行涂层，将PE机织物用同样的胶粘剂进行浸泡后将PE无纺布和PE机织物热压成型。因为胶粘剂在防刺防弹材料中起吸收和传递袭击能量的作用，因此，要求胶粘剂具有较高的蠕变性能，但现有技术中使用的胶粘剂蠕变性能差；且此种胶粘剂与超高分子量聚乙烯纤维的结合性能不佳，影响了胶粘剂的粘结强度，进而影响了易超高分子量聚乙烯纤维为原料制备的防刺面料的防刺防弹性能；同时，由于聚乙烯纤维和现有技术中使用的胶粘剂均不具有阻燃性，因此制得防刺面料遇火易燃，影响超高分子量聚乙烯纤维防刺面料的使用范围。

因此，需要提供一种蠕变性能好、粘接强度高且具有较好阻燃性的胶粘剂。

发明内容

本发明解决的技术问题在于，提供一种蠕变性能好、粘接强度高且具有较好阻燃性的胶粘剂，用以提高制备的防刺面料的防刺性能能和阻燃性，所述胶粘剂包括：

5wt％～12wt％的聚苯乙烯类弹性体；

1wt％～3wt％增粘树脂；

0.5wt％～1.2wt％增塑剂；

1wt％～3wt％阻燃剂；

余量为溶剂。

优选的，所述聚苯乙烯类弹性体为聚苯乙烯三嵌段共聚体或耐冲击性聚苯乙烯。

优选的，所述胶粘剂包括：7wt％～9wt％的聚苯乙烯类弹性体。

优选的，所述阻燃剂为无卤素阻燃剂。

优选的，所述胶粘剂包括：1.5wt％～2.8wt％的阻燃剂。

优选的，所述增塑剂为液态增塑剂。

优选的，所述增粘树脂为松香系树脂。

优选的，所述胶粘剂还包括：0.5wt％～1.2wt％的抗氧剂。

优选的，所述溶剂为环己烷、醋酸乙酯或甲基异丁基醚。

本发明提供一种用于制备防刺面料的胶粘剂，所述胶粘剂中含有与超高分子量聚乙烯纤维相容性较好的聚苯乙烯类弹性体和增粘树脂，提高了胶粘剂的粘接强度，并且还含有增塑剂和阻燃剂，提高了胶粘剂的蠕变性和阻燃性，从而使制得的防刺面料具有更好的防刺性能，提升了防刺面料的阻燃性，扩大的防刺面料的使用范围。

具体实施方式

为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

本发明实施例公开了一种用于防刺面料的胶粘剂，包括：

5wt％～12wt％的聚苯乙烯类弹性体，1wt％～3wt％的增粘树脂，0.5wt％～1.2wt％的增塑剂，1wt％～3wt％的阻燃剂，余量为溶剂。

聚苯乙烯弹性体具有较好粘性和热塑性，所以作为胶粘剂将超高分子量聚乙烯纤维粘结后不会影响超高分子量聚乙烯纤维原有的塑性，从而使制得的防刺面料具备较高的耐冲击性。按照本发明，所述聚苯乙烯弹性体优选为聚苯乙烯三嵌段共聚体或HIPS耐冲击性聚苯乙烯，如台湾奇美实业股份有限公司生产的HIPS PH-88E、EPH-88S，更优选为SIS(聚乙烯-异戊二烯-苯乙烯)，如科腾公司(KARTON)生产的KARTON D-1107、KARTON D-1161，或SEBS(聚乙烯-丁二烯-苯乙烯)，如科腾公司(KARTON)生产的KARTON G-1650、KARTOND-1651。因为SIS和SEBS均与超高分子量聚乙烯具有较好的相容性。优选的，所述胶粘剂中聚苯乙烯弹性体的含量为7wt％～9wt％。

增粘树脂与SIS、SEBS等聚苯乙烯弹性体具有良好的相容性，并能增加胶粘剂的粘度，增强了胶粘剂的粘接强度。所述增粘树脂可以松香系树脂、萜烯树脂、脂环族石油烃树脂。按照本发明，选为松香系树脂，所述松香系树脂可以为天然松香或改性松香，更优选为松香甘油酯。所述胶粘剂中增粘树脂的含量优选为2wt％～2.8wt％。

在胶粘剂中加入增塑剂可提高胶粘剂的塑性，赋予胶粘剂更好的蠕变性能，使制得的防刺面料具有更好的吸收和传递能量的特性。按照本发明，所述增塑剂可以为邻苯二甲酸酯、脂肪族二元酸酯或环氧化合物，优选为脂肪族二元酸酯或环氧化合物，更优选为DOA(己二酸二辛酯)或环氧化大豆油。所述增塑剂优选为液态增塑剂，所述胶粘剂中增塑剂的含量优选为0.6wt％～1.2wt％，更优选为0.8wt％～1.1wt％。

在胶粘剂中加入阻燃剂可以提高胶粘剂的阻燃性能，进而提高制得的防刺面料的阻燃性，使防刺面料可以应用于更多的恶劣的环境。本发明优选使用无卤素阻燃剂，无卤素阻燃剂在高温裂解及燃烧时，不会产生有毒的多溴代二苯并呋喃(PBDF)及多溴代二苯并噁烷(PBDD)，增加了产品使用的安全性。所述胶粘剂中阻燃剂的含量优选为1.5wt％～2.8wt％。

所述溶剂可以为苯、甲苯、氯仿、四氯化碳、己烷、2，3-丁二酮、环己烷、氯化环己烷、二乙醚、甲基异丁基醚、醋酸乙酯或醋酸戊酯。本发明优选2，3-丁二酮、环己烷、醋酸乙酯或甲基异丁基醚。

按照本发明，为了防止胶粘剂氧化，所述胶粘剂还包括：0.5wt％～1.2wt％的抗氧剂。

在胶粘剂中加入抗氧剂，可提高胶粘剂的抗氧化性，使制得的防刺面料在高温状态可仍可保持良好的力学性能。所述抗氧剂可以使用酚系抗氧剂、磷系抗氧剂、硫系抗氧剂。所述酚系抗氧剂的具体例子可以为2，6-二叔丁基对甲酚，4，4′-亚丁基双-(6-叔丁基-3-甲基苯酚)、2，2′-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、2，2′-亚甲基双(4-乙基-6-叔丁基苯酚)、2-6-二叔丁基-4-乙基苯酚、1，1，3-三(2-甲基-4-4羟基-5-叔丁基苯基)丁烷、3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八烷基酯、四[亚甲基-3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]甲烷、双[3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)]丙酸三乙二醇酯、异氰尿酸三(3，5-二叔丁基-4-4羟基苄基)酯、亚丁基-1，1-双(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基)苯等，但不限于此。所述磷系抗氧剂可以为亚磷酸二(2，6-二叔丁基-4-甲基苯基)环新戊四醇酯、亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯、亚磷酸二(2，6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇酯、亚磷酸2，2-亚甲基双(4，6-二叔丁基苯基)辛基酯等。所述硫系抗氧剂可以为硫代二丙酸二月桂酯、硫代二丙酸二硬脂酯、硫代二丙酸二肉豆蔻酯、硫代二丙酸二(十三)烷酯等，但不限于此。

本发明的胶粘剂可以用本领域技术人员熟知的技术配制，具体过程为：在配有转子的带夹套混合釜，优选在带夹套重负混合器内，加入15份的溶剂和所有的聚苯乙烯弹性体和抗氧剂，然后将温度升高至180℃～190℃，待聚苯乙烯弹性体和抗氧剂溶化后，将温度降至150℃～165℃，待溶液混合均匀后依次加入阻燃剂、增塑剂、增粘树脂和余量的溶剂，将溶液继续混合均匀制得胶粘剂。对于混合器可以使用本领域技术人员熟知的设备，本发明对此并无特别限制。

按照本发明，所述超高分子量聚乙烯纤维是指重均分子量为(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)×10⁶。聚乙烯为线性聚乙烯，所述线性聚乙烯是指每100个碳原子中具有少于1个的侧链，优选每300个碳原子中具有至少1个的侧链。

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WO01/73173中所描述的凝胶纺丝工艺来制备。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。

将超高分子量聚乙烯纤维用本领域技术人员熟知的方法将其切断制成60mm～100mm的短纤后铺网、针刺后上胶、干燥、热定型制得超高分子量聚乙烯纤维防刺面料。

所述上胶的过程可以为：

在上胶槽中加入所述胶粘剂，将针刺后的超高分子量聚乙烯纤维导入上胶槽，浸渍胶粘剂，由于防刺面料中起主要防刺作用的是超高分子量聚乙烯纤维，因此应该控制防刺面料中适当的胶粘剂量。无纺布中胶粘剂的含量优选为5wt％～15wt％，更优选为8wt％～12wt％。

为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明提供的胶粘剂进行描述，以下实施例中的混合器由上海申银机械厂提供，型号为SYG系列鼓式混合机，无卤素阻燃剂均为合肥精汇化工研究所生产的环保型无卤素阻燃剂MPOP，抗氧剂均为德国拜耳公司生产的抗氧剂BHT。

实施例1

1、提供如下成分的胶粘剂原料：

KARTON D-1107 8.2wt％；

松香甘油酯 2.2wt％；

环氧大豆油 0.91wt％；

无卤素阻燃剂 2.3wt％；

抗氧剂 0.8wt％；

120号溶剂油(2，3-丁二酮) 余量。

2、制备胶粘剂：将KARTON D-1107、抗氧剂和20wt％的120号溶剂油加入已经预热至185℃的混合器内，混合均匀后将温度降至160℃，依次向混合器内加入无卤素阻燃剂、环氧大豆油、松香甘油酯和余量的120号溶剂油，混合25min后停止混合工艺，制得胶粘剂。

实施例2

1、提供如下成分的胶粘剂原料：

KARTON G-1650 8.1wt％；

松香 2.5wt％；

环氧大豆油 0.90wt％；

无卤素阻燃剂 2.1wt％；

120号溶剂油余量。

2、制备胶粘剂：将KARTON G-1650和20wt％的120号溶剂油加入已经预热至185℃的混合器内，混合均匀后将温度降至157℃，依次向混合器内加入无卤素阻燃剂、环氧大豆油、松香和余量120号溶剂油，混合30min后停止混合工艺，制得胶粘剂。

实施例3

1、提供如下成分的胶粘剂原料，所述HIPSPH-88E由台湾奇美实业股份有限公司提供：

HIPS PH-88E 5.1wt％；

松香 1.2wt％；

环氧大豆油 0.53wt％；

无卤素阻燃剂 1.1wt％；

120号溶剂油余量。

2、制备胶粘剂：将HIPS PH-88E和20wt％的120号溶剂油加入已经预热至180℃的混合器内，混合均匀后将温度降至150℃，依次向混合器内加入无卤素阻燃剂、环氧大豆油、松香和余量120号溶剂油，混合25min后停止混合混合工艺，制得胶粘剂。

实施例4

1、提供如下成分的胶粘剂原料：

KARTON-1107 11wt％；

松香甘油酯 2.9wt％；

环氧大豆油 1.1wt％；

无卤素阻燃剂 2.8wt％；

抗氧剂 0.8wt％；

120号溶剂油余量。

2、制备胶粘剂：将KARTON-1107、抗氧剂和20wt％的120号溶剂油加入已经预热至188℃的混合器内，混合均匀后将温度降至165℃，依次向混合器内加入无卤素阻燃剂、环氧大豆油、松香甘油酯和余量的120号溶剂油，混合30min后停止混合混合工艺，制得胶粘剂。

将实施例1至4制备的胶粘剂进行如下测试：

[粘度测试]

将实施例1至4制备的胶粘剂在Brookfield RVT型Thermosel用27号芯轴测定，粘度测定结果列于表1。

应用例1

将400旦宁波荣溢化纤科技有限公司生产的RYX90超高分子量聚乙烯纤维用本领域技术人员熟知的方法切割成80mm的短纤，将切割后的短纤用本领域技术人员熟知的方法进行梳理、铺网、针刺制成密度为0.12g/cm³、克重为230g/cm²的无纺布，将制得的无纺布分别导入含有实施例1胶粘剂的上胶槽进行上胶，无纺布中胶粘剂的含量为10wt％。将上胶后的无纺布置于热压模具内在127℃施加16MPa的压力保温30分钟后，冷却至室温得到防刺面料，经测定，此防刺面料符合GA68-2008《防刺服》标准，且能达到NIJ0115.00高能量水平防护等级一级。

应用例2

本应用例与应用例1的区别在于，在上胶过程中，上胶槽内盛放的是实施例2制备的胶粘剂，制得的防刺面料，经测定，此防刺面料符合GA68-2008《防刺服》标准，且能达到NIJ0115.00高能量水平防护等级一级。

应用例3

本应用例与应用例1的区别在于，在上胶过程中，上胶槽内盛放的是实施例3制备的胶粘剂，制得的防刺面料，经测定，此防刺面料符合GA68-2008《防刺服》标准，且能达到NIJ0115.00高能量水平防护等级一级。

应用例4

本应用例与应用例1的区别在于，在上胶过程中，上胶槽内盛放的是实施例4制备的胶粘剂，制得的防刺面料，经测定，此防刺面料符合GA68-2008《防刺服》标准，且能达到NIJ0115.00高能量水平防护等级一级。

将应用例1至4制得的防刺面料进行如下测试：

[蠕变性测试]

取50cm×50cm的防刺面料，在面料两端施加800N的拉力，将所述防刺面料拉伸至65cm，在拉伸面料中部截取50cm的测试面料，测定其在25℃下4小时内的回缩量，然后按下式计算蠕变百分率：

蠕变性能测试结果列于表2。

[阻燃效果测试]

阻燃效果测试结果列于表3。

表1粘度测定结果

表2蠕变性能测试结果

表3防刺面料阻燃效果测试结果

由上述结果可知，本发明提供的胶粘剂具有较好的粘结强度和蠕变性能，使用所述胶粘剂制备的防刺面料具有优异的防刺性能和阻燃性，其阻燃性能通过GB 50222-1995方法附录B1级阻燃评级，从而使制备的防刺面料可以应用于更加的恶劣的环境。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种用于制备防刺面料的的胶粘剂，包括：

5wt％～12wt％的聚苯乙烯类弹性体，所述聚苯乙烯类弹性体为聚苯乙烯三嵌段共聚体或耐冲击性聚苯乙烯；

1wt％～3wt％增粘树脂；

0.5wt％～1.2wt％增塑剂；

1wt％～3wt％阻燃剂；

余量为溶剂。

2.根据权利要求1所述的胶粘剂，其特征在于，包括：7wt％～9wt％的聚苯乙烯类弹性体。

3.根据权利要求2所述的胶粘剂，其特征在于，所述阻燃剂为无卤素阻燃剂。

4.根据权利要求3所述胶粘剂，其特征在于，包括：1.5wt％～2.8wt％的阻燃剂。

5.根据权利要求4所述的胶粘剂，其特征在于，所述增塑剂为环氧化合物或脂肪族二元酸酯。

6.根据权利要求5所述的胶粘剂，其特征在于，所述增塑剂为液态增塑剂。

7.根据权利要求6所述的胶粘剂，其特征在于，所述增粘树脂为松香系树脂。

8.根据权利要求7所述的胶粘剂，其特征在于，还包括0.5wt％～1.2wt％的抗氧剂。

9.根据权利要求1至8任一项所述的胶粘剂，其特征在于，所述溶剂为2，3-丁二酮、环己烷、醋酸乙酯或甲基异丁基醚。