CN104774340A - 一种超高分子量聚乙烯纤维增强复合带材及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种超高分子量聚乙烯纤维增强复合带材，由超高分子量聚乙烯纤维增强层和高分子材料包覆层构成，其横切面呈矩形。其中的超高分子量聚乙烯纤维增强层由超高分子量聚乙烯纤维束丝或／和束丝捻制的束绳平行排列构成，高分子材料包覆层由熔点范围在90-130℃之间的热塑性高分子材料构成。本发明的超高分子量聚乙烯纤维增强复合带材具有质轻、制造成本低、用料省等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种带材，尤其涉及一种超高分子量聚乙烯纤维增强复合带材及其制备方法。
背景技术
超高分子量聚乙烯纤维的强度高，质量轻，化学稳定性好；且具有很强的化学惰性，耐强酸强碱溶液及有机溶剂；具有很好的耐候性，耐低温性好。用超高分子量聚乙烯纤维作增强层的复合带材，质量轻，使用寿命更长，柔软性好。高强纤维增强材料因其机械性能优良，重量轻被大量用于航天、航空通信网络和信息传输电缆以及日常产品中。现有技术的纤维增强复合带材中间的增强纤维用的是芳纶1414，主要用于输油管中间的增强材料层。其缺点是：
1.依靠进口，来源不广泛，且成本较高；
2.芳纶密度大，制得的复合材料自重大；
3.用粘合剂粘结的增强材料层使用寿命短；
另外还有用金属材料作增强层的，但用金属材料制得的增强材料，交界处应力集中，使增强材料层失去柔软性。
发明内容
本发明的目的，就是为了解决上述问题，提供一种超高分子量聚乙烯纤维增强复合带材及其制备方法。
为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种超高分子量聚乙烯纤维增强复合带材，由超高分子量聚乙烯纤维增强层和高分子材料包覆层构成，其横切面呈矩形。
上述超高分子量聚乙烯纤维增强复合带材的制备方法，包括以下步骤：
A、将超高分子量聚乙烯纤维束丝或进一步将束丝捻制成束绳；
B、将束丝、束绳或束丝和束绳按常规方法进行前处理，改善表面粘结性；
C、将束丝或／和束绳平行等间距排列成增强层，并实施以相应的张力引入塑料挤出机的模头；
D、将加入色母粒的高分子材料加热熔融并通过塑料挤出机模头挤出包覆在增强层的表面，形成包覆层；
E、随后经水冷引出，再收卷包装，即得到超高分子量聚乙烯纤维增强复合带材成品。
步骤B中所述前处理常规方法包括物理处理法、表面涂覆法、电晕放电处理和等离子表面处理。
步骤D中所述高分子材料为熔点在90-130℃之间的热塑性高分子材料。
步骤C中所述增强层中束丝或／和束绳的排列间距为0.95～2.70mm，增强层的总宽度为35～100mm，增强层的层数为一层或两层。
所述增强层为一层，该层超高分子量聚乙烯纤维增强层由超高分子量聚乙烯纤维束丝平行等间距排列构成，或由束丝捻制的束绳平行等间距排列构成，或由束丝和束绳交替平行等间距排列构成。
所述增强层为两层，两层超高分子量聚乙烯纤维增强层均由超高分子量聚乙烯纤维束丝平行等间距排列构成，或均由超高分子量聚乙烯纤维束丝捻制的束绳平行等间距排列构成，或均由超高分子量聚乙烯纤维束丝和束丝捻制的束绳交替平行等间距排列构成。
所述增强层为两层，其中一层由超高分子量聚乙烯纤维束丝平行等间距排列构成，另一层由超高分子量聚乙烯纤维束丝捻制的束绳平行等间距排列构成。
所述增强层为两层，其中一层由超高分子量聚乙烯纤维束丝平行等间距排列构成，另一层由束丝和束丝捻制的束绳交替平行等间距排列构成。
所述增强层为两层，其中一层由超高分子量聚乙烯纤维束丝捻制的束绳平行等间距排列构成，另一层由束丝和束丝捻制的束绳交替平行等间距排列构成。
本发明用常规方法将超高分子量聚乙烯纤维束丝或进一步将束丝捻制成的束绳进行前处理，以改善表面粘结性，并将处理后的束丝或／和束绳平行等间距排列成增强层，然后实加以相应的张力将其引入塑料挤出机的模头；同时将加入色母粒的高分子材料加热熔融并通过塑料挤出机模头挤出，让其包覆在增强层的表面，从而形成包覆层；随后经水冷引出，最后收卷包装。
本发明操作简单，质量轻，成本低，用料省，且原料来源广，无需进口，实现了自给自足，自主创新。该种带材不但具有其它带材的优异性能，而且克服了其它带材寿命短、柔软性差等问题。
附图说明
图1是本发明超高分子量聚乙烯纤维增强复合带材的一实施例的断面结构示意图；
图2是本发明超高分子量聚乙烯纤维增强复合带材的另一实施例的断面结构示意图。
具体实施方式
参见图1、图2，本发明超高分子量聚乙烯纤维增强复合带材，由超高分子量聚乙烯纤维增强层1和高分子材料包覆层2构成，其横切面呈矩形。
本发明中的超高分子量聚乙烯纤维增强层由超高分子量聚乙烯纤维束丝或／和束丝捻制的束绳平行排列构成。高分子材料包覆层由熔点范围在90-130℃之间的热塑性高分子材料构成。
本发明中的超高分子量聚乙烯纤维增强层为一层或两层。
当为一层时，该层超高分子量聚乙烯纤维增强层由超高分子量聚乙烯纤维束丝平行等间距排列构成，或由束丝捻制的束绳平行等间距排列构成，或由束丝和束绳交替平行等间距排列构成。
当为两层时，两层超高分子量聚乙烯纤维增强层均由超高分子量聚乙烯纤维束丝平行等间距排列构成，或均由超高分子量聚乙烯纤维束丝捻制的束绳平行等间距排列构成，或均由超高分子量聚乙烯纤维束丝和束丝捻制的束绳交替平行等间距排列构成；或其中一层由超高分子量聚乙烯纤维束丝平行等间距排列构成，另一层由超高分子量聚乙烯纤维束丝捻制的束绳平行等间距排列构成；或其中一层由超高分子量聚乙烯纤维束丝平行等间距排列构成，另一层由束丝和束丝捻制的束绳交替平行等间距排列构成；或其中一层由超高分子量聚乙烯纤维束丝捻制的束绳平行等间距排列构成，另一层由束丝和束丝捻制的束绳交替平行等间距排列构成。
本发明中的束丝是一股或者多股超高分子量聚乙烯纤维，高分子材料是熔点范围在90-130℃之间的热塑性高分子材料，例如EBA、EMA、EVA、POE等，这样可以更好的利用塑料的热塑性能，增强带材与需要增强材料的结合牢度。
本发明超高分子量聚乙烯纤维增强复合带材的制备方法通过以下实施例说明，但不仅限于此。
实施例1增强层为一层的超高分子量聚乙烯纤维增强复合带材的制备
增强层采用UHMWPE束丝或是UHMWPE捻制的束丝，高分子材料包覆层采用加入色母的EVA。
具体制备步骤如下：
1、将六股1600D超高分子量聚乙烯纤维束丝；
2、将束丝按常规方法进行必要的前处理如干燥、等离子处理改善表面粘结性；
3、将处理后的束丝按0.95～2.70mm平行等间距排列成捻合成35～100mm宽的单层增强层，并实施以相应的张力引入塑料挤出机的模头；
4、在塑料挤出机模头将加入色母粒的EVA在100～120℃的温度下加热熔融在由束丝构成的增强层的表面，以15m／min的速度挤塑形成与增强层复合为一体的包覆层，其横切面形状为矩形；
5、随后经20℃水冷却并引出，在收卷成盘状，包装即得到一种超高分子量聚乙烯纤维增强复合带材，其断面结构如图1所示。
实施例2增强层为两层的超高分子量聚乙烯纤维增强复合带材的制备
增强层采用UHMWPE束丝或是UHMWPE捻制的束丝，高分子材料包覆层采用加入色母的POE。
具体制备步骤如下：
1、将八股1200D超高分子量聚乙烯纤维捻合成束丝，再捻合成绳；
2、将束丝按常规方法进行必要的前处理如干燥、等离子处理改善表面粘结性；
3、将处理后的束丝按0.95～2.70mm平行等间距排列成35～100mm宽的双层增强层，并实施以相应的张力引入塑料挤出机的模头；
4、在塑料挤出机模头将加入色母粒的POE在110～120℃的温度下加热熔融在增强层的表面，以15m／min的速度挤塑形成与增强层复合为一体的包覆层，其横切面形状为矩形；
5、随后经20℃水冷却并引出，再收卷成盘状，包装即得到一种超高分子量聚乙烯纤维增强复合带材，其断面结构如图2所示。
Claims (10)
1.一种超高分子量聚乙烯纤维增强复合带材，其特征在于，由超高分子量聚乙烯纤维增强层和高分子材料包覆层构成，其横切面呈矩形。
2.权利要求1所述超高分子量聚乙烯纤维增强复合带材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、将超高分子量聚乙烯纤维束丝或进一步将束丝捻制成束绳；
B、将束丝、束绳或束丝和束绳按常规方法进行前处理，改善表面粘结性；
C、将束丝或／和束绳平行等间距排列成增强层，并实施以相应的张力引入塑料挤出机的模头；
D、将加入色母粒的高分子材料加热熔融并通过塑料挤出机模头挤出包覆在增强层的表面，形成包覆层；
E、随后经水冷引出，再收卷包装，即得到超高分子量聚乙烯纤维增强复合带材成品。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤B中所述前处理常规方法包括物理处理法、表面涂覆法、电晕放电处理和等离子表面处理。
4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤D中所述高分子材料为熔点在90-130℃之间的热塑性高分子材料。
5.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤C中所述增强层中束丝或／和束绳的排列间距为0.95～2.70mm，增强层的总宽度为35～100mm，增强层的层数为一层或两层。
6.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述增强层为一层，该层超高分子量聚乙烯纤维增强层由超高分子量聚乙烯纤维束丝平行等间距排列构成，或由束丝捻制的束绳平行等间距排列构成，或由束丝和束绳交替平行等间距排列构成。
7.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述增强层为两层，两层超高分子量聚乙烯纤维增强层均由超高分子量聚乙烯纤维束丝平行等间距排列构成，或均由超高分子量聚乙烯纤维束丝捻制的束绳平行等间距排列构成，或均由超高分子量聚乙烯纤维束丝和束丝捻制的束绳交替平行等间距排列构成。
8.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述增强层为两层，其中一层由超高分子量聚乙烯纤维束丝平行等间距排列构成，另一层由超高分子量聚乙烯纤维束丝捻制的束绳平行等间距排列构成。
9.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述增强层为两层，其中一层由超高分子量聚乙烯纤维束丝平行等间距排列构成，另一层由束丝和束丝捻制的束绳交替平行等间距排列构成。
10.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述增强层为两层，其中一层由超高分子量聚乙烯纤维束丝捻制的束绳平行等间距排列构成，另一层由束丝和束丝捻制的束绳交替平行等间距排列构成。
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