CN105133346B - 一种航空航天国防特种面料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及面料领域，特别涉及一种航空航天国防特种面料及其制备方法。一种航空航天国防特种面料，包括布料层，所述布料层的两面设置有防水层，其中一面的防水层上设置有胶层。其制备方法为先对布料上防水层，布料两面形成防水层，使面料具有良好的防水功能；通过压光使布面平整，防止在涂层的时候漏胶；接着涂布PU胶和阻燃剂混合而成的胶，使布料中的胶水达到一定的阻燃效果，最终制得的航空航天国防特种面料可承受较高的水压，并且手感柔软，防火性能优异，还具有超高强度、高模量、耐高温、耐酸耐碱等优势；并且通过对面料层的双层密封，使其具有超强的水压，水压可达5000‑8000MM，增加了防水性能。

Description

一种航空航天国防特种面料及其制备方法

技术领域

本发明涉及面料领域，具体而言，涉及一种航空航天国防特种面料及其制备方法。

背景技术

目前，降落伞的面料主要使用100％高强锦纶66伞布，这种降落伞面料是一种薄如蝉翼，但强度却是同等重量、厚度面料当中首屈一指的。100％高强锦纶66伞布，是由一种高密度、高强度抗断裂的尼龙纤维材料织成，进口双面硅胶涂层，轻薄、柔软性好、较高的抗撕裂强度和抗拉断强度，零透气性，防灼伤性好，抗老化性能好，抗紫外线辐射，耐磨性能好，现已被广泛用于滑翔伞上、空中舞星、风帆、帐蓬、睡袋、特技风筝上。

但是，100％高强锦纶66伞布具有吸湿性大，尺寸稳定性不够，熔点温度范围虽然为225～263℃，但不耐酸和氧化剂等缺点。

此外，有的降落伞的面料还使用由超高强聚乙烯纤维织成的面料，虽然该面料的强度很高，但是，存在以下缺点：

(1)不耐高温。因为PE的熔点只有150℃左右，所以不适宜在高温下使用。

(2)纤维的抗蠕变能力较差，在持续受力作用下易发生形变，不适宜在持续受力的情况下使用。

(3)因为结构具有化学惰性，表面极性较低，与其它材料的粘合性能较差，用于复合材料制造难度较大。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种航空航天国防特种面料，该面料拥有超强的水压、良好的手感、卓越的防火性能和超强的抗撕强度，综合性能优异。

本发明的第二目的在于提供一种所述的航空航天国防特种面料的制备方法，该工艺操作方便，制得的航空航天国防特种面料具有永久性防火、超强的抗撕裂强度、超高的酸碱性和抗氧化等等优点。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种航空航天国防特种面料，包括布料层，所述布料层的两面设置有防水层，其中一面的防水层上设置有胶层。

本发明提供的航空航天国防特种面料，在布料层的两面设置有防水层，然后再在其中一面的防水层上添加胶层，得到的面料不仅具有面料本身的性能，并且通过对面料层的双层密封，使其具有超强的水压，水压可达5000-8000MM，增加了防水性能。

芳纶1414外观呈金黄色，貌似闪亮的金属丝线，实际上是由刚性长分子构成的液晶态聚合物。由于其分子链沿长度方向高度取向，并且具有极强的链间结合力，从而赋予纤维空前的高强度、高模量和耐高温特性。且具有良好的绝缘性和抗腐蚀性，生命周期很长，因而赢得“合成钢丝”的美誉。为适应现代战争及反恐的需要，美、俄、英、德、法、以色列、意大利等许多国家军警的防弹衣、防弹头盔、防刺防割服、排爆服、防弹车体、装甲板等均大量采用了芳纶1414。

现在，除了军事领域外，芳纶1414已作为一种高技术含量的纤维材料被广泛应用于航天航空、机电、建筑、汽车、海洋水产、体育用品等国民经济各个方面。

在航空航天方面，芳纶纤维树脂基增强复合材料用作宇航、火箭和飞机的结构材料，可减轻重量，增加有效负荷，节省大量动力燃料。如波音飞机的壳体、内部装饰件和座椅等成功地运用了芳纶1414材料，重量减轻了30％。

由于芳纶1414比重小，强度高，耐热性好，并且对橡胶有良好的粘附性，所以成为最理想的帘子线纤维。芳纶帘子线可使轮胎降低层薄，减轻重量，容易散热，减小形变，减轻滚动阻力，提升高速运转性能，使轮胎的使用寿命相应延长，而且耐刺扎性能大大提高，其强韧的特性使得轮胎漏气后还能行驶到修车厂而不会伤及轮胎侧面。芳纶1414特别适合作高速行驶或超重负载的汽车和飞机强化型轮胎帘子线使用，具有很大发展前途。目前世界几大轮胎巨头米其林、固特异、倍耐力等公司都已采用芳纶1414作为轮胎帘子线，大量用于高级轿车领域。

在土木结构工程上，由于芳纶1414具有轻质高强、高弹模、耐腐蚀、不导电和抗冲击等性能，可用于对桥梁、柱体、地铁、烟囱、水塔、隧道及电气化铁路、海港码头进行维修、补强，特别适合对混凝土结构的加固与修复。

经试验，从众多纤维中选用芳纶1414，在该纤维自身具有超高强度、高模量、耐高温、耐酸耐碱等优势下，在其上面涂布防水层和胶层，添加防水层和胶层后，手感柔软，且具有很强的抗压和防水性能。优选地，所述布料层由芳纶1414织成。

芳纶1414织成的布料为了实现易于涂布且涂布后的层贴合性好，优选地，所述布料层由10-50D芳纶1414织成。

进一步地，所述布料层由50D芳纶1414织成。该纤度的芳纶1414易于制备，原料来源方便。

更进一步地，所述布料层由20-40D芳纶1414织成。该纤度的芳纶1414制成的面料更薄，更轻质，综合性能更为优良。

进一步地，所述胶层由PU胶和阻燃剂的混合物涂布而成。由于PU胶具有一定的易燃性，通过在胶层中添加阻燃剂，增加面料的阻燃性能。

为了更安全和环保，优选地，所述阻燃剂为环保阻燃剂。

为了既达到一定的抗阻燃，又利于涂层，优选地，所述阻燃剂在所述PU胶中的含量为1％-2％。

为了既达到一定的抗阻燃和密封的性能，优选地，所述胶层的厚度为1-1.5mm。

优选地，所述布料层的厚度为0.8-1.5mm。

更优选地，所述布料层的厚度为1.2-1.3mm。

本发明还提供了所述的航空航天国防特种面料的制备方法，包括以下步骤：

(a)、将布料浸入强防水剂的水溶液中，使布料两面形成防水层，烘干或定型；

(b)、然后压光2-3次；

(c)、在压光后的其中一面防水层上涂布PU胶和阻燃剂混合而成的胶，形成胶层，烘干即可。

本发明提供的航空航天国防特种面料的制备方法，先对布料上防水层，布料两面形成防水层，使面料具有良好的防水功能；通过压光使布面平整，防止在涂层的时候漏胶；接着涂布PU胶和阻燃剂混合而成的胶，使布料中的胶水达到一定的阻燃效果，最终制得的航空航天国防特种面料可承受较高的水压，并且手感柔软，防火性能优异，还具有超高强度、高模量、耐高温、耐酸耐碱等优势。

本发明中，布料上防水剂按照常规的方法先在水槽中加入强防水剂搅拌均匀，然后布料从该水溶液中通过即可，然后定型机定型或烘干机烘干即可。本发明中的面料上强防水剂后，水珠在面料上抖动不会有水迹印，更不会有渗透或漏水的现象。

优选地，在步骤(a)之前还包括：将布料清洗干净后，烘干或高温定型。先将布料进行一定的预处理，得到的布料易于涂一层强防水材料。烘干或高温定型使布料达到干燥不潮湿就可以。

优选地，在步骤(c)中，所述胶涂布2次以上，优选为2次，每次涂布后均烘干。

经压光后，布料手感更加柔软光滑且有高平整度，然后涂胶作为打底，布面能承受1000-2000mm的水压；然后再进行一次涂胶，布面承受的水压达到5000-8000mm。最终烘干后，布料具有良好的抗阻燃效果、高度的平整度、环保清洁的布面和柔软的手感。

优选地，在步骤(c)中，所述烘干为：于170-180℃下停留1-1.5s。该温度下进行烘干，使涂布的胶层快速干燥固形，是胶层均一分布，性能优良。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明提供的航空航天国防特种面料，在布料的基础上，特定添加了防水层和胶层，该面料不仅具有面料本身的性能，并且通过对面料层的密封，使其具有超强的水压，水压可达5000-8000MM，增加了防水性能。

(2)本发明特定选用芳纶1414作为布料层的原材料，并限定了芳纶1414的纤度，最终制得的面料不仅具有超高强度、高模量、耐高温、耐酸耐碱等优点，还易于在其上面涂布防水层和胶层，添加防水层和胶层后，手感柔软，且具有很强的抗压和防水性能。

(3)本发明还限定了胶层的成分以及其中的阻燃剂的含量，既达到一定的抗阻燃性能，又利于涂层。

(4)本发明还限定了胶层的厚度和布料层的厚度，制得的布料综合性能优良。

(5)本发明还提供了航空航天国防特种面料的制备方法，该方法通过依次涂布防水层和胶层，最终制得的航空航天国防特种面料可承受5000-8000MM水压，并且手感柔软，防火性能优异；还具有超高强度、高模量、耐高温、耐酸耐碱等优势。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中航空航天国防特种面料的示意图；

附图标记：

1-布料层；2-防水层；3-胶层。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售获得的常规产品。

实施例1

如图1所示，本发明提供的一种航空航天国防特种面料，包括布料层1，所述布料层的两面设置有防水层2，其中一面的防水层2上设置有胶层3。

本发明提供的航空航天国防特种面料，在布料层1的两面设置有防水层2，然后再在其中一面的防水层2上添加胶层3，得到的面料不仅具有面料本身的性能，并且通过对面料层的双层密封，使其具有超强的水压，水压可达5000-8000MM，增加了防水性能。

芳纶1414外观呈金黄色，貌似闪亮的金属丝线，实际上是由刚性长分子构成的液晶态聚合物。由于其分子链沿长度方向高度取向，并且具有极强的链间结合力，从而赋予纤维空前的高强度、高模量和耐高温特性。且具有良好的绝缘性和抗腐蚀性，生命周期很长，因而赢得“合成钢丝”的美誉。为适应现代战争及反恐的需要，美、俄、英、德、法、以色列、意大利等许多国家军警的防弹衣、防弹头盔、防刺防割服、排爆服、防弹车体、装甲板等均大量采用了芳纶1414。

现在，除了军事领域外，芳纶1414已作为一种高技术含量的纤维材料被广泛应用于航天航空、机电、建筑、汽车、海洋水产、体育用品等国民经济各个方面。

在航空航天方面，芳纶纤维树脂基增强复合材料用作宇航、火箭和飞机的结构材料，可减轻重量，增加有效负荷，节省大量动力燃料。如波音飞机的壳体、内部装饰件和座椅等成功地运用了芳纶1414材料，重量减轻了30％。

由于芳纶1414比重小，强度高，耐热性好，并且对橡胶有良好的粘附性，所以成为最理想的帘子线纤维。芳纶帘子线可使轮胎降低层薄，减轻重量，容易散热，减小形变，减轻滚动阻力，提升高速运转性能，使轮胎的使用寿命相应延长，而且耐刺扎性能大大提高，其强韧的特性使得轮胎漏气后还能行驶到修车厂而不会伤及轮胎侧面。芳纶1414特别适合作高速行驶或超重负载的汽车和飞机强化型轮胎帘子线使用，具有很大发展前途。目前世界几大轮胎巨头米其林、固特异、倍耐力等公司都已采用芳纶1414作为轮胎帘子线，大量用于高级轿车领域。

在土木结构工程上，由于芳纶1414具有轻质高强、高弹模、耐腐蚀、不导电和抗冲击等性能，可用于对桥梁、柱体、地铁、烟囱、水塔、隧道及电气化铁路、海港码头进行维修、补强，特别适合对混凝土结构的加固与修复。

经试验，从众多纤维中选用芳纶1414，在该纤维自身具有超高强度、高模量、耐高温、耐酸耐碱等优势下，在其上面涂布防水层和胶层，添加防水层和胶层后，手感柔软，且具有很强的抗压和防水性能。优选地，所述布料层由芳纶1414织成。

芳纶1414织成的布料为了实现易于涂布且涂布后的层贴合性好，优选地，所述布料层1由10-50D芳纶1414织成。

进一步地，所述布料层1由50D芳纶1414织成。该纤度的芳纶1414易于制备，原料来源方便。

更进一步地，所述布料层1由20-40D芳纶1414织成。该纤度的芳纶1414制成的面料更薄，更轻质，综合性能更为优良。

进一步地，所述胶层3由PU胶和阻燃剂的混合物涂布而成。由于PU胶具有一定的易燃性，通过在胶层3中添加阻燃剂，增加面料的阻燃性能。

为了更安全和环保，优选地，所述阻燃剂为环保阻燃剂。

为了既达到一定的抗阻燃，又利于涂层，优选地，所述阻燃剂在所述PU胶中的含量为1％-2％。

为了既达到一定的抗阻燃和密封的性能，优选地，所述胶层3的厚度为1-1.5mm。

优选地，所述布料层1的厚度为0.8-1.5mm。更优选地，所述布料层1的厚度为1.2-1.3mm。

实施例2

一种航空航天国防特种面料，通过以下方法制备：

采用10D芳纶1414织成布料，布料的厚度为0.8mm；

将布料清洗干净后，烘干或高温定型，使布料达到干燥不潮湿；

将布料浸入强防水剂的水溶液中，使布料两面形成防水层2，烘干或定型；

然后压光2次；

在压光后的其中一面防水层2上涂布2次PU胶和环保阻燃剂混合而成的胶，其中，环保阻燃剂在PU胶中的含量为1％，形成胶层3，胶层3的厚度为1mm；

每次涂布胶后于170℃下停留1.5s进行烘干，最后得到依次排列的防水层2、布料层1、防水层2和胶层3的航空航天国防特种面料。

该航空航天国防特种面料不仅具有永久性防火、超强的抗撕裂强度、超高的酸碱性和高耐氧化等优点，还具有超强的水压，水压可达5000-8000MM，增加了防水性能。

将制得的航空航天国防特种面料按照GB/T 3917.2-2009纺织品，织物撕破性能第2部分：裤形试样(单缝)撕破强力的测试，经向强度是：66-78N，纬向强度是：62-75N。

将制得的航空航天国防特种面料在100℃下不同pH的水中浸泡24小时后，测定该面料强度保持率，在pH 4-9范围内，强度保持率均在60％以上。

将制得的航空航天国防特种面料在日光下试验200天后，测试其断裂强度，断裂强度下降率在5％以内。

该航空航天国防特种面料遇到火灾或爆炸时不易燃烧，只有达到560℃以上才会分解炭化，并且不会出现燃烧现象。正因为有了这样的耐高温度，才更好的保护使用者的安全。

实施例3

一种航空航天国防特种面料，通过以下方法制备：

采用50D芳纶1414织成布料，布料的厚度为1.5mm；

将布料清洗干净后，烘干或高温定型，使布料达到干燥不潮湿；

将布料浸入强防水剂的水溶液中，使布料两面形成防水层2，烘干或定型；

然后压光3次；

在压光后的其中一面防水层2上涂布2次PU胶和环保阻燃剂混合而成的胶，其中，环保阻燃剂在PU胶中的含量为2％，形成胶层3，胶层3的厚度为1.5mm；

每次涂布胶后于180℃下停留1.5s进行烘干，最后得到依次排列的防水层2、布料层1、防水层2和胶层3的航空航天国防特种面料。

该航空航天国防特种面料不仅具有永久性防火、超强的抗撕裂强度、超高的酸碱性和高耐氧化等优点，还具有超强的水压，水压可达5000-8000MM，增加了防水性能。

将制得的航空航天国防特种面料按照GB/T 3917.2-2009纺织品，织物撕破性能第2部分：裤形试样(单缝)撕破强力的测试，经向强度是：66-78N，纬向强度是：62-75N。

将制得的航空航天国防特种面料在100℃下不同pH的水中浸泡24小时后，测定该面料强度保持率，在pH 4-9范围内，强度保持率均在60％以上。

将制得的航空航天国防特种面料在日光下试验200天后，测试其断裂强度，断裂强度下降率在5％以内。

该航空航天国防特种面料遇到火灾或爆炸时不易燃烧，只有达到560℃以上才会分解炭化，并且不会出现燃烧现象。正因为有了这样的耐高温度，才更好的保护使用者的安全。

实施例4

一种航空航天国防特种面料，通过以下方法制备：

采用20D芳纶1414织成布料，布料的厚度为1.0mm；

将布料清洗干净后，烘干或高温定型，使布料达到干燥不潮湿；

将布料浸入强防水剂的水溶液中，使布料两面形成防水层2，烘干或定型；

然后压光2次；

在压光后的其中一面防水层上涂布3次PU胶和环保阻燃剂混合而成的胶，其中，环保阻燃剂在PU胶中的含量为1.5％，形成胶层3，胶层3的厚度为1.2mm；

每次涂布胶后于180℃下停留1s进行烘干，最后得到依次排列的防水层2、布料层1、防水层2和胶层3的航空航天国防特种面料。

该航空航天国防特种面料不仅具有永久性防火、超强的抗撕裂强度、超高的酸碱性和高耐氧化等优点，还具有超强的水压，水压可达5000-8000MM，增加了防水性能。

将制得的航空航天国防特种面料按照GB/T 3917.2-2009纺织品，织物撕破性能第2部分：裤形试样(单缝)撕破强力的测试，经向强度是：66-78N，纬向强度是：62-75N。

将制得的航空航天国防特种面料在100℃下不同pH的水中浸泡24小时后，测定该面料强度保持率，在pH 4-9范围内，强度保持率均在60％以上。

将制得的航空航天国防特种面料在日光下试验200天后，测试其断裂强度，断裂强度下降率在5％以内。

该航空航天国防特种面料遇到火灾或爆炸时不易燃烧，只有达到560℃以上才会分解炭化，并且不会出现燃烧现象。正因为有了这样的耐高温度，才更好的保护使用者的安全。

实施例5

一种航空航天国防特种面料，通过以下方法制备：

采用40D芳纶1414织成布料，布料的厚度为1.3mm；

将布料清洗干净后，烘干或高温定型，使布料达到干燥不潮湿；

将布料浸入强防水剂的水溶液中，使布料两面形成防水层2，烘干或定型；

然后压光3次；

在压光后的其中一面防水层上涂布2次PU胶和环保阻燃剂混合而成的胶，其中，环保阻燃剂在PU胶中的含量为2％，形成胶层3，胶层3的厚度为1.2mm；

每次涂布胶后于175℃下停留1.5s进行烘干，最后得到依次排列的防水层2、布料层1、防水层2和胶层3的航空航天国防特种面料。

该航空航天国防特种面料不仅具有永久性防火、超强的抗撕裂强度、超高的酸碱性和高耐氧化等优点，还具有超强的水压，水压可达5000-8000MM，增加了防水性能。

将制得的航空航天国防特种面料按照GB/T 3917.2-2009纺织品，织物撕破性能第2部分：裤形试样(单缝)撕破强力的测试，经向强度是：66-78N，纬向强度是：62-75N。

将制得的航空航天国防特种面料在100℃下不同pH的水中浸泡24小时后，测定该面料强度保持率，在pH 4-9范围内，强度保持率均在60％以上。

将制得的航空航天国防特种面料在日光下试验200天后，测试其断裂强度，断裂强度下降率在5％以内。

该航空航天国防特种面料遇到火灾或爆炸时不易燃烧，只有达到560℃以上才会分解炭化，并且不会出现燃烧现象。正因为有了这样的耐高温度，才更好的保护使用者的安全。

对照组

100％高强锦纶66按照实施例3生产工艺生产，得到100％高强锦纶66面料作为航空航天国防特种面料。

制得的100％高强锦纶66面料按照GB/T 3917.2-2009纺织品织物撕破性能第2部分：裤形试样(单缝)撕破强力的测试，经向的强度是：30-35N，纬向强度是：28-32N。熔点温度范围为225～263℃，吸湿性大，尺寸稳定性不够，不耐酸和不耐氧化。

可见，本发明提供的航空航天国防特种面料具有超高强度、高模量、耐高温、耐酸耐碱、超强抗撕拉强度、抗阻燃、抗紫外线和重量轻等等优点，是其它诸如涤纶、尼龙、高分子和碳纤维等不能完全比拟的。

尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。

Claims (8)

1.一种航空航天国防特种面料，其特征在于，包括布料层，所述布料层的两面设置有防水层，其中一面的防水层上设置有胶层；

所述布料层由10－50D芳纶1414织成；

所述胶层由PU胶和阻燃剂的混合物涂布而成；

所述阻燃剂在所述PU胶中的含量为1％－2％；所述胶层的厚度为1－1.5mm；所述布料层的厚度为0.8－1.5mm。

2.根据权利要求1所述的航空航天国防特种面料，其特征在于，所述布料层由20－40D芳纶1414织成。

3.根据权利要求1所述的航空航天国防特种面料，其特征在于，所述阻燃剂为环保阻燃剂。

4.权利要求1－3任一项所述的航空航天国防特种面料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(a)、将布料浸入强防水剂的水溶液中，使布料两面形成防水层，烘干或定型；

(b)、然后压光2－3次；

(c)、在压光后的其中一面防水层上涂布PU胶和阻燃剂混合而成的胶，形成胶层，烘干即可。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在步骤(a)之前还包括：将布料清洗干净后，烘干或高温定型。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在步骤(c)中，所述胶涂布2次以上，每次涂布后均烘干。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述胶涂布为2次。

8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在步骤(c)中，所述烘干为：于170－180℃下停留1－1.5s。