CN106087445A - 一种阻燃超高分子量聚乙烯织物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种阻燃超高分子量聚乙烯织物及其制备方法，该方法首先将超高分子量聚乙烯织物在质量分数为20‑30％的聚合物用阻燃剂溶液中二浸二轧，轧液率70％，然后在60℃烘燥15min，将织物烘干；再利用质量分数为10％‑20％的聚偏氟乙烯溶液对织物表面进行单面或双面涂层，涂层厚度控制在0.5‑2mm，在将涂层织物烘干，烘干温度为60‑85℃，即制得所述的阻燃超高分子量聚乙烯纤维织物。本发明制备的阻燃超高分子量聚乙烯织物的氧指数大于27，离开火焰能快速自熄，同时具有阻燃、高强和不透气的性能；同时工艺方法简单，容易工业实施。该织物可用作军事或防恐等领域需要高强、阻燃和不透气的情况下。

Description

一种阻燃超高分子量聚乙烯织物及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种阻燃织物及其制备技术，具体涉及一种阻燃超高分子量聚乙烯织物及其制备方法。
背景技术
超高分子量聚乙烯纤维是继碳纤维、芳纶纤维之后的第三代高强、高模、高科技的特种纤维。这种纤维由于其分子质量极高，分子主链的结合好，纤维的结晶度和取向度都非常高，纤维拉伸性能特别优良，其拉伸强度是目前现有产业化生产的高性能纤维之最，比强度相当于优质钢丝的15倍，是碳纤维的2.6倍，是芳纶的1.7倍。除此之外，它还具有优良的耐气候、耐化学腐蚀、耐海水、耐冲击、耐疲劳、耐切割、耐低温性能以及优良的绝缘性能、射线透过性能等特点。由于超高分子量聚乙烯纤维的各种优异性能，使得其广泛应用于国防工业和防护装备等领域，常见的有海洋产业用捕鱼拖网，军事用降落伞，安全防护类防割手套、防刺服，航空航天领域的雷达保护罩，蓬盖布、运输带等。
虽然超高分子量聚乙烯纤维有着如此优良的性能，但是它易于燃烧，其极限氧指数(LOI值)只有17.5，这在很多方面限制了它的应用和发展。开发具有阻燃功能的超高分子量聚乙烯纤维织物，使其同时具有阻燃和高强的双重功能，可广泛应用在防割手套、防刺服、军事用降落伞和防恐用的防爆设施等领域，对保护使用者和公共安全具有很重要的作用。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种阻燃超高分子量聚乙烯纤维织物的制备方法及其制品。该制备方法将超高分子量聚乙烯织物浸轧聚合物用阻燃剂溶液，再在其表面涂覆聚偏氟乙烯聚合物溶液，并在特定的温度下烘干，工艺方法简单，容易工业实施，所制备的阻燃超高分子量聚乙烯织物具有良好的阻燃性能，高强和不透气性能。
本发明提供一种阻燃超高分子量聚乙烯纤维织物，所述阻燃超高分子量聚乙烯纤维织物的氧指数在27以上，阻燃超高分子量聚乙烯纤维织物由织物层和织物表面的涂层组成，所述织物层为浸轧阻燃剂的超高分子量聚乙烯纤维织物，所述涂层为聚偏氟乙烯涂层。
所述阻燃剂主要为聚合物用阻燃剂，包括有机磷系阻燃剂(如阻燃剂FRC-1、阻燃剂BDP)，以磷和氮为主要组成元素的膨胀型阻燃剂(如Exolit IFR-10)。
所述聚合物用阻燃剂溶液：由所述阻燃剂、水溶液和渗透剂JFC配制而成，阻燃剂所占的质量分数为20％-30％，JFC质量分数为1％。
所述聚偏氟乙烯溶液：将聚偏氟乙烯粉体溶解在N，N-二甲基甲酰胺溶剂中配制而成，聚偏氟乙烯的质量分数为10％-20％，聚偏氟乙烯粉体的分子量对其成膜性能有重要影响，选择分子量为60-80万的聚偏氟乙烯粉体。
所述织物的涂层厚度控制在0.5-2mm，涂层方式包括单面涂层和双面涂层，烘干温度为60-85℃。
所述阻燃超高分子量聚乙烯纤维织物由以下方法制得：
1.浸轧阻燃剂溶液：将超高分子量聚乙烯织物在上面所述阻燃剂溶液中二浸二轧，轧液率70％，然后在60℃烘燥15min，将织物烘干待用。
2.聚偏氟乙烯溶液涂层：织物浸轧阻燃剂烘干后，利用质量分数为10％-20％的聚偏氟乙烯溶液对织物表面进行单面或双面涂层，涂层厚度控制在0.5-2mm，烘干温度为60-85℃，即制得所述的阻燃超高分子量聚乙烯纤维织物。
本发明还提供一种阻燃超高分子量聚乙烯纤维织物的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
1.浸轧阻燃剂溶液：将超高分子量聚乙烯织物在上面所述阻燃剂溶液中二浸二轧，轧液率70％，然后在60℃烘燥15min，将织物烘干待用。
2.聚偏氟乙烯溶液涂层：织物浸轧阻燃剂且烘干后，利用质量分数为10％-20％的聚偏氟乙烯溶液对织物表面进行单面或双面涂层，涂层厚度控制在0.5-2mm，烘干温度为60-85℃，即制得所述的阻燃超高分子量聚乙烯纤维织物。
有益效果：
对超高分子量聚乙烯纤维织物浸轧阻燃剂，可在一定程度上提高该织物的阻燃性能，浸轧后织物的氧指数可由17.5提高到23.5，尚不能达到阻燃的要求，因此还需在织物表面进行涂层整理，进一步提高织物的阻燃性能；由于聚偏氟乙烯为不燃材料，氧指数高达46，因此在该织物表面涂层后，单位质量材料内所含的不燃材料增加，可进一步提高织物的阻燃性能，测试表明涂层后织物的氧指数均在27以上。如果仅采用聚偏氟乙烯对织物进行涂层，而没有前面的浸轧阻燃剂处理，则单面涂层聚偏氟乙烯后织物的氧指数最高能达到25.5，这是因为虽然聚偏氟乙烯有提高织物阻燃性能的作用，而由于超高分子量聚乙烯本身的易燃性，导致总体织物阻燃效果不佳，因此必须要浸轧阻燃剂和涂层二者同时作用，才能赋予织物火焰离开后具有良好自熄性和阻燃性。
与现有技术相比，本发明制备方法工艺简单、易于操作，处理后超高分子量聚乙烯纤维织物氧指数均大于27，织物离开火焰后能够快速自熄，具有阻燃功能；整理后织物的断裂拉伸强力由原布的886N提高到930N，其整理后织物的透气率为0mm/s，该织物变为密闭织物，可阻挡毒气等的渗入，因此该织物可用作军事或防恐等领域需要高强、阻燃和不透气的情况下。
具体实施方式
下面结合实施例进一步叙述本发明。
针对目前超高分子量聚乙烯纤维织物易燃的问题，本发明设计思路是将适合聚合物用的阻燃剂配制成阻燃剂溶液，对超高分子量聚乙烯织物进行二浸二轧，考虑到聚乙烯织物热变形温度低，在特定温度下进行烘干；再配制聚偏氟乙烯溶液，对超高分子量聚乙烯纤维织物进行涂层，并在特定的涂层厚度和烘干条件下对涂层织物进行烘干，制得一种高性能的阻燃超高分子量聚乙烯织物，双面涂层聚偏氟乙烯织物的阻燃效果要优于单面涂层织物。该涂层超高分子量聚乙烯织物氧指数大于27，离开火焰能快速自熄。本发明所述的阻燃超高分子量聚乙烯织物采用本发明所述的阻燃超高分子量聚乙烯织物制备方法制成。
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。实施方式应理解为说明性的，而非限制本发明的范围，本发明的实质和范围仅由权利要求书所限定。对于本领域技术人员而言，在不背离本发明实质和范围的前提下，对这些实施方式中的物料成分和用量进行的各种改变或改动也属于本发明的保护范围。
实施例1
1.浸轧阻燃剂溶液：将超高分子量聚乙烯织物在阻燃剂FRC-1溶液中二浸二轧，轧液率70％，然后在60℃烘燥15min，将织物烘干待用。
由于市售阻燃剂的种类繁多，所述的阻燃剂FRC-1溶液是为超高分子量聚乙烯织物特定选择的聚合物用阻燃剂，阻燃剂FRC-1溶液由所述阻燃剂FRC-1、水溶液和渗透剂JFC配制而成，阻燃剂所占的质量分数为20％，JFC质量分数为1％。
2.聚偏氟乙烯溶液涂层：织物浸轧阻燃剂且烘干后，利用质量分数为10％的聚偏氟乙烯溶液对织物表面进行单面涂层，涂层厚度控制在0.5mm，烘干温度为70℃，即制得所述的阻燃超高分子量聚乙烯纤维织物。
所述聚偏氟乙烯溶液：将聚偏氟乙烯粉体溶解在N，N-二甲基甲酰胺溶剂中配制而成，聚偏氟乙烯在溶液中的质量分数为10％。
利用氧指数法测试整理后超高分子量聚乙烯织物的阻燃性能，该织物氧指数为27.5，离开火焰能快速自熄，具有阻燃性能；整理后织物的断裂拉伸强力由原布的886N提高到905N，其整理后织物的透气率为0mm/s，该织物变为密闭织物，可阻挡毒气等的渗入，因此该织物可用作军事或防恐等领域需要高强、阻燃和不透气的情况下。
实施例2
1.浸轧阻燃剂溶液：将超高分子量聚乙烯织物在阻燃剂FRC-1溶液中二浸二轧，轧液率70％，然后在60℃将织物烘干待用。
所述的阻燃剂FRC-1溶液是为超高分子量聚乙烯织物特定选择的聚合物用阻燃剂，阻燃剂FRC-1溶液由所述阻燃剂FRC-1、水溶液和渗透剂JFC配制而成，阻燃剂所占的质量分数为20％，JFC质量分数为1％。
2.聚偏氟乙烯溶液涂层：织物浸轧阻燃剂且烘干后，利用质量分数为20％的聚偏氟乙烯溶液对织物表面进行涂层，涂层厚度控制在1.0mm，涂层方式为双面涂层，烘干温度为80℃，即制得所述的阻燃超高分子量聚乙烯纤维织物。
所述聚偏氟乙烯溶液：将聚偏氟乙烯粉体溶解在N，N-二甲基甲酰胺溶剂中配制而成，聚偏氟乙烯的质量分数为20％。
利用氧指数法测试整理后超高分子量聚乙烯织物的阻燃性能，该织物氧指数为29.5，离开火焰能快速自熄，具有阻燃性能；整理后织物的断裂拉伸强力由原布的886N提高到922N，其整理后织物的透气率为0mm/s，该织物变为密闭织物，可阻挡毒气等的渗入，因此该织物可用作军事或防恐等领域需要高强、阻燃和不透气的情况下。
实施例3
1.浸轧阻燃剂溶液：将超高分子量聚乙烯织物在阻燃剂BDP溶液中二浸二轧，轧液率70％，然后在60℃烘燥15min，将织物烘干待用。
由于市售阻燃剂的种类繁多，所述的阻燃剂BDP溶液是为超高分子量聚乙烯织物特定选择的聚合物用阻燃剂，阻燃剂BDP溶液由所述阻燃剂BDP、水溶液和渗透剂JFC配制而成，阻燃剂所占的质量分数为20％，JFC质量分数为1％。
2.聚偏氟乙烯溶液涂层：织物浸轧阻燃剂且烘干后，利用质量分数为15％的聚偏氟乙烯溶液对织物表面进行单面涂层，涂层厚度控制在0.5mm，烘干温度为80℃，即制得所述的阻燃超高分子量聚乙烯纤维织物。
所述聚偏氟乙烯溶液：将聚偏氟乙烯粉体溶解在N，N-二甲基甲酰胺溶剂中配制而成，聚偏氟乙烯在溶液中的质量分数为15％。
利用氧指数法测试整理后超高分子量聚乙烯织物的阻燃性能，该织物氧指数为28，离开火焰能快速自熄，具有阻燃性能；整理后织物的断裂拉伸强力由原布的886N提高到910N，其整理后织物的透气率为0mm/s，该织物变为密闭织物，可阻挡毒气等的渗入，因此该织物可用作军事或防恐等领域需要高强、阻燃和不透气的情况下。
实施例4
1.浸轧阻燃剂溶液：将超高分子量聚乙烯织物在阻燃剂Exolit IFR-10溶液中二浸二轧，轧液率70％，然后在60℃烘燥15min，将织物烘干待用。
由于市售阻燃剂的种类繁多，所述的阻燃剂Exolit IFR-10溶液是为超高分子量聚乙烯织物特定选择的聚合物用阻燃剂，阻燃剂溶液由所述阻燃剂Exolit IFR-10、水溶液和渗透剂JFC配制而成，阻燃剂所占的质量分数为25％，JFC质量分数为1％。
2.聚偏氟乙烯溶液涂层：织物浸轧阻燃剂且烘干后，利用质量分数为20％的聚偏氟乙烯溶液对织物表面进行双面涂层，涂层厚度控制在1.5mm，烘干温度为80℃，即制得所述的阻燃超高分子量聚乙烯纤维织物。
所述聚偏氟乙烯溶液：将聚偏氟乙烯粉体溶解在N，N-二甲基甲酰胺溶剂中配制而成，聚偏氟乙烯在溶液中的质量分数为20％。
利用氧指数法测试整理后超高分子量聚乙烯织物的阻燃性能，该织物氧指数为30.0，离开火焰能快速自熄，具有良好的阻燃性能；整理后织物的断裂拉伸强力由原布的886N提高到930N，其整理后织物的透气率为0mm/s，该织物变为密闭织物，可阻挡毒气等的渗入，因此该织物可用作军事或防恐等领域需要高强、阻燃和不透气的情况下。

Claims (2)

1.一种阻燃超高分子量聚乙烯纤维织物，其特征在于阻燃超高分子量聚乙烯纤维织物的氧指数在27以上，该织物还同时具有高强和不透气的性能。阻燃超高分子量聚乙烯纤维织物由织物层和织物表面的涂层组成，所述织物层为浸轧阻燃剂的超高分子量聚乙烯纤维织物，所述涂层为聚偏氟乙烯涂层。
所述阻燃剂主要为聚合物用阻燃剂，包括有机磷系阻燃剂(如阻燃剂FRC-1、阻燃剂BDP)，以磷和氮为主要组成元素的膨胀型阻燃剂(如Exolit IFR-10)。
所述聚合物用阻燃剂溶液：由所述阻燃剂、水溶液和渗透剂JFC配制而成，阻燃剂所占的质量分数为20％-30％，JFC质量分数为1％。
所述聚偏氟乙烯溶液：将聚偏氟乙烯粉体溶解在N，N-二甲基甲酰胺溶剂中配制而成，聚偏氟乙烯的质量分数为10％-20％，聚偏氟乙烯粉体的分子量对其成膜性能有重要影响，选择分子量为60-80万的聚偏氟乙烯粉体。
所述织物的涂层厚度控制在0.5-2mm，涂层方式包括单面涂层和双面涂层，烘干温度为60-85℃。
2.根据权利要求1所述的一种阻燃超高分子量聚乙烯织物，所述阻燃超高分子量聚乙烯织物由以下方法制得：
浸轧阻燃剂溶液：将超高分子量聚乙烯织物在上面所述阻燃剂溶液中二浸二轧，轧液率70％，然后在60℃烘燥15min，将织物烘干待用。
聚偏氟乙烯溶液涂层：织物浸轧阻燃剂且烘干后，利用质量分数为10％-20％的聚偏氟乙烯溶液对织物表面进行单面或双面涂层，涂层厚度控制在0.5-2mm，烘干温度为60-85℃，即制得所述的阻燃超高分子量聚乙烯纤维织物。
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