CN109159521B - 一种高强阻燃弹性面料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高强阻燃弹性面料，包括第一面料层和第二面料层，第一面料层为整个面料的内层，第一面料层和第二面料层之间设有橡胶层，橡胶层的剖切面为波浪形，波浪形的波峰和波谷分别与第一面料层和第二面料层粘结；橡胶层和第一面料层/第二面料层之间的空隙设有填充橡胶柱，填充橡胶柱为圆柱形，圆柱形的周侧外表面与橡胶层/第一面料层/第二面料层的表面粘结；第二面料层的另一表面涂覆有阻燃层；本发明还公开了所述高强阻燃弹性面料的制备方法。本发明制备得到的面料在保证高强度的基础上，通过橡胶层和填充橡胶柱，使整体面料具有高强度；同时，在第二面料层的表面设有阻燃层，使得面料具有优异的阻燃效果。
Description
技术领域
本发明属于面料及其加工技术领域，具体地，涉及一种高强阻燃弹性面料及其制备方法。
背景技术
军队武警公安等执法人员在战场上或在遭遇暴恐袭击时，会面临高温火焰的袭击；在进行战术技术训练时，会有大幅度的肢体动作，故如果服装材料缺乏弹性、或服装结构不利于人体灵活运动，将影响战术技术动作的发挥；在作战训练时，有较强的活动强度，人体热负荷上升，需要服装有良好的透气性和透湿性，特别是在夏季等热天季节、或比较炎热的工作场所。
炼钢工人、消防队员等职业人员所穿着的由间位芳纶等阻燃纤维制备的阻燃防护服装，其材料的拉伸模量大、纤维自身变形能力小，一般结构的阻燃工装也未设置有利于人体运动的服装结构，故肢体运动受到服装结构和变形能力的限制，影响了劳动者的肢体活动自由度、从而影响了工作效率、增加了劳动者的疲劳感；职工工作时有较大的热负荷，需要工装透气排汗。
总之，现有作战服或工装、特别是阻燃作战服和阻燃工作服，均缺乏足够的弹性变形能力。且通常为提高织物强度而采用密实的织物结构，织物中的纱线间缺乏较大的缝隙孔洞，影响了高强工作服和高强阻燃工作服的透气透湿性能和穿着舒适性，同时也影响了军警职工的战斗力和工作效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强阻燃弹性面料及其制备方法，以解决现有技术中的如下技术问题：(1)现有的阻燃面料缺乏足够的弹性变形能力；(2)现有阻燃面料透气性能不佳。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种高强阻燃弹性面料，包括第一面料层和第二面料层，第一面料层为整个面料的内层，第一面料层和第二面料层之间设有橡胶层，橡胶层的剖切面为波浪形，波浪形的波峰和波谷分别与第一面料层和第二面料层粘结；橡胶层和第一面料层/第二面料层之间的空隙设有填充橡胶柱填充橡胶柱为圆柱形，圆柱形的周侧外表面与橡胶层/第一面料层/第二面料层的表面粘结；第二面料层的另一表面涂覆有阻燃层；
所述第一面料层和第二面料层均采用特制的高强弹性纤维制成；
所述橡胶层和填充橡胶柱均采用轻质高弹橡胶压延成形；
所述阻燃层的厚度为0.15-0.2mm；所述阻燃层为采用阻燃浆料涂覆于第二面料层的另一表面得到的薄膜层；
所述高强阻燃弹性面料由如下步骤制备而成：
步骤S1、将第一面料层作为面料内层；
步骤S2、将填充橡胶柱通过粘合剂粘结在橡胶层的表面，使填充橡胶柱的周侧表面与橡胶层的弧形凹面粘合在一起，形成橡胶层和填充橡胶柱的组合物；
步骤S3、在第一面料层的表面通过粘合剂粘结橡胶层和填充橡胶柱的组合物，再通过粘合剂将第二面料层粘合；
步骤S4、将阻燃浆料均匀涂覆于第二面料层的另一表面，置于39-41℃的电热鼓风干燥箱中干燥55-60min，得到高强阻燃弹性面料。
进一步地，所述特制的高强弹性纤维由如下重量份的原料制成：高强涤纶纤维40-50份、天丝20-25份、三元乙丙橡胶10-15份、单甲基苯胺10-15份、硬脂酸钙10-15份、纳米二氧化钛5-8份、硼酸钠5-8份、偶联剂3-5份。
进一步地，偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷或苯胺甲基三乙氧基硅烷。
进一步地，所述第一面料层和第二面料层由如下方法制备而成：1)将高强涤纶纤维、天丝、三元乙丙橡胶、单甲基苯胺、硬脂酸钙、纳米二氧化钛和硼酸钠混匀，加热成熔融状态，加入偶联剂混匀，将熔融物从喷丝板中挤出，冷却后形成特制的高强弹性纤维；
2)将水溶性醇酸树脂和天然乳胶按照体积比为1:1，配制成天然乳胶溶液；
3)将高强弹性纤维按照经线密度为80-95根/cm，纬线密度为45-80根/cm编织形成纤维网，将纤维网浸泡在天然乳胶溶液中，浸泡3-5min，捞出，对纤维网施加一定的力以挤出多余的天然乳胶溶液，再将纤维网放置在42-44℃的电热鼓风干燥箱中干燥45-50min，获得第一面料层(1)和第二面料层(2)。
进一步地，所述喷丝板的喷丝孔直径为0.08-0.12mm；制备得到的所述高强弹性纤维的细度为15-16μm。
进一步地，所述轻质高弹橡胶由如下方法制备而成：将天然橡胶、顺丁橡胶和滑石粉按照质量比为10:1-2：0.5-1混炼制得。
进一步地，所述阻燃浆料由如下重量份的原料制成：聚磷酸铵30-40份、硼酸锌28-35份、三聚氰胺脲醛树脂15-20份、苯丙乳液45-50份；
所述阻燃浆料由如下方法制备而成：1)利用球磨机，球磨机转速120r/min，球磨时间60min，对三聚氰胺脲醛树脂进行研磨处理；
2)将聚磷酸铵、硼酸锌和苯丙乳液在剪切搅拌机转速1000r/min条件下搅拌20min；
3)将研磨好的三聚氰胺脲醛树脂添加到上述混合液中，在1000r/min条件下搅拌20min至均匀，制得阻燃浆料。
一种高强阻燃弹性面料的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1、将第一面料层作为面料内层；
步骤S2、将填充橡胶柱通过粘合剂粘结在橡胶层的表面，使填充橡胶柱的周侧表面与橡胶层的弧形凹面粘合在一起，形成橡胶层和填充橡胶柱的组合物；
步骤S3、在第一面料层的表面通过粘合剂粘结橡胶层和填充橡胶柱的组合物，再通过粘合剂将第二面料层粘合；
步骤S4、将阻燃浆料均匀涂覆于第二面料层的另一表面，置于39-41℃的电热鼓风干燥箱中干燥55-60min，得到高强阻燃弹性面料。
进一步地，所述粘合剂为纯丙烯酸乳胶。
本发明的有益效果：
(1)本发明的第一面料层和第二面料层均采用特制的高强弹性纤维制成，以高强涤纶纤维作为主原料，能够保证纤维的高强度；同时，在高强涤纶纤维中加入了硬脂酸钙、纳米二氧化钛，硬脂酸钙、纳米二氧化钛均匀分散于高强涤纶纤维中，可达到成孔剂的效果，硼酸钠作为凝胶化剂，得到含有微孔的高强维纶，天然乳胶溶液通过微孔进入纤维内部，提高纤维的弹性；使第一面料层和第二面料层具有高强度和高弹性；
(2)本发明的第一面料层和第二面料层之间设有橡胶层和填充橡胶柱，橡胶层的剖切面为波浪形，使第一面料层和第二面料层之间形成较多的空隙结构，提高面料的透气舒适性；同时橡胶层和填充橡胶柱采用轻质高弹橡胶压延成形，天然橡胶是弹性最好的橡胶，顺丁橡胶的添加能够降低天然橡胶的结晶性，能够提高天然橡胶的弹性，同时，滑石粉作为填料均匀分散在橡胶内，能够均匀橡胶所受的应力，提高橡胶的力学性能，能进一步提高整体面料的弹性；
(3)本发明在第二面料层的表面涂覆一层阻燃层，阻燃层采用的阻燃浆料中，三聚氰胺脲醛树脂热分解时释放出大量不可燃气体可稀释局部氧浓度，产生气体屏蔽作用，使氧气难以助燃，具有一定的阻燃效果；同时，聚磷酸铵和硼酸锌热解气态产物可作为气源发挥气相稀释的作用，聚磷酸铵及硼酸锌同时作为酸源，催化脱水作用明显，能够促进面料表面基体的碳化，从而在面料表面形成了致密的膨胀炭层，阻隔热量的传递，有效地保护面料，具有优异的阻燃效果。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明一种高强阻燃弹性面料的剖面示意图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
一种高强阻燃弹性面料，如图1所示，包括第一面料层1和第二面料层2，第一面料层1为整个面料的内层，第一面料层1和第二面料层2之间设有橡胶层3，橡胶层3的剖切面为波浪形，波浪形的波峰和波谷分别与第一面料层1和第二面料层2粘结；橡胶层3和第一面料层1/第二面料层2之间的空隙设有填充橡胶柱4，填充橡胶柱4为圆柱形，圆柱形的周侧外表面与橡胶层3/第一面料层1/第二面料层2的表面粘结；第二面料层2的另一表面涂覆有阻燃层5；
其中，第一面料层1和第二面料层2均采用特制的高强弹性纤维制成，所述特制的高强弹性纤维由如下重量份的原料制成：高强涤纶纤维40-50份、天丝20-25份、三元乙丙橡胶10-15份、单甲基苯胺10-15份、硬脂酸钙10-15份、纳米二氧化钛5-8份、硼酸钠5-8份、偶联剂3-5份；
其中，偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷或苯胺甲基三乙氧基硅烷；
所述第一面料层1和第二面料层2由如下方法制备而成：1)将高强涤纶纤维、天丝、三元乙丙橡胶、单甲基苯胺、硬脂酸钙、纳米二氧化钛和硼酸钠混匀，加热成熔融状态，加入偶联剂混匀，将熔融物从喷丝板中挤出，冷却后形成特制的高强弹性纤维；
其中，喷丝板的喷丝孔直径为0.08-0.12mm；制备得到的高强弹性纤维的细度为15-16μm；
2)将水溶性醇酸树脂和天然乳胶按照体积比为1:1，配制成天然乳胶溶液；
3)将高强弹性纤维按照经线密度为80-95根/cm，纬线密度为45-80根/cm编织形成纤维网，将纤维网浸泡在天然乳胶溶液中，浸泡3-5min，捞出，对纤维网施加一定的力以挤出多余的天然乳胶溶液，再将纤维网放置在42-44℃的电热鼓风干燥箱中干燥45-50min，获得第一面料层1和第二面料层2；
在高强涤纶纤维中加入了硬脂酸钙、纳米二氧化钛，硬脂酸钙、纳米二氧化钛均匀分散于高强涤纶纤维中，可达到成孔剂的效果，硼酸钠作为凝胶化剂，得到含有微孔的高强维纶，天然乳胶溶液通过微孔进入纤维内部，提高纤维的弹性；
所述橡胶层3和填充橡胶柱4均采用轻质高弹橡胶压延成形，所述轻质高弹橡胶由如下方法制备而成：将天然橡胶、顺丁橡胶和滑石粉按照质量比为10:1-2：0.5-1混炼制得；
天然橡胶是弹性最好的橡胶，顺丁橡胶的添加能够降低天然橡胶的结晶性，能够提高天然橡胶的弹性，同时，滑石粉作为填料均匀分散在橡胶内，能够均匀橡胶所受的应力，提高橡胶的力学性能；
所述阻燃层5的厚度为0.15-0.2mm；所述阻燃层5采用阻燃浆料涂覆于第二面料层2的另一表面；
所述阻燃浆料由如下重量份的原料制成：聚磷酸铵30-40份、硼酸锌28-35份、三聚氰胺脲醛树脂15-20份、苯丙乳液45-50份；
所述阻燃浆料由如下方法制备而成：1)利用球磨机(转速120r/min，时间60min)对三聚氰胺脲醛树脂进行研磨处理；
2)将聚磷酸铵、硼酸锌和苯丙乳液在剪切搅拌机转速1000r/min条件下搅拌20min；
3)将研磨好的三聚氰胺脲醛树脂添加到上述混合液中，在1000r/min条件下搅拌20min至均匀，制得阻燃浆料；
三聚氰胺脲醛树脂热分解时释放出大量不可燃气体可稀释局部氧浓度，产生气体屏蔽作用，使氧气难以助燃，具有一定的阻燃效果；同时，聚磷酸铵和硼酸锌热解气态产物可作为气源发挥气相稀释的作用，聚磷酸铵及硼酸锌同时作为酸源，催化脱水作用明显，促进了面料表面基体的碳化，从而在面料表面形成了致密的膨胀炭层，阻隔热量的传递，有效地保护了面料，达到阻燃效果；
所述高强阻燃弹性面料的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1、将第一面料层1作为面料内层；
步骤S2、将填充橡胶柱4通过粘合剂粘结在橡胶层3的表面，按照如图1所示的方式粘结，使填充橡胶柱4的周侧表面与橡胶层3的弧形凹面粘合在一起，形成橡胶层3和填充橡胶柱4的组合物；
步骤S3、在第一面料层1的表面通过粘合剂粘结橡胶层3和填充橡胶柱4的组合物，再通过粘合剂将第二面料层2粘合；
步骤S4、将阻燃浆料均匀涂覆于第二面料层2的另一表面，置于39-41℃的电热鼓风干燥箱中干燥55-60min，得到高强阻燃弹性面料；
所述粘合剂为纯丙烯酸乳胶。
实施例1
特制的高强弹性纤维由如下重量份的原料制成：高强涤纶纤维40份、天丝20份、三元乙丙橡胶10份、单甲基苯胺10份、硬脂酸钙10份、纳米二氧化钛5份、硼酸钠5份、乙烯基三乙氧基硅烷3份；
阻燃浆料由如下重量份的原料制成：聚磷酸铵30份、硼酸锌28份、三聚氰胺脲醛树脂15份、苯丙乳液45份；
实施例2
特制的高强弹性纤维由如下重量份的原料制成：高强涤纶纤维45份、天丝23份、三元乙丙橡胶12份、单甲基苯胺13份、硬脂酸钙12份、纳米二氧化钛7份、硼酸钠6份、苯胺甲基三乙氧基硅烷4份；
阻燃浆料由如下重量份的原料制成：聚磷酸铵35份、硼酸锌32份、三聚氰胺脲醛树脂18份、苯丙乳液47份；
实施例3
特制的高强弹性纤维由如下重量份的原料制成：高强涤纶纤维50份、天丝25份、三元乙丙橡胶15份、单甲基苯胺15份、硬脂酸钙15份、纳米二氧化钛8份、硼酸钠8份、乙烯基三乙氧基硅烷5份；
阻燃浆料由如下重量份的原料制成：聚磷酸铵40份、硼酸锌35份、三聚氰胺脲醛树脂20份、苯丙乳液50份；
测试本发明面料的性能参数：
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | |
| 断裂强力/N | 824 | 831 | 815 |
| 断裂伸长率/％ | 29 | 30 | 28 |
由上可知，本发明的裂强力高达815-831N，断裂伸长率在28-30％，说明本发明具有高弹性，不易断裂。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (5)
1.一种高强阻燃弹性面料，其特征在于，包括第一面料层（1）和第二面料层（2），第一面料层（1）为整个面料的内层，第一面料层（1）和第二面料层（2）之间设有橡胶层（3），橡胶层（3）的剖切面为波浪形，波浪形的波峰和波谷分别与第一面料层（1）和第二面料层（2）粘结；橡胶层（3）和第一面料层（1）/第二面料层（2）之间的空隙设有填充橡胶柱（4），填充橡胶柱（4）为圆柱形，圆柱形的周侧外表面与橡胶层（3）/第一面料层（1）/第二面料层（2）的表面粘结；第二面料层（2）的另一表面涂覆有阻燃层（5）；
所述第一面料层（1）和第二面料层（2）均采用特制的高强弹性纤维制成；其中，所述特制的高强弹性纤维由如下重量份的原料制成：高强涤纶纤维40-50份、天丝20-25份、三元乙丙橡胶10-15份、单甲基苯胺10-15份、硬脂酸钙10-15份、纳米二氧化钛5-8份、硼酸钠5-8份、偶联剂3-5份；
所述第一面料层（1）和第二面料层（2）由如下方法制备而成：1）将高强涤纶纤维、天丝、三元乙丙橡胶、单甲基苯胺、硬脂酸钙、纳米二氧化钛和硼酸钠混匀，加热成熔融状态，加入偶联剂混匀，将熔融物从喷丝板中挤出，冷却后形成特制的高强弹性纤维；
2）将水溶性醇酸树脂和天然乳胶按照体积比为1:1，配制成天然乳胶溶液；
3）将高强弹性纤维按照经线密度为80-95根/cm，纬线密度为45-80根/cm编织形成纤维网，将纤维网浸泡在天然乳胶溶液中，浸泡3-5min，捞出，对纤维网施加一定的力以挤出多余的天然乳胶溶液，再将纤维网放置在42-44℃的电热鼓风干燥箱中干燥45-50min，获得第一面料层（1）和第二面料层（2）；
所述橡胶层（3）和填充橡胶柱（4）均采用轻质高弹橡胶压延成形；
所述阻燃层（5）的厚度为0.15-0.2mm；所述阻燃层（5）为采用阻燃浆料涂覆于第二面料层（2）的另一表面得到的薄膜层；
所述阻燃浆料由如下重量份的原料制成：聚磷酸铵30-40份、硼酸锌28-35份、三聚氰胺脲醛树脂15-20份、苯丙乳液45-50份；
所述阻燃浆料由如下方法制备而成：1）利用球磨机，球磨机转速120r/min，球磨时间60min，对三聚氰胺脲醛树脂进行研磨处理；
2）将聚磷酸铵、硼酸锌和苯丙乳液在剪切搅拌机转速1000r/min条件下搅拌20min；
3）将研磨好的三聚氰胺脲醛树脂添加到上述混合液中，在1000r/min条件下搅拌20min至均匀，制得阻燃浆料；
所述高强阻燃弹性面料由如下步骤制备而成：
步骤S1、将第一面料层（1）作为面料内层；
步骤S2、将填充橡胶柱（4）通过粘合剂粘结在橡胶层（3）的表面，使填充橡胶柱（4）的周侧表面与橡胶层（3）的弧形凹面粘合在一起，形成橡胶层（3）和填充橡胶柱（4）的组合物；
步骤S3、在第一面料层（1）的表面通过粘合剂粘结橡胶层（3）和填充橡胶柱（4）的组合物，再通过粘合剂将第二面料层（2）粘合；
步骤S4、将阻燃浆料均匀涂覆于第二面料层（2）的另一表面，置于39-41℃的电热鼓风干燥箱中干燥55-60min，得到高强阻燃弹性面料。
2.根据权利要求1所述的一种高强阻燃弹性面料，其特征在于，偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷或苯胺甲基三乙氧基硅烷。
3.根据权利要求1所述的一种高强阻燃弹性面料，其特征在于，所述喷丝板的喷丝孔直径为0.08-0.12mm；制备得到的所述高强弹性纤维的细度为15-16μm。
4.根据权利要求1所述的一种高强阻燃弹性面料，其特征在于，所述轻质高弹橡胶由如下方法制备而成：将天然橡胶、顺丁橡胶和滑石粉按照质量比为10:1-2：0.5-1混炼制得。
5.根据权利要求1所述的一种高强阻燃弹性面料，其特征在于，所述粘合剂为纯丙烯酸乳胶。
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