CN109763314B - 一种uhmpe纤维丝束的uv-热双重固化有色涂层方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种UHMPE纤维丝束的UV‑热双重固化有色涂层方法，涉及合成纤维丝束的着色领域，结合了传统的热固化和UV固化的优点，对整体的涂层工艺进行优化选择，在UV光照射工序的前后分别进行微波预烘干和热风干燥两种热固化方式，使UV固化方式和双重热固化方式实现了良好的协同效应，对于薄膜彩色涂层的固化效果快速且显著，实现了在提高绳索破断强力的前提下薄膜彩色涂层的完全固化，改善了涂层耐磨性、耐老化性，提高了生产效率，提高了成品绳索的质量、性能和使用寿命，本发明的UV‑热双重固化有色涂层方法还适合在不透明的材质之间、形状复杂的基材上、超厚涂层及有色涂层等的应用。

Description

一种UHMPE纤维丝束的UV-热双重固化有色涂层方法

技术领域

本发明涉及合成纤维丝束的着色领域，具体的说是一种UHMPE纤维丝束的UV-热双重固化有色涂层方法。

背景技术

目前用于合成纤维着色的常规方法主要有三种：原液着色、染料染色及涂层上色。原液着色是在拉丝前向树脂原料中添加色母粒 ；染料染色是根据被染纤维物理化学性质，通过染色工艺与相适应染料发生反应，最终着色 ；涂层上色，是用含有颜料或染料的色浆对被染物进行涂覆，涂层剂在纤维表面成膜着色。

有研究发现，UHMWPE凝胶阶段添加有机颜料可实现颜色表现，但所得纤维强度低于原色纤维；且由于纤维高分子内的颜料分散及纤维制造工序上的难度而使得成本较高，使产业化非常有局限性。

有研究者对UHMWPE纤维进行染色试验，由于UHMWPE纤维高分子结构及非晶区域已被最小化，使得染料渗透很难，颜色表现困难，现阶段UHMWPE纤维难以通过常规染色方式获得深浓色。

UHMWPE纤维作为高性能纤维，在国防军工、船舶海工、工业吊装、渔业等领域得到了广泛应用。在这些应用领域，涂层上色适用性更佳，其工艺简单、可获得各种颜色，并可通过功能性涂层赋予产品更优的性能。

常规涂层上色一般采用单一固化成膜方式，UHMWPE纤维不耐高温，整个固化成膜工艺不能在高温下进行，单一热固化涂层方式生产效率低；单一的UV固化成膜方式，在有色体系应用难度大，只有UV光能照射到的地方才能固化，UV光固化可以快速固化，达到表干，实干困难。

发明内容

为解决上述存在的技术问题，本发明提供了一种UHMPE纤维丝束的UV-热双重固化有色涂层方法，通过具有优秀粘合力的薄膜彩色涂层对着色困难的UHMPE纤维丝束进行上色，着色快速，固化完全，着色效果好，确保UHMPE纤维丝束的强度不受影响。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：

一种UHMPE纤维丝束的UV-热双重固化有色涂层方法，通过如下步骤实现：

1）准备UV-热固化涂层液，所述涂层液的具体成分按重量配比如下：耐日晒牢度高的有机颜料0.1-10%、活性稀释剂12-30%、低聚物50-75%、光引发剂2-9.9%、其他助剂1-10%；

2）使UHMPE纤维丝束通过并浸没于所述涂层液后，经过挤压、吸胶后进行微波预烘干，在所述UHMPE纤维丝束表面，形成薄膜涂层；

3）将涂层后的UHMPE纤维丝束通过波长范围254 ～365nm的UV光照射，再通过热风干燥进行涂层液的最终固化。

所述UV-热固化涂层液的活性稀释剂采用2-羟乙基丙烯酸酯、2-乙基己基丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸四氢呋喃甲酯及1,6己二醇二丙烯酸酯、乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯等中的一种或多种组合。

所述UV-热固化涂层液中的低聚物是采用聚不饱和聚酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、丙烯酸酯化聚丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、环氧树脂丙烯酸酯中的一种或多种组合。

所述UV-热固化涂层液中的光引发剂采用2-羟基-甲基苯基丙烷-1-酮、1-羟基环已基苯基甲酮、安息香双甲醚BDK、2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦、二苯甲酮、四氯二苯甲酮，4-Diethylthioxanthone中的一种或多种组合。

所述UV光照射采用金属卤化物灯和紫外线LED灯照射的结合，所述金属卤化物灯采用将Fe、Ga、Mg中的任意一种或多种金属物质添加至中压汞灯而成。

本发明提供的UHMPE纤维丝束的UV-热双重固化有色涂层方法，结合了传统的热固化和UV固化的优点，对整体的涂层工艺进行优化选择，在UV光照射工序的前后分别进行微波预烘干和热风干燥两种热固化方式，使UV固化方式和双重热固化方式实现了良好的协同效应，对于薄膜彩色涂层的固化效果快速且显著，实现了在提高绳索破断强力的前提下薄膜彩色涂层的完全固化，改善了涂层耐磨性、耐老化性，提高了生产效率，提高了成品绳索的质量、性能和使用寿命，本发明的UV-热双重固化有色涂层方法还适合在不透明的材质之间、形状复杂的基材上、超厚涂层及有色涂层等的应用。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细描述：

一种UHMPE纤维丝束的UV-热双重固化有色涂层方法，通过如下步骤实现：

1）准备UV-热固化涂层液，所述涂层液的具体成分按重量配比如下：耐日晒牢度高的有机颜料0.1-10%、活性稀释剂12-30%、低聚物50-75%、光引发剂2-9.9%、其他助剂1-10%；

2）使UHMPE纤维丝束通过并浸没于所述涂层液后，经过挤压、吸胶后进行微波预烘干，在所述UHMPE纤维丝束表面，形成薄膜涂层；

3）将涂层后的UHMPE纤维丝束通过波长范围254 ～365nm的UV光照射，再通过热风干燥进行涂层液的最终固化。

作为优选的方式，本实施例中，所述UV-热固化涂层液的活性稀释剂采用2-羟乙基丙烯酸酯、2-乙基己基丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸四氢呋喃甲酯及1,6己二醇二丙烯酸酯、乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯等中的一种或多种组合。

作为优选的方式，本实施例中，所述UV-热固化涂层液中的低聚物是采用聚不饱和聚酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、丙烯酸酯化聚丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、环氧树脂丙烯酸酯中的一种或多种组合。

作为优选的方式，本实施例中，所述UV-热固化涂层液中的光引发剂采用2-羟基-甲基苯基丙烷-1-酮、1-羟基环已基苯基甲酮、安息香双甲醚BDK、2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦、二苯甲酮、四氯二苯甲酮，4-Diethylthioxanthone中的一种或多种组合。

作为优选的方式，本实施例中，所述UV光照射采用金属卤化物灯和紫外线LED灯照射的结合，所述金属卤化物灯采用将Fe、Ga、Mg中的任意一种或多种金属物质添加至中压汞灯而成。

本发明中，所述UV-热双重固化涂层液中，所述有机颜料可使用偶氮系、萘酚系、酞菁系中的任意一种，所述活性稀释剂、低聚物、光引发剂都采用水性物质。步骤1）中制得的涂层液，能够让涂层与纤维表面具有相类似的物性，从而提高涂层与纤维之间的粘合力。而光引发剂的选择要与UV光具有一致的照射波长。

在准备好的所述UV-热双重固化涂层液中浸渍UHMPE纤维丝束之后，使纤维丝束通过具有一定压力的弹性轧辊，使得在所述UHMPE纤维丝束吸附一定量的涂层液（30%-70%重量）。所述弹性轧辊进行施压，以在纤维丝表面使调配液达到一定吸附量。用于使丝束达到一定带液率的轧辊应由可气动调节压力的橡胶或硅材质形成。调节轧辊施加压力来调节纤维丝束的带液率，如果带液率过低则有可能出现薄膜过薄或所得涂层不连续的问题，造成丝束颜色色花；如果带液率过高，则涂层过厚，UV表面固化难度增大，未固化的液态涂层液的流动，降低固化后的涂层均匀度下降，影响产品正常使用。

实施例1：

1）准备UV-热固化涂层液，所述涂层液的具体成分按重量配比如下：

有机颜料(Red)181：0.1％；

活性稀释剂：2-羟乙基丙烯酸酯20%、1,6-己二醇二丙烯酸酯10%；

低聚物：脂肪族聚氨酯丙烯酸酯（UA305）50%；

光引发剂二苯甲酮 (BP)9.9％；

其他助10%。

2）使UHMPE纤维丝束通过并浸没于所述涂层液后，经过挤压、吸胶后进行微波预烘干，在所述UHMPE纤维丝束表面，形成薄膜涂层。

3）将涂层后的UHMPE纤维丝束通过波长范围254 ～365nm的UV光照射，再通过热风干燥进行涂层液的最终固化。

实施例2：

1）准备UV-热固化涂层液，所述涂层液的具体成分按重量配比如下：

有机颜料酞菁蓝BP.B.15：5％；

活性稀释剂：环氧丙烯酸酯SM6104 20%；

低聚物：甲基丙烯酸20%；脂肪族聚氨酯丙烯酸酯40%；

光引发剂：2-羟基-甲基苯基丙烷-1-酮8%；

其他助剂7%。

2）使UHMPE纤维丝束通过并浸没于所述涂层液后，经过挤压、吸胶后通过波长范围254 ～365nm的UV光照射，在所述UHMPE纤维丝束表面，形成薄膜涂层。

3）将涂层光固化后的UHMPE纤维丝束经微波预烘干， 再通过热风干燥进行涂层液的最终固化。

实施例3：

1）准备UV-热固化涂层液，所述涂层液的具体成分按重量配比如下：

有机颜料(Red)181：10%、

活性稀释剂：1,6己二醇二丙烯酸酯12%；

低聚物：甲基丙烯酸45%、脂肪族聚氨酯丙烯酸酯25%；

光引发剂：2-羟基-甲基苯基丙烷-1-酮2%；

其他助剂1%。

2）使UHMPE纤维丝束通过并浸没于所述涂层液后，经过挤压、吸胶后进行微波预烘干，在所述UHMPE纤维丝束表面，形成薄膜涂层。

3）将涂层后的UHMPE纤维丝束通过波长范围254 ～365nm的UV光照射，再通过热风干燥进行涂层液的最终固化。

将上述三个实施例中完成涂层工序的UHMPE纤维丝束进行编织绳索，进行物性测试结果如下表：

表一UHMPE薄膜彩色涂层丝束12编绳（线密度23/ktex）后测试报告

由上表测试数据可以看出，通过三个实施例获得的有色涂层丝束可提高绳索破断强力8.0-11.3%，丝束颜色深色性随颜料用量增大而提高，但颜料用量到一定值时，深度提升变缓。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种UHMPE纤维丝束的UV-热双重固化有色涂层方法，其特征在于，通过如下步骤实现：

1)准备UV-热固化涂层液，所述涂层液的具体成分按重量配比如下：耐日晒牢度高的有机颜料0.1-10％、活性稀释剂12-30％、低聚物50-75％、光引发剂2-9.9％、其他助剂1-10％；

2)使UHMPE纤维丝束通过并浸没于所述涂层液后，经过挤压、吸胶后进行微波预烘干，在所述UHMPE纤维丝束表面，形成薄膜涂层；

3)将涂层后的UHMPE纤维丝束通过波长范围254～365nm的UV光照射，再通过热风干燥进行涂层液的最终固化；

其中，所述耐日晒牢度高的有机颜料为偶氮系、萘酚系、酞菁系中的任意一种；所述光引发剂的吸收波长与所述UV光的波长一致；所述活性稀释剂采用单官能团单体2-羟乙基丙烯酸酯、2-乙基己基丙烯酸酯、苯氧基乙基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸四氢呋喃甲酯及双官能团单体1,6己二醇二丙烯酸酯以及多官能团单体乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯等中的一种或多种组合。

2.根据权利要求1所述的一种UHMPE纤维丝束的UV-热双重固化有色涂层方法，其特征在于，所述UV-热固化涂层液中的低聚物是采用聚不饱和聚酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、丙烯酸酯化聚丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、环氧树脂丙烯酸酯中的一种或多种组合。

3.根据权利要求1所述的一种UHMPE纤维丝束的UV-热双重固化有色涂层方法，其特征在于，所述UV-热固化涂层液中的光引发剂采用2-羟基-甲基苯基丙烷-1-酮、1-羟基环已基苯基甲酮、安息香双甲醚BDK、2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦、二苯甲酮、四氯二苯甲酮中的一种或多种组合。

4.根据权利要求1所述的一种UHMPE纤维丝束的UV-热双重固化有色涂层方法，其特征在于，所述UV光照射采用金属卤化物灯和紫外线LED灯照射的结合，所述金属卤化物灯采用将Fe、Ga、Mg中的任意一种或多种金属物质添加至中压汞灯而成。