CN110101149A - 一种耐磨强防护型耐切割手套的制备方法 - Google Patents

一种耐磨强防护型耐切割手套的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种耐磨强防护型耐切割手套的制备方法,属于防护产品技术领域。本发明采用多巴胺包覆芳纶浆粕,最终聚多巴胺通过氧化交联作用在纤维表面形成聚多巴胺层,可以与基体反应使得纤维与基体的结合界面强度更大,黏合性能得到较大的提高,有效改善材料与基体间的结合性能,同时,粘附在织物表面的孔隙中的纤维束间及纤维束,增大了纤维束间及纤维丝间的摩擦力,限制了纤维束与纤维丝的移动,纱线在冲击头作用下不容易发生分离,从而聚集在冲击头处发挥阻力作用,直至被冲断,这样的材料能够提高纤维织物的冲击性能是由于增加了纱线间的摩擦力,而纱线间的摩擦力增加是原因剪切增稠特性和改性颗粒加强了纤维的内摩擦。

Description

一种耐磨强防护型耐切割手套的制备方法
技术领域
本发明涉及一种耐磨强防护型耐切割手套的制备方法,属于防护产品技术领域。
背景技术
一般情况下,手套通常是采用各种纤维纱线,经编织、缝制等工艺加工而成的一类防护、保暖性纺织用品。在日常生产生活中,手套因有助于降低手部的损伤被而广泛的应用到各个领域。然而手套织物一经穿戴便会随时与外界不断接触、摩擦,这使得防护性手套在纤维原料的选择方面要求更加严格。考虑到手套织物在穿戴时与皮肤直接接触的特点,在满足人们对织物舒适性、弹性及易穿戴等一般手套的性能前提下,保证手套织物在防护方面的特殊要求。
在日常活动中人们普遍选用一般性的手套作为自己手部安全的防护用品,也使得手套除保暖特性外,还具有两个显著特点:频繁性和广泛性,但大部分普通手套都存在易磨损、寿命短的缺陷。因此针对防护特性的手套的研究时,在手套原料选择方面纱线的耐磨性是必不可少的考虑因素。随着科学技术的发展,纤维性能也日益增强,手套编织纱的种类也逐渐增多,如常见的棉、毛、涤纶、锦纶以及有行业特殊要求的金属丝、芳纶、高强聚乙烯等原料的使用。
手套织物在纤维原料的选择方面,一般都会选择那些具有强力高、密度低、弹性好等性能优异的纤维,以确保编织的手套织物穿戴时更轻盈、灵活。防切割类手套所采用的原料由最初的细长金属丝直接编织逐渐向高强度尼龙纤维、高性能纤维材料编织方面发展,其防切割性能也不断增强。防切割纺织品的飞速发展,不仅拓宽了防切割原料的选择空间,还使防切割纤维原料也开始向轻量化、舒适化的方向转变。为了保障手套织物在防切割等防护方面具有突出的优势,纤维原料要具有较高的拉伸、耐冲击性能等力学性能,以抵抗外力引起的切割变形。所以,选用强度、模量、耐冲击等力学性能较高的纤维原料是手套产品性能质量的保障。
一般常见的普通手套通常是以耐磨性和强度较好的锦纶、涤纶等作为纱线原料,而以较好的防护性能为特征的防切割手套对纤维原料的要求更高,另一方面,为了兼顾手套织物穿戴时与手掌的紧贴程度,保障织物的紧密性和手的灵活性应搭配一定量弹性纤维。
高性能纤维的发展为高性能防护纺织品的开发提供了条件,拓展了手套原料的选择种类,为开发具有高附加值的防护产品提供条件,丰富了手套产品的样式与功能。目前,高强聚乙烯纤维、芳纶、碳纤维被称做三大高性能纤维,相比其他普通纤维,这三种纤维因其优异的特性被广泛应用于各种防护类纺织产品。
发明内容
本发明所要解决的技术问题:针对传统手套防护性能较差的问题,提供了一种耐磨强防护型耐切割手套的制备方法。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:
(1)分别称量石蜡油、白炭黑、硅烷偶联剂和芳纶浆粕置于搅拌机中,在室温下搅拌,再在55~65℃下搅拌混合,收集混合料并过滤,收集滤饼并洗涤干燥,得改性芳纶浆粕;
(2)按质量比1∶15,将多巴胺盐酸盐添加至缓冲液中,搅拌混合得改性液;取芳纶浆粕并将其置于打浆机中,打浆处理,并按质量比1∶10,将芳纶浆粕浸泡至改性液中,静置,过滤并收集滤饼,干燥得改性纤维;
(3)将改性纤维置于切割机中,切割至短切纤维,再按重量份数计,分别称量45~50份EVA树脂、10~15份短切纤维、3~5份促进剂TMTD置于搅拌机中,搅拌混合并置于平板硫化机中,硫化处理,待硫化完成后,真空冷冻干燥并研磨过50目筛,得改性颗粒;
(4)按质量比1∶5,将改性颗粒添加至涤纶颗粒中,搅拌混合并置于塑料拉丝机中,拉丝处理并收集拉丝纤维,将拉丝纤维置于手套织机上织造处理,即可得所述的耐磨强防护型耐切割手套。
步骤(1)所述的石蜡油、白炭黑、硅烷偶联剂和芳纶浆粕之间比例为按重量份数计,分别称量45~50份石蜡油、3~5份白炭黑、1~2份硅烷偶联剂KH-550和10~15份芳纶浆粕。
步骤(1)所述的硅烷偶联剂可优选为硅烷偶联剂KH-550。
步骤(1)所述的洗涤采用的是丙酮进行洗涤。
步骤(2)所述的缓冲液为按重量份数计,分别称量45~50份去离子水、10~15份质量分数5%盐酸和3~5份三羟甲基氨基甲烷置于烧杯中,搅拌混合制备而成。
步骤(3)所述的打浆处理为打浆至打浆度为50°SR。
步骤(3)所述的干燥温度为75~85℃。
步骤(3)所述的短切纤维长度为2~3mm。
步骤(3)所述的硫化条件为155℃×t90。
步骤(4)所述的织造处理为控制织造紧度为4。
本发明与其他方法相比,有益技术效果是:
(1)本发明技术方案采用多巴胺包覆芳纶浆粕,通过多巴胺功能化浆粕表面,在碱性条件下,邻苯二酚易被氧化生成醌类结构,最终聚多巴胺通过氧化交联作用在纤维表面形成聚多巴胺层,其上含有羟基和亚胺基等官能团,可以与基体反应使得纤维与基体的结合界面强度更大,黏合性能得到较大的提高,有效改善材料与基体间的结合性能,同时,粘附在织物表面的孔隙中的纤维束间及纤维束,当复合之后的织物受到剪切时,增大了纤维束间及纤维丝间的摩擦力,限制了纤维束与纤维丝的移动,纱线在冲击头作用下不容易发生分离,从而聚集在冲击头处发挥阻力作用,直至被冲断,这样的材料能够提高纤维织物的冲击性能是由于增加了纱线间的摩擦力,而纱线间的摩擦力增加有两个原因:一是剪切增稠特性加强了纤维的内摩擦;二是改性颗粒加强了纤维的内摩擦,所以本发明技术方案有效改善材料的耐切割性能。
本发明技术方案采用硅烷偶联剂及白炭黑等材料对芳纶浆粕进行改性,由于芳纶纤维其轴向是以共价键连接,径向是以氢键连接,这两种分子间的作用力都比较强,而周向作用力为范德华力,其连接作用较弱,所以当芳纶纤维端部受到一个侧向力时,原本集结成束的纤维结构很容易劈裂而原纤维化,使得芳纶纤维表面生成很多超细的支链纤维,这些超细纤维一段连接在主干纤维上,另一端因为静电吸附作用互相吸引,使得超细纤维之间缠结严重,所以芳纶浆粕纤维表面因为原纤化而产生了大量的“凹槽”,毫无疑问,这也是芳纶浆粕比芳纶纤维作为补强填料更为优势的一点,在复合材料中,这些凹槽势必会影响芳纶浆粕与基质之间的界面作用,再加上微原纤维,将形成类似机械铆钉的结合,大大提高芳纶浆粕的补强效果,同时纤化产生了大量沟槽和裂纹,并且在胶料混炼过程中,因强剪切作用很有可能进一步原纤化,再加之主干纤维周向附着微纳米纤维纤细众多,这些特点使得芳纶浆粕比起其他短纤维拥有更大与基质之间的接触面积,使其更有效与材料基体结合,使其有效改善材料的抗冲击性能和力学强度。
具体实施方式
按重量份数计,分别称量45~50份石蜡油、3~5份白炭黑、1~2份硅烷偶联剂KH-550和10~15份芳纶浆粕置于搅拌机中,在室温下搅拌10~15min后,再在55~65℃下搅拌混合25~30min,收集混合料并过滤,收集滤饼并用丙酮冲洗3~5次,真空冷冻干燥,得改性芳纶浆粕;按重量份数计,分别称量45~50份去离子水、10~15份质量分数5%盐酸和3~5份三羟甲基氨基甲烷置于烧杯中,搅拌混合并收集得缓冲液,再按质量比1∶15,将多巴胺盐酸盐添加至缓冲液中,搅拌混合得改性液;取改性芳纶浆粕并将其置于打浆机中,打浆至50°SR后,并按质量比1∶10,将改性芳纶浆粕浸泡至改性液中,静置6~8h后,过滤并收集滤饼,将滤饼置于75~85℃下干燥20~24h,得改性纤维;将改性纤维置于切割机中,切割至长度为2~3mm短切纤维,再按重量份数计,分别称量45~50份EVA树脂、10~15份短切纤维、3~5份促进剂TMTD置于搅拌机中,搅拌混合并置于平板硫化机中,硫化处理,控制硫化条件为155℃×t 90,待硫化完成后,真空冷冻干燥并研磨过50目筛,得改性颗粒;按质量比1∶5,将改性颗粒添加至涤纶颗粒中,搅拌混合并置于塑料拉丝机中,拉丝处理并收集拉丝纤维,将拉丝纤维置于手套织机上织造紧度为4的针织手套,即可得所述的耐磨强防护型耐切割手套。
分别称量石蜡油、白炭黑、硅烷偶联剂和芳纶浆粕置于搅拌机中,在室温下搅拌,再在55℃下搅拌混合,收集混合料并过滤,收集滤饼并洗涤干燥,得改性芳纶浆粕;按质量比1∶15,将多巴胺盐酸盐添加至缓冲液中,搅拌混合得改性液;取芳纶浆粕并将其置于打浆机中,打浆处理,并按质量比1∶10,将芳纶浆粕浸泡至改性液中,静置,过滤并收集滤饼,干燥得改性纤维;将改性纤维置于切割机中,切割至短切纤维,再按重量份数计,分别称量45份EVA树脂、10份短切纤维、3份促进剂TMTD置于搅拌机中,搅拌混合并置于平板硫化机中,硫化处理,待硫化完成后,真空冷冻干燥并研磨过50目筛,得改性颗粒;按质量比1∶5,将改性颗粒添加至涤纶颗粒中,搅拌混合并置于塑料拉丝机中,拉丝处理并收集拉丝纤维,将拉丝纤维置于手套织机上织造处理,即可得所述的耐磨强防护型耐切割手套。石蜡油、白炭黑、硅烷偶联剂和芳纶浆粕之间比例为按重量份数计,分别称量45份石蜡油、3份白炭黑、1份硅烷偶联剂KH-550和10份芳纶浆粕。硅烷偶联剂可优选为硅烷偶联剂KH-550。洗涤采用的是丙酮进行洗涤。缓冲液为按重量份数计,分别称量45份去离子水、10份质量分数5%盐酸和3份三羟甲基氨基甲烷置于烧杯中,搅拌混合制备而成。打浆处理为打浆至打浆度为50°SR。干燥温度为75℃。短切纤维长度为2mm。硫化条件为155℃×t90。织造处理为控制织造紧度为4。
分别称量石蜡油、白炭黑、硅烷偶联剂和芳纶浆粕置于搅拌机中,在室温下搅拌,再在57℃下搅拌混合,收集混合料并过滤,收集滤饼并洗涤干燥,得改性芳纶浆粕;按质量比1∶15,将多巴胺盐酸盐添加至缓冲液中,搅拌混合得改性液;取芳纶浆粕并将其置于打浆机中,打浆处理,并按质量比1∶10,将芳纶浆粕浸泡至改性液中,静置,过滤并收集滤饼,干燥得改性纤维;将改性纤维置于切割机中,切割至短切纤维,再按重量份数计,分别称量46份EVA树脂、11份短切纤维、3份促进剂TMTD置于搅拌机中,搅拌混合并置于平板硫化机中,硫化处理,待硫化完成后,真空冷冻干燥并研磨过50目筛,得改性颗粒;按质量比1∶5,将改性颗粒添加至涤纶颗粒中,搅拌混合并置于塑料拉丝机中,拉丝处理并收集拉丝纤维,将拉丝纤维置于手套织机上织造处理,即可得所述的耐磨强防护型耐切割手套。石蜡油、白炭黑、硅烷偶联剂和芳纶浆粕之间比例为按重量份数计,分别称量46份石蜡油、3份白炭黑、1份硅烷偶联剂KH-550和11份芳纶浆粕。硅烷偶联剂可优选为硅烷偶联剂KH-550。洗涤采用的是丙酮进行洗涤。缓冲液为按重量份数计,分别称量46份去离子水、11份质量分数5%盐酸和3份三羟甲基氨基甲烷置于烧杯中,搅拌混合制备而成。打浆处理为打浆至打浆度为50°SR。干燥温度为77℃。短切纤维长度为2mm。硫化条件为155℃×t90。织造处理为控制织造紧度为4。
分别称量石蜡油、白炭黑、硅烷偶联剂和芳纶浆粕置于搅拌机中,在室温下搅拌,再在59℃下搅拌混合,收集混合料并过滤,收集滤饼并洗涤干燥,得改性芳纶浆粕;按质量比1∶15,将多巴胺盐酸盐添加至缓冲液中,搅拌混合得改性液;取芳纶浆粕并将其置于打浆机中,打浆处理,并按质量比1∶10,将芳纶浆粕浸泡至改性液中,静置,过滤并收集滤饼,干燥得改性纤维;将改性纤维置于切割机中,切割至短切纤维,再按重量份数计,分别称量47份EVA树脂、12份短切纤维、4份促进剂TMTD置于搅拌机中,搅拌混合并置于平板硫化机中,硫化处理,待硫化完成后,真空冷冻干燥并研磨过50目筛,得改性颗粒;按质量比1∶5,将改性颗粒添加至涤纶颗粒中,搅拌混合并置于塑料拉丝机中,拉丝处理并收集拉丝纤维,将拉丝纤维置于手套织机上织造处理,即可得所述的耐磨强防护型耐切割手套。石蜡油、白炭黑、硅烷偶联剂和芳纶浆粕之间比例为按重量份数计,分别称量47份石蜡油、4份白炭黑、1份硅烷偶联剂KH-550和12份芳纶浆粕。硅烷偶联剂可优选为硅烷偶联剂KH-550。洗涤采用的是丙酮进行洗涤。缓冲液为按重量份数计,分别称量47份去离子水、12份质量分数5%盐酸和4份三羟甲基氨基甲烷置于烧杯中,搅拌混合制备而成。打浆处理为打浆至打浆度为50°SR。干燥温度为79℃。短切纤维长度为2mm。硫化条件为155℃×t90。织造处理为控制织造紧度为4。
分别称量石蜡油、白炭黑、硅烷偶联剂和芳纶浆粕置于搅拌机中,在室温下搅拌,再在61℃下搅拌混合,收集混合料并过滤,收集滤饼并洗涤干燥,得改性芳纶浆粕;按质量比1∶15,将多巴胺盐酸盐添加至缓冲液中,搅拌混合得改性液;取芳纶浆粕并将其置于打浆机中,打浆处理,并按质量比1∶10,将芳纶浆粕浸泡至改性液中,静置,过滤并收集滤饼,干燥得改性纤维;将改性纤维置于切割机中,切割至短切纤维,再按重量份数计,分别称量49份EVA树脂、14份短切纤维、5份促进剂TMTD置于搅拌机中,搅拌混合并置于平板硫化机中,硫化处理,待硫化完成后,真空冷冻干燥并研磨过50目筛,得改性颗粒;按质量比1∶5,将改性颗粒添加至涤纶颗粒中,搅拌混合并置于塑料拉丝机中,拉丝处理并收集拉丝纤维,将拉丝纤维置于手套织机上织造处理,即可得所述的耐磨强防护型耐切割手套。石蜡油、白炭黑、硅烷偶联剂和芳纶浆粕之间比例为按重量份数计,分别称量49份石蜡油、5份白炭黑、2份硅烷偶联剂KH-550和14份芳纶浆粕。硅烷偶联剂可优选为硅烷偶联剂KH-550。洗涤采用的是丙酮进行洗涤。缓冲液为按重量份数计,分别称量49份去离子水、14份质量分数5%盐酸和5份三羟甲基氨基甲烷置于烧杯中,搅拌混合制备而成。打浆处理为打浆至打浆度为50°SR。干燥温度为82℃。短切纤维长度为3mm。硫化条件为155℃×t90。织造处理为控制织造紧度为4。
分别称量石蜡油、白炭黑、硅烷偶联剂和芳纶浆粕置于搅拌机中,在室温下搅拌,再在65℃下搅拌混合,收集混合料并过滤,收集滤饼并洗涤干燥,得改性芳纶浆粕;按质量比1∶15,将多巴胺盐酸盐添加至缓冲液中,搅拌混合得改性液;取芳纶浆粕并将其置于打浆机中,打浆处理,并按质量比1∶10,将芳纶浆粕浸泡至改性液中,静置,过滤并收集滤饼,干燥得改性纤维;将改性纤维置于切割机中,切割至短切纤维,再按重量份数计,分别称量50份EVA树脂、15份短切纤维、5份促进剂TMTD置于搅拌机中,搅拌混合并置于平板硫化机中,硫化处理,待硫化完成后,真空冷冻干燥并研磨过50目筛,得改性颗粒;按质量比1∶5,将改性颗粒添加至涤纶颗粒中,搅拌混合并置于塑料拉丝机中,拉丝处理并收集拉丝纤维,将拉丝纤维置于手套织机上织造处理,即可得所述的耐磨强防护型耐切割手套。石蜡油、白炭黑、硅烷偶联剂和芳纶浆粕之间比例为按重量份数计,分别称量50份石蜡油、5份白炭黑、2份硅烷偶联剂KH-550和15份芳纶浆粕。硅烷偶联剂可优选为硅烷偶联剂KH-550。洗涤采用的是丙酮进行洗涤。缓冲液为按重量份数计,分别称量50份去离子水、15份质量分数5%盐酸和5份三羟甲基氨基甲烷置于烧杯中,搅拌混合制备而成。打浆处理为打浆至打浆度为50°SR。干燥温度为85℃。短切纤维长度为3mm。硫化条件为155℃×t90。织造处理为控制织造紧度为4。
对照例:东莞某公司生产的耐切割手套。
将实例及对照例制备得到的耐切割手套进行检测,具体检测如下:
防切割性能:参考GB/T21196.2-2007中所描述的机械防护手套测试方法,保持温度(23±2)℃,湿度(50±10)%的实验条件,试样规格取长100±10mm,宽60±6mm,用5N的作用力施加在试样上,并保证每件试样被测试五次。
耐磨性能:选用GB/T21196.1-2007中所述的马丁代尔法织物耐磨性的测试仪,在温度为(20±2)℃,相对湿度(50±5)%的条件下对织物试样进行耐磨性能的测试。
耐穿刺性能:在温度为(20±2)℃,相对湿度(50±5)%的条件下,在电子织物强力机上对手套织物进行耐穿刺测试。
具体测试结果如表1。
表1性能表征对比表
由表1可知,本发明制备的耐切割手套具有良好的防切割、耐磨、耐穿刺性能,具有良好的防护性能。

Claims (10)

1.一种耐磨强防护型耐切割手套的制备方法,其特征在于具体制备步骤为:
(1)分别称量石蜡油、白炭黑、硅烷偶联剂和芳纶浆粕置于搅拌机中,在室温下搅拌,再在55~65℃下搅拌混合,收集混合料并过滤,收集滤饼并洗涤干燥,得改性芳纶浆粕;
(2)按质量比1∶15,将多巴胺盐酸盐添加至缓冲液中,搅拌混合得改性液;取芳纶浆粕并将其置于打浆机中,打浆处理,并按质量比1∶10,将芳纶浆粕浸泡至改性液中,静置,过滤并收集滤饼,干燥得改性纤维;
(3)将改性纤维置于切割机中,切割至短切纤维,再按重量份数计,分别称量45~50份EVA树脂、10~15份短切纤维、3~5份促进剂TMTD置于搅拌机中,搅拌混合并置于平板硫化机中,硫化处理,待硫化完成后,真空冷冻干燥并研磨过50目筛,得改性颗粒;
(4)按质量比1∶5,将改性颗粒添加至涤纶颗粒中,搅拌混合并置于塑料拉丝机中,拉丝处理并收集拉丝纤维,将拉丝纤维置于手套织机上织造处理,即可得所述的耐磨强防护型耐切割手套。
2.根据权利要求1所述的一种耐磨强防护型耐切割手套的制备方法,其特征在于:步骤(1)所述的石蜡油、白炭黑、硅烷偶联剂和芳纶浆粕之间比例为按重量份数计,分别称量45~50份石蜡油、3~5份白炭黑、1~2份硅烷偶联剂KH-550和10~15份芳纶浆粕。
3.根据权利要求1所述的一种耐磨强防护型耐切割手套的制备方法,其特征在于:步骤(1)所述的硅烷偶联剂可优选为硅烷偶联剂KH-550。
4.根据权利要求1所述的一种耐磨强防护型耐切割手套的制备方法,其特征在于:步骤(1)所述的洗涤采用的是丙酮进行洗涤。
5.根据权利要求1所述的一种耐磨强防护型耐切割手套的制备方法,其特征在于:步骤(2)所述的缓冲液为按重量份数计,分别称量45~50份去离子水、10~15份质量分数5%盐酸和3~5份三羟甲基氨基甲烷置于烧杯中,搅拌混合制备而成。
6.根据权利要求1所述的一种耐磨强防护型耐切割手套的制备方法,其特征在于:步骤(3)所述的打浆处理为打浆至打浆度为50°SR。
7.根据权利要求1所述的一种耐磨强防护型耐切割手套的制备方法,其特征在于:步骤(3)所述的干燥温度为75~85℃。
8.根据权利要求1所述的一种耐磨强防护型耐切割手套的制备方法,其特征在于:步骤(3)所述的短切纤维长度为2~3mm。
9.根据权利要求1所述的一种耐磨强防护型耐切割手套的制备方法,其特征在于:步骤(3)所述的硫化条件为155℃×t 90
10.根据权利要求1所述的一种耐磨强防护型耐切割手套的制备方法,其特征在于:步骤(4)所述的织造处理为控制织造紧度为4。
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