CN110103552B - 一种高强度篷布及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度篷布及其制作方法，属于篷布技术领域，具体包括一种高强度篷布制作方法，包含以下步骤基底纤维制备、表面处理、溶胶制备、浸润、基布制作、陈化处理、超临界干燥、面层原料制备、面层原料处理、流延涂覆得到高强度篷布，其中基底纤维表面处理增加了表面粗糙度，基布制作采用新型基底纤维材料，且采用先复合后编织工艺，然后进行面层涂覆，面层提高了篷布的防水性、绝热性能和耐老化性能，所得篷布质量轻，使用寿命长，应用成本低。

Description

一种高强度篷布及其制作方法
技术领域
本发明涉及篷布技术领域，特别涉及一种高强度篷布及其制作方法。
背景技术
布是一种高强度、具有良好韧性及柔软程度的防水材料，常被用作帆布，带聚氨酯涂层的涤纶或制作成聚乙烯类塑料。现有篷布通常分粗篷布和细篷布两大类，而篷布生产一般工序是，选用涤纶等普通材料作为经纱和纬纱纺织，并在其表面涂覆一层防水材料制成，而对于有特殊要求的篷布生产，一般是在现有基础上采用多层复合的方式增加不同复合层，例如：耐磨层，阻燃层等等。
中国实用新型专利一种高强度篷布（授权公告号CN206812558U）公开了一种高强度篷布，其包括防水层、隔热层、阻燃层、基布层和耐磨层，采用复合多层的方式，解决了隔热、阻燃耐磨等问题，进而可以理解高强度篷布的制作仅是在此基础上增加加固层、不锈钢纤维层或者在芯层中混织加强丝等方式，复合篷布存在以下问题：首先是各层材料不同，因此其性能也不同，复合材料整体性能不稳定，个别复合层先于其他层损坏情况不可避免，例如防水层没有高的强度、阻燃、耐磨等特性，防水层会先于其它层磨损等；其次是，篷布复合多层，其厚度会不断增加，重量也不断增加，尤其是含有不锈钢纤维的高强度篷布，重量增加会导致使用不便。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种高强度篷布及其制作方法，旨在提高篷布强度的同时，减少篷布复合层，进而减轻其整体重量，实现高强度、低厚度和质量的篷布。
本发明提供的技术方案如下：
一种高强度篷布的制作方法，包括以下步骤：
S1：基底纤维制备：以氯化物的N-甲基吡咯烷酮和正己烷作为溶剂，以对苯二胺和对苯二甲酰氯为反应单体，以氮气作为保护气，在温度为-20℃下，进行溶液缩聚反应，最后得到基底纤维；
S2：表面处理：利用辉光放电低温等离子体仪在基底纤维表面进行刻蚀，增大基底纤维的表面粗糙度；
S3：溶胶制备：以10重量份正硅酸乙酯为前驱体，以30重量份的乙醇为溶剂，混合到60重量份的去离子水中，以氨水和盐酸催化剂，其中氨水浓度为0.1mol/L，盐酸浓度为0.01mol/L，制成二氧化硅溶胶；
S4: 浸润：将S2得到的基底纤维浸入到S3得到的溶胶中，凝胶后，得到复合纤维；
S5：基布制作：将S4得到的复合纤维作为经纱和纬纱，所述经纱和纬纱交错连接而形成网格状结构的基布；
S6：陈化处理：将S5所得基布放入乙醇溶液中进行陈化，陈化时间不少于24小时；
S7：超临界干燥：将步骤S6中所述的老化后的基布置于干燥釜中，进行超临界干燥，所述干燥的温度为30-40℃，压力为7-13Mpa，干燥时间为6小时；
S8：面层原料制备：将2-4重量份的硅烷偶联剂用乙醇进行稀释或溶解后，加入100重量份的二氧化硅气凝胶中混合均匀，控制温度条件为70-85℃，恒温放置2-3小时，使二氧化硅气凝胶表面形成涂层；
S9：面层原料处理：将100重量份的低密度聚乙烯、15-50重量份的所述S8处理所得二氧化硅气凝胶、0.2-0.8重量份的抗氧剂、0.1-0.5 重量份的2-羟基-4甲氧基二苯甲酮、1-3重量份的硬质酸钙、1-6重量份的乙烯-丙烯酸共聚物，放入高速混合机中混合均匀，然后将预混物放入双螺杆挤出造粒机熔融塑化，在熔体温度190-230℃下挤出造粒；
S10:将S9所得粒料放入单螺杆挤出流延涂覆机熔融塑化挤出，在熔体温度190-235℃下流延涂覆于基布上，然后用70-120℃的冷却辊冷却定型、卷取。
进一步的，所述基底纤维制备具体过程为：首先，配置50重量份的氯化物和N-甲基吡咯烷酮混合溶液，其中氯化物含量为7%，冷却后加入3重量份的吡啶和25重量份的对苯二甲酰氯；然后：以对苯二胺和对苯二甲酰氯为反应单体，在温度为-20℃下，以氮气作为保护气，进行溶液缩聚反应、离心、烘干、纺丝，最后得到基底纤维。
本发明还提供一种高强度篷布，采用上述方法制得，其包括基布层和面层，其特征在于，所属基布层包含基布层包括经纱、纬纱，所述经纱和纬纱交错连接而形成网格状结构，所述面层流延涂覆在基布层的上下表面，所述经纱和纬纱均采用步骤S4所制得的复合纤维材料。
进一步的，所述面层含有100重量份的低密度聚乙烯、15-50重量份的所述S8处理所得二氧化硅气凝胶、0.2-0.8重量份的抗氧剂、0.1-0.5 重量份的2-羟基-4甲氧基二苯甲酮、1-3重量份的硬质酸钙、1-6重量份的乙烯-丙烯酸共聚物。
进一步的，所述面层上部至少可以复合阻燃层、隔热层、耐磨层中的一种。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
（1）本发明中基底纤维采用新型的复合纤维，其纤维成型后，经过利用辉光放电低温等离子体仪进行表面蚀刻，增加了表面粗糙度，此后经过二氧化硅溶胶浸润-凝胶，得到复合纤维，由于二氧化硅凝胶本身的多孔性能和可压缩的梯度效应，使得本发明提供的复合纤维对高强冲击力有极强的吸收性能；
（2）现有技术一般是采用现有纱丝进行基布（芯层）编织，编织完成后进行复合层的增加，基布两面的凝胶无联结，易脱落；而本发明在凝胶后立即进行基布编织，然后进行陈化，与现有技术的区别在于，本发明基底纤维表面处理后，先浸润在二氧化硅溶胶内，进行基底纤维复合二氧化硅凝胶，后编织并陈化处理，此过程可以保证基布纤维间二氧化硅凝胶无缝隙填充，真正实现复合基布，本发明的基布强度与传统复合工艺篷布相比，强度提高了60%以上；
（3）由于本发明面层流延涂覆在基布上，采用了低密度聚乙烯与抗氧剂配用，因而使获得的篷布产品不仅兼具优良的防水性、绝热性能和耐老化性能， 且扩大了篷布的应用领域；并且，采用挤出流延方法，其生产成本更低。
（4）本发明质量轻，使用寿命长，应用成本低。
附图说明
图1是本发明实施例1和实施例2的工艺流程图；
图2是本发明对比例1的工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
通常在此处附图中描述和显示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。
基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种高强度篷布的制作方法，包括以下步骤：
S1：基底纤维制备：以氯化物的N-甲基吡咯烷酮和正己烷作为溶剂，以对苯二胺和对苯二甲酰氯为反应单体，以氮气作为保护气，在温度为-20℃下，进行溶液缩聚反应，最后得到基底纤维；具体的，所述基底纤维制备具体过程为：首先，配置50重量份的氯化物和N-甲基吡咯烷酮混合溶液，其中氯化物含量为7%，冷却后加入3重量份的吡啶和25重量份的对苯二甲酰氯；然后：以对苯二胺和对苯二甲酰氯为反应单体，在温度为-20℃下，以氮气作为保护气，进行溶液缩聚反应、离心、烘干、纺丝，最后得到基底纤维。
S2：表面处理：利用辉光放电低温等离子体仪在基底纤维表面进行刻蚀，增大基底纤维的表面粗糙度；便于凝胶的浸润涂覆；
S3：溶胶制备：以10重量份正硅酸乙酯为前驱体，以30重量份的乙醇为溶剂，混合到60重量份的去离子水中，以氨水和盐酸催化剂，其中氨水浓度为0.1mol/L，盐酸浓度为0.01mol/L，制成二氧化硅溶胶；
S4: 浸润：将S2得到的基底纤维浸入到S3得到的溶胶中，凝胶后，得到复合纤维；
基布编织前先进行基底纤维的浸润涂覆，可以保证编织后二氧化硅凝胶充盈基布的上下表面及截面缝隙，由于二氧化硅凝胶本身的多孔性能和可压缩的梯度效应，使得本发明提供的复合纤维对高强冲击力有极强的吸收性能。
S5：基布制作：将S4得到的复合纤维作为经纱和纬纱，所述经纱和纬纱交错连接而形成网格状结构的基布；
S6：陈化处理：将S5所得基布放入乙醇溶液中进行陈化，陈化时间不少于24小时；
S7：超临界干燥：将步骤S6中所述的老化后的基布置于干燥釜中，进行超临界干燥，所述干燥的温度为30℃，压力为7Mpa，干燥时间为6小时；
S8：面层原料制备：将3重量份的硅烷偶联剂用乙醇进行稀释或溶解后，加入100重量份的二氧化硅气凝胶中混合均匀，控制温度条件为70℃，恒温放置2.5小时，使二氧化硅气凝胶表面形成涂层；
S9：面层原料处理：将100重量份的低密度聚乙烯、15重量份的所述S8处理所得二氧化硅气凝胶、0.2重量份的抗氧剂、0.1 重量份的2-羟基-4甲氧基二苯甲酮、1重量份的硬质酸钙、1重量份的乙烯-丙烯酸共聚物，放入高速混合机中混合均匀，然后将预混物放入双螺杆挤出造粒机熔融塑化，在熔体温度190℃下挤出造粒；
S10:将S9所得粒料放入单螺杆挤出流延涂覆机熔融塑化挤出，在熔体温度190℃下流延涂覆于基布上，然后用70℃的冷却辊冷却定型、卷取。
实施例2
在实施例1所述方法的基础上，改变相关参数，具体步骤如下：
S1：基底纤维制备：以氯化物的N-甲基吡咯烷酮和正己烷作为溶剂，以对苯二胺和对苯二甲酰氯为反应单体，以氮气作为保护气，在温度为-20℃下，进行溶液缩聚反应，最后得到基底纤维；具体的，所述基底纤维制备具体过程为：首先，配置50重量份的氯化物和N-甲基吡咯烷酮混合溶液，其中氯化物含量为7%，冷却后加入3重量份的吡啶和25重量份的对苯二甲酰氯；然后：以对苯二胺和对苯二甲酰氯为反应单体，在温度为-20℃下，以氮气作为保护气，进行溶液缩聚反应、离心、烘干、纺丝，最后得到基底纤维。
S2：表面处理：利用辉光放电低温等离子体仪在基底纤维表面进行刻蚀，增大基底纤维的表面粗糙度。
S3：溶胶制备：以10重量份正硅酸乙酯为前驱体，以30重量份的乙醇为溶剂，混合到60重量份的去离子水中，以氨水和盐酸催化剂，其中氨水浓度为0.1mol/L，盐酸浓度为0.01mol/L，制成二氧化硅溶胶。
S4: 浸润：将S2得到的基底纤维浸入到S3得到的溶胶中，凝胶后，得到复合纤维；
S5：基布制作：将S4得到的复合纤维作为经纱和纬纱，所述经纱和纬纱交错连接而形成网格状结构的基布；
S6：陈化处理：将S5所得基布放入乙醇溶液中进行陈化，陈化时间不少于24小时；
S7：超临界干燥：将步骤S6中所述的老化后的基布置于干燥釜中，进行超临界干燥，所述干燥的温度为40℃，压力为13Mpa，干燥时间为6小时；
S8：面层原料制备：将3重量份的硅烷偶联剂用乙醇进行稀释或溶解后，加入100重量份的二氧化硅气凝胶中混合均匀，控制温度条件为85℃，恒温放置2.5小时，使二氧化硅气凝胶表面形成涂层；
S9：面层原料处理：将100重量份的低密度聚乙烯、50重量份的所述S8处理所得二氧化硅气凝胶、0.8重量份的抗氧剂、0.5 重量份的2-羟基-4甲氧基二苯甲酮、3重量份的硬质酸钙、6重量份的乙烯-丙烯酸共聚物，放入高速混合机中混合均匀，然后将预混物放入双螺杆挤出造粒机熔融塑化，在熔体温度230℃下挤出造粒；
S10:将S9所得粒料放入单螺杆挤出流延涂覆机熔融塑化挤出，在熔体温度235℃下流延涂覆于基布上，然后用120℃的冷却辊冷却定型、卷取，具体的。
实施例3，
在实施例1的基础上，所述面层上复合有阻燃层。所述阻燃层由酚醛纤维制成。
对比例1，
在实施例1的基础上，基布选用涤纶编织基布，省去基布制作相关步骤步骤；其具体方法为：
D1：基布准备：涤纶纤维基布。
D2：表面处理：利用辉光放电低温等离子体仪在基底纤维表面进行刻蚀，增大基底纤维的表面粗糙度。
D3：溶胶制备：以10重量份正硅酸乙酯为前驱体，以30重量份的乙醇为溶剂，混合到60重量份的去离子水中，以氨水和盐酸催化剂，其中氨水浓度为0.1mol/L，盐酸浓度为0.01mol/L，制成二氧化硅溶胶。
D4: 浸润：将D2得到的基布浸入到D3得到的溶胶中，凝胶后，得到复合基布；
D5：陈化处理：将S5所得基布放入乙醇溶液中进行陈化，陈化时间不少于24小时；
D6：超临界干燥：将步骤S6中所述的老化后的基布置于干燥釜中，进行超临界干燥，所述干燥的温度为30℃，压力为7Mpa，干燥时间为6小时；
D7：面层材料制备：将3重量份的硅烷偶联剂用乙醇进行稀释或溶解后，加入100重量份的二氧化硅气凝胶中混合均匀，控制温度条件为70℃，恒温放置2.5小时，使二氧化硅气凝胶表面形成涂层；
D8：面层制备：将100重量份的低密度聚乙烯、15重量份的所述S8处理所得二氧化硅气凝胶、0.2重量份的抗氧剂、0.1 重量份的2-羟基-4甲氧基二苯甲酮、1重量份的硬质酸钙、1重量份的乙烯-丙烯酸共聚物，放入高速混合机中混合均匀，然后将预混物放入双螺杆挤出造粒机熔融塑化，在熔体温度190℃下挤出造粒；
D9:将S9所得粒料放入单螺杆挤出流延涂覆机熔融塑化挤出，在熔体温度190℃下流延涂覆于基布上，然后用70℃的冷却辊冷却定型、卷取，具体的，所述面层流延涂覆在基布层的上下表面。
需要特备说明的是：截取实施例1、实施例2、对比例1所述方法制得的篷布以及普通涤纶篷布进行试验，截取长度为100mm，宽度为5mm。采用扫描电镜进行截面观察，对比例1截面几乎没有二氧化硅填充，其基布层截面与普通涤纶篷布截面一致，其为在涤纶基布面复合面层；而实施例1和实施例2截面较为连续。
采用电子织物强力机进行多次对比拉伸和撕破测试，实施例1与对比例1相比，强度提高了10%以上，实施例1篷布比普通涤纶篷布强度高出60%。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的， 不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，对其进行简单的组合变化都列为本发明的保护之内。

Claims (4)

1.一种高强度篷布的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：基底纤维制备：以氯化物的N-甲基吡咯烷酮和正己烷作为溶剂，以对苯二胺和对苯二甲酰氯为反应单体，以氮气作为保护气，在温度为-20℃下，进行溶液缩聚反应，最后得到基底纤维；所述基底纤维制备具体过程为：首先，配置50重量份的氯化物和N-甲基吡咯烷酮混合溶液，其中氯化物含量为7％，冷却后加入3重量份的吡啶和25重量份的对苯二甲酰氯；然后，以对苯二胺和对苯二甲酰氯为反应单体，在温度为-20℃下，以氮气作为保护气，进行溶液缩聚反应、离心、烘干、纺丝，最后得到基底纤维；
S2：表面处理：利用辉光放电低温等离子体仪在基底纤维表面进行刻蚀，增大基底纤维的表面粗糙度；
S3：溶胶制备：以10重量份正硅酸乙酯为前驱体，以30重量份的乙醇为溶剂，混合到60重量份的去离子水中，以氨水和盐酸催化剂，其中氨水浓度为0.1mol/L，盐酸浓度为0.01mol/L，制成溶胶；
S4:浸润：将S2得到的基底纤维浸入到S3得到的溶胶中，凝胶后，得到复合纤维；
S5：基布制作：将S4得到的复合纤维作为经纱和纬纱，所述经纱和纬纱交错连接而形成网格状结构的基布；
S6：陈化处理：将S5所得基布放入乙醇溶液中进行陈化，陈化时间不少于24小时；
S7：超临界干燥：将步骤S6中老化后的基布置于干燥釜中，进行超临界干燥，干燥的温度为30-40℃，压力为7-13Mpa，干燥时间为6小时；
S8：面层原料制备：将2-4重量份的硅烷偶联剂用乙醇进行稀释或溶解后，加入100重量份的二氧化硅气凝胶中混合均匀，控制温度条件为70-85℃，恒温放置2-3小时，使二氧化硅气凝胶表面形成涂层；
S9：面层原料处理：将100重量份的低密度聚乙烯、15-50重量份的所述S8处理所得二氧化硅气凝胶、0.2-0.8重量份的抗氧剂、0.1-0.5重量份的2-羟基-4甲氧基二苯甲酮、0-3重量份的硬质酸钙、0-6重量份的乙烯-丙烯酸共聚物，放入高速混合机中混合均匀，然后将预混物放入双螺杆挤出造粒机熔融塑化，在熔体温度190-230℃下挤出造粒；
S10:将S9所得粒料放入单螺杆挤出流延涂覆机熔融塑化挤出，在熔体温度190-235℃下流延涂覆于基布上，然后用70-120℃的冷却辊冷却定型、卷取。
2.一种高强度篷布，采用如权利要求1所述的方法制得，其特征在于，包括基布层和面层，其特征在于，所属基布层包含基布层包括经纱、纬纱，所述经纱和纬纱交错连接而形成网格状结构，所述面层流延涂覆在基布层的上下表面，所述经纱和纬纱均采用步骤S4所制得的复合纤维材料。
3.根据权利要求2所述的高强度篷布，其特征在于，所述面层含有100重量份的低密度聚乙烯、15-50重量份的所述S8处理所得二氧化硅气凝胶、0.2-0.8重量份的抗氧剂、0.1-0.5重量份的2-羟基-4甲氧基二苯甲酮、1-3重量份的硬质酸钙、1-6重量份的乙烯-丙烯酸共聚物。
4.根据权利要求3所述的高强度篷布，其特征在于，所述面层上部至少可以复合阻燃层、隔热层、耐磨层中的一种。
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