CN110541299A - 一种抗冲击的剪切增稠液体非织造布复合材料的制备方法 - Google Patents

一种抗冲击的剪切增稠液体非织造布复合材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抗冲击的剪切增稠液体非织造布复合材料的制备方法，其包括：（1）将聚乙二醇200和丙三醇混合，制得混合体系A；（2）加入预设化学计量比的二氧化硅，制得剪切增稠粗流体；（3）将剪切增稠粗流体加入到超声波分散仪中分散处理，制得剪切增稠流体；（4）将剪切增稠流体全部溶解在乙醇中，再超声波振荡处理；同时，将非织造布浸没，再取出晾干；（5）将处理后的非织造布置于恒温干燥箱中处理，制得剪切增稠液体非织造布复合材料,本发明将非织造布与剪切增稠液体集合起来即满足了舒适，透气，柔软性，又满足了抗冲击的强度要求，使其可广泛用于防护材料；其成品在护具、防护服、功能性材料、抗冲击性材料等应用前景十分广泛。

Description

一种抗冲击的剪切增稠液体非织造布复合材料的制备方法
技术领域
本发明涉及剪切增稠流体及其应用技术领域，尤其是一种抗冲击的剪切增稠液体非织造布复合材料的制备方法。
背景技术
剪切增稠液体在正常状态下是略微粘稠的液体，当受到冲击作用时，就会在临界的剪切速率或应变下粘度迅速增加变为类固态物质，外力消失时，又会恢复到粘稠的状态。剪切增稠流体的制备大多采用二氧化硅纳米颗粒分散在聚乙二醇中，纳米二氧化硅颗粒直径在7～700nm之间。二氧化硅颗粒直径越小，分散难度越大，对提高剪切增稠的效果有负面影响。
目前已被研究的SiO2 分散体系主要有两大类型。一种是先用有机物如环己烷、3-(三甲氧基硅烷)丙基丙烯酸脂对SiO2 进行修饰后再分散于十八烷醇、四氢糠醇等有机体系；另一种是选择亲水或疏水性的SiO2直接分散于极性介质(如水、水与丙酮的混合液、聚乙二醇)或非极性介质(如无机硅油、矿物油)。
目前有关剪切增稠机理有两种观点：一种是由Hoffman提出的粒子从“有序”到“无序”的转变机理，剪切增稠是由于随着剪切速率增大，作用在粒子上的流体作用力也增大，当达到临界点时，流体作用力成为主要作用力，体系中粒子的有序结构受到破坏，变成无序结构，是体系粘度增大；另一种是Brady 等通过Stokesian动态模拟，提出的“粒子簇”生成机理：剪切增稠液体中二氧化硅与聚乙二醇间通过氢键组成稳定的空间结构，在低剪切速率下，部分氢键断裂，空间结构遭到破坏，固液作用力减弱，体系中含有部分与聚乙二醇没有联系的二氧化硅，此时表现为粘度下降。随着剪切速率进一步增大，氢键断裂的数量增多，液体中单独存在的二氧化硅变得更多，此时大量的二氧化硅在流体作用力的作用下，形成“粒子簇”，对流体产生阻碍作用，导致粘度升高。
非织造材料因其高的孔隙率，良好的柔韧性和产量高等特点，被广泛应用于工业生产和日常生活。
因此，若是能够将非织造材料与剪切增稠流体材料进行复合的话，那么将大大提高非织造材料的应用前景。
发明内容
针对现有技术的情况，本发明的目的在于提供一种抗冲击力强、可广泛应用的抗冲击的剪切增稠液体非织造布复合材料的制备方法。
为了实现上述的技术目的，本发明所采用的技术方案为：
一种抗冲击的剪切增稠液体非织造布复合材料的制备方法，其包括：
（1）将聚乙二醇200和丙三醇按照9∶1的体积比混合，然后搅拌均匀处理，制得混合体系A；
（2）往混合体系A中逐步加入预设化学计量比的二氧化硅，并且以恒定功率对混合体系进行搅拌处理，并检测搅拌转速，当搅拌转速降低至预设值A时，停止加入二氧化硅并保持，待搅拌转速上升至预设值B时，继续加入二氧化硅，直至将二氧化硅完全加入到混合体系A中，制得剪切增稠粗流体；
（3）将剪切增稠粗流体加入到超声波分散仪中分散处理，令二氧化硅颗粒均匀分散与混合体系A中，同时，去除剪切增稠粗流体中的气泡，制得剪切增稠流体；
（4）按照1∶1的体积比往剪切增稠流体中加入乙醇，待剪切增稠流体全部溶解在乙醇中后，进行超声波振荡处理；同时，将未处理的非织造布完全浸没其中，经浸渍处理后，将非织造布取出并悬挂处理，将多余未附着的液体去除；
（5）将悬挂处理后的非织造布置于恒温干燥箱中，干燥处理，令乙醇挥发，制得剪切增稠液体非织造布复合材料。
进一步，步骤（1）和步骤（2）中所进行的搅拌处理，均是采用溶解式搅拌棒桨叶。
进一步，步骤（2）中，搅拌的初始转速为1200 rpm，预设值A为1150 rpm，预设值B为1160 rpm。
进一步，步骤（2）中，二氧化硅的粒径为12 nm，其在剪切增稠粗流体中的质量分数占比为30%。
进一步，步骤（3）中，剪切增稠粗流体加入到超声波分散仪中分散处理6 h。
进一步，步骤（4）中，超声波振荡处理的时间为10 min。
进一步，步骤（4）中，非织造布浸没处理的时间为10 min。
进一步，步骤（5）中，恒温干燥箱的干燥温度为80 ℃，干燥处理时间为8 h。
一种抗冲击的剪切增稠液体非织造布复合材料,其由上述所述的制备方法制得。
采用上述的技术方案，本发明与现有技术相比，其具有的有益效果为：本发明将非织造布与剪切增稠液体集合起来即满足了舒适，透气，柔软性，又满足了抗冲击的强度要求其力学性能可广泛用于防护材料；其成品可用于护具，防护服，功能性材料，抗冲击性材料等应用前景十分广泛。
具体实施方式
一种抗冲击的剪切增稠液体非织造布复合材料的制备方法，其包括：
（1）将聚乙二醇200和丙三醇按照9∶1的体积比混合，然后采用溶解式搅拌棒桨叶搅拌均匀处理，制得混合体系A；
（2）往混合体系A中逐步加入预设化学计量比的粒径为12 nm的二氧化硅，并且以恒定功率对混合体系进行搅拌处理，并检测搅拌转速，当搅拌转速降低至预设值A时，停止加入二氧化硅并保持，待搅拌转速上升至预设值B时，继续加入二氧化硅，直至将二氧化硅加入到混合体系A中质量分数达到30%，制得剪切增稠粗流体；其中，搅拌的初始转速为1200rpm，预设值A为1150 rpm，预设值B为1160 rpm；
（3）将剪切增稠粗流体加入到超声波分散仪中分散处理处理6 h，令二氧化硅颗粒均匀分散与混合体系A中，同时，去除剪切增稠粗流体中的气泡，制得剪切增稠流体；
（4）按照1∶1的体积比往剪切增稠流体中加入乙醇，待剪切增稠流体全部溶解在乙醇中后，进行超声波振荡处理10 min；同时，将未处理的非织造布完全浸没其中，经浸渍处理10min后，将非织造布取出并悬挂处理，将多余未附着的液体去除；
（5）将悬挂处理后的非织造布置于恒温干燥箱中，在80 ℃条件下干燥处理8 h，令乙醇挥发，制得剪切增稠液体非织造布复合材料。
其中，混合体系的混合容器若为500 ml规格烧杯，则溶解式搅拌棒桨叶的直径大致为5 cm。
实施例1
一种抗冲击的剪切增稠液体非织造布复合材料的制备方法，其包括：
（1）将聚乙二醇200和丙三醇按照9∶1的体积比加入到500ml烧杯中混合，然后采用溶解式搅拌棒桨叶搅拌均匀处理，制得混合体系A；
（2）往混合体系A中逐步加入预设化学计量比的粒径为12 nm的二氧化硅，并且以恒定功率对混合体系进行搅拌处理，并检测搅拌转速，当搅拌转速降低至预设值A时，停止加入二氧化硅并保持，待搅拌转速上升至预设值B时，继续加入二氧化硅，直至将二氧化硅加入到混合体系A中质量分数达到30%，制得剪切增稠粗流体；其中，搅拌的初始转速为1200rpm，预设值A为1150 rpm，预设值B为1160 rpm；
（3）将剪切增稠粗流体加入到超声波分散仪中分散处理处理6 h，令二氧化硅颗粒均匀分散与混合体系A中，同时，去除剪切增稠粗流体中的气泡，制得剪切增稠流体；
（4）按照1∶1的体积比往剪切增稠流体中加入乙醇，待剪切增稠流体全部溶解在乙醇中后，进行超声波振荡处理10 min；同时，将未处理的以针刺为加工方法,面密度为300g/m²的非织造布完全浸没其中，经浸渍处理10 min后，将非织造布取出并悬挂处理，将多余未附着的液体去除；
（5）将悬挂处理后的非织造布置于恒温干燥箱中，在80 ℃条件下干燥处理8 h，令乙醇挥发，制得剪切增稠液体非织造布复合材料。
测试
经测试，可得本实施例方案所制得的剪切增稠液体非织造布复合材料其10J能量吸收率为46.71%。
实施例2
本实施例与实施例1大致相同，其不同之处在于，步骤（4）中未处理的非织造布为以针刺为加工方法面密度为400g/m²的非织造布。
测试
经测试，可得本实施例方案所制得的剪切增稠液体非织造布复合材料其10J能量吸收率为46.65%。
上述仅披露了本发明的较佳实施例，需要说明的是，这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的，本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例来实现。

Claims (9)

1.一种抗冲击的剪切增稠液体非织造布复合材料的制备方法，其特征在于：其包括：
（1）将聚乙二醇200和丙三醇按照9∶1的体积比混合，然后搅拌均匀处理，制得混合体系A；
（2）往混合体系A中逐步加入预设化学计量比的二氧化硅，并且以恒定功率对混合体系进行搅拌处理，并检测搅拌转速，当搅拌转速降低至预设值A时，停止加入二氧化硅并保持，待搅拌转速上升至预设值B时，继续加入二氧化硅，直至将二氧化硅完全加入到混合体系A中，制得剪切增稠粗流体；
（3）将剪切增稠粗流体加入到超声波分散仪中分散处理，令二氧化硅颗粒均匀分散与混合体系A中，同时，去除剪切增稠粗流体中的气泡，制得剪切增稠流体；
（4）按照1∶1的体积比往剪切增稠流体中加入乙醇，待剪切增稠流体全部溶解在乙醇中后，进行超声波振荡处理；同时，将未处理的非织造布完全浸没其中，经浸渍处理后，将非织造布取出并悬挂处理，将多余未附着的液体去除；
（5）将悬挂处理后的非织造布置于恒温干燥箱中，干燥处理，令乙醇挥发，制得剪切增稠液体非织造布复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种抗冲击的剪切增稠液体非织造布复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）和步骤（2）中所进行的搅拌处理，均是采用溶解式搅拌棒桨叶。
3. 根据权利要求1所述的一种抗冲击的剪切增稠液体非织造布复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，搅拌的初始转速为1200 rpm，预设值A为1150 rpm，预设值B为1160rpm。
4. 根据权利要求1所述的一种抗冲击的剪切增稠液体非织造布复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，二氧化硅的粒径为12 nm，其在剪切增稠粗流体中的质量分数占比为30%。
5. 根据权利要求1所述的一种抗冲击的剪切增稠液体非织造布复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，剪切增稠粗流体加入到超声波分散仪中分散处理6 h。
6. 根据权利要求1所述的一种抗冲击的剪切增稠液体非织造布复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（4）中，超声波振荡处理的时间为10 min。
7. 根据权利要求1所述的一种抗冲击的剪切增稠液体非织造布复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（4）中，非织造布浸没处理的时间为10 min。
8. 根据权利要求1所述的一种抗冲击的剪切增稠液体非织造布复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（5）中，恒温干燥箱的干燥温度为80 ℃，干燥处理时间为8 h。
9.一种抗冲击的剪切增稠液体非织造布复合材料,其特征在于：其由权利要求1至8之一所述的制备方法制得。
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