CN112778749B - 一种防水链条的聚氨酯弹性体密封工艺 - Google Patents

一种防水链条的聚氨酯弹性体密封工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及链条技术领域，具体涉及一种防水链条的聚氨酯弹性体密封工艺，所述链齿包括齿根和齿头，所述齿头相互啮合，所述齿根之间的空槽填充有第一树脂体，所述齿根和第一树脂的上下表面均复合有第二树脂体，所述注塑密封工艺步骤：以聚氨酯弹性体作为注塑树脂对拉链带进行注塑成型。本发明通过注塑工艺，在链齿的非啮合部位，即齿根之间的空槽填充树脂体，以达到防渗水的功效，同时为了提高树脂体的嵌入稳定性以及进一步提高防水性，树脂体通过注塑工艺一体填充到齿根的上下表面，形成完整连续的全面包覆齿根的聚氨酯弹性体，因此齿根作为定位柱可以固定聚氨酯弹性体的位置，使其不容易发生脱位或脱落，提高结构稳定性，也提高了防水性能。

Description

一种防水链条的聚氨酯弹性体密封工艺
技术领域
本发明涉及链条技术领域，具体涉及一种防水链条的聚氨酯弹性体密封工艺。
背景技术
拉链(zipper)是依靠连续排列的链牙，使物品并合或分离的连接件，现大量用于服装、包袋、帐篷等。由于链牙相互啮合的性质，即使拉链处于闭合状态，链牙之间也会存在较大的空隙，因此无法达到防水的作用。目前用于拉链的防水结构一般只是简单地在链牙背面做一条布带，虽然可以一定程度上防止渗水，但是并本质上渗透的水只是被布带吸收而已，并未达到防渗的效果，而且背后的布条也容易卡在链齿上，使用体验不高。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中的上述不足，提供一种防水链条的聚氨酯弹性体密封工艺。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种防水链条的聚氨酯弹性体密封工艺，防水拉链包括两个拉链带，所述拉链带的侧边均设置有若干个并排的链齿，所述链齿包括齿根和设置于齿根外侧的齿头，两个拉链带的所述齿头相互啮合，所述齿根之间的空槽填充有第一树脂体，所述齿根的上表面、齿根的下表面、第一树脂体的上表面和第一树脂体的下表面均复合有第二树脂体，所述第一树脂体和第二树脂体通过注塑密封工艺一体成型，所述第一树脂体和第二树脂体均为聚氨酯弹性体，所述注塑密封工艺包括如下步骤：将带有齿链的拉链带放置于注塑模具中，以聚氨酯弹性体作为注塑树脂进行注塑成型，所述聚氨酯弹性体包括如下重量份数的原料：
Figure BDA0002866481580000011
Figure BDA0002866481580000021
所述增强体通过如下方法制得：
(1)将聚乳酸颗粒制成聚乳酸薄片；
(2)将聚乳酸薄片放置于静电纺丝装置中的接收平台上，利用静电纺丝在聚乳酸薄片的表面上制成一层聚丙烯腈纤维薄膜；
(3)将静电纺丝后的聚乳酸薄片进行粉碎处理，粉碎至80-120目，即得到所述增强体。
本发明通过注塑工艺，在链齿的非啮合部位，即齿根之间的空槽填充树脂体，以达到防渗水的功效，同时为了提高树脂体的嵌入稳定性以及进一步提高防水性，树脂体通过注塑工艺一体填充到齿根的上下表面，形成完整连续的全面包覆齿根的聚氨酯弹性体，因此齿根作为定位柱可以固定聚氨酯弹性体的位置，使其不容易发生脱位或脱落，提高结构稳定性，也提高了防水性能。
此外，作为注塑材料的聚氨酯弹性体需要有如下特性：1、足够的熔融流动性，使其可以充分填充到空槽中；2、足够的力学强度，使其在反复弯折过程中保持结构的完整性，不容易出现松动，第一树脂体由于常受齿根的挤压作用，因此更需要更好的弹性，使其保持充分回弹填充空槽的状态，第二树脂体由于力臂较长，因此更需要弯曲强度和断裂伸长率，避免发生断裂或出现塑性拉伸。因此本发明提供了一种聚氨酯弹性体的组成，并未加入无机物进行增强，从而保证其具有足够的熔融流动性，同时加入了聚乳酸-聚丙烯腈纤维复合的增强体进行力学性能的增强。本发明的增强体是聚乳酸-聚丙烯腈纤维的层状复合结构微粒，聚乳酸常温状态下具有较高的刚性，可以较好地增强第二树脂体的刚性，即弯曲强度，同时基于刚性体增韧机理，不相容的两相之间在屈服过程中更容易产生银文等缺陷，消耗弯曲能量，从而提高断裂伸长率；而本发明的聚丙烯腈纤维的熔点高于300℃，在熔融挤出或注塑过程中，聚丙烯腈纤维均不会发生熔融，因此流动性较差的聚丙烯腈纤维是难以渗入空槽中的，本发明利用聚丙烯腈纤维的特性，再通过静电纺丝使聚丙烯腈纤维在范华德力的作用下粘附在聚乳酸表面，虽然聚乳酸会熔融，但是在聚丙烯腈纤维的拉扯作用下，作为连续相的热塑性聚氨酯会更优先地渗入空槽内，纯热塑性聚氨酯相对增强聚氨酯具有更好的弹性，其作为第二树脂体更满足需求。本发明通过对增强体进行设计，使第一树脂体和第二树脂体产生力学性能的差异，满足不同部位的需求。
其中，所述聚乳酸薄片的厚度为1-2mm，所述聚丙烯腈纤维薄膜厚度为100-300μm。限定二者的厚度相当于限定二者的用量，使其更好地发挥作用。
其中，所述聚乳酸颗粒的摩尔质量为120000-150000g/mol。该摩尔质量的聚乳酸颗粒具有较好的刚性，增强聚氨酯的效果更为显著。
其中，所述静电纺丝采用的纺丝溶液为10-15wt％的聚丙烯腈溶液，所述聚丙烯腈溶液的溶剂为二甲基乙酰胺。
其中，所述静电纺丝的纺丝电压为15-25kV，纺丝流速为0.4-0.5mL/h，纤维收集距离为10-15cm。
其中，所述阻燃剂为聚磷酸铵、甲基膦酸二甲酯和纳米氢氧化铝中的至少一种。
其中，所述润滑剂为聚乙烯蜡、滑石粉和硬脂酸中的至少一种。
其中，所述抗氧化剂为抗氧剂168、抗氧剂1010、抗氧剂1098和抗氧剂300中的至少一种。
其中，所述紫外线吸收剂为苯并三唑类紫外线吸收剂、二苯甲酮类紫外线吸收剂和受阻胺类紫外线吸收剂中的至少一种。
其中，所述聚氨酯弹性体的制备方法包括如下步骤：将各原料混合后加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，挤出造粒的温度为200-220℃。
本发明的有益效果：本发明通过注塑工艺，在链齿的非啮合部位，即齿根之间的空槽填充树脂体，以达到防渗水的功效，同时为了提高树脂体的嵌入稳定性以及进一步提高防水性，树脂体通过注塑工艺一体填充到齿根的上下表面，形成完整连续的全面包覆齿根的聚氨酯弹性体，因此齿根作为定位柱可以固定聚氨酯弹性体的位置，使其不容易发生脱位或脱落，提高结构稳定性，也提高了防水性能。
此外，作为注塑材料的聚氨酯弹性体需要有如下特性：1、足够的熔融流动性，使其可以充分填充到空槽中；2、足够的力学强度，使其在反复弯折过程中保持结构的完整性，不容易出现松动，第一树脂体由于常受齿根的挤压作用，因此更需要更好的弹性，使其保持充分回弹填充空槽的状态，第二树脂体由于力臂较长，因此更需要弯曲强度和断裂伸长率，避免发生断裂或出现塑性拉伸。因此本发明提供了一种聚氨酯弹性体的组成，并未加入无机物进行增强，从而保证其具有足够的熔融流动性，同时加入了聚乳酸-聚丙烯腈纤维复合的增强体进行力学性能的增强。本发明的增强体是聚乳酸-聚丙烯腈纤维的层状复合结构微粒，聚乳酸常温状态下具有较高的刚性，可以较好地增强第二树脂体的刚性，即弯曲强度，同时基于刚性体增韧机理，不相容的两相之间在屈服过程中更容易产生银文等缺陷，消耗弯曲能量，从而提高断裂伸长率；而本发明的聚丙烯腈纤维的熔点高于300℃，在熔融挤出或注塑过程中，聚丙烯腈纤维均不会发生熔融，因此流动性较差的聚丙烯腈纤维是难以渗入空槽中的，本发明利用聚丙烯腈纤维的特性，再通过静电纺丝使聚丙烯腈纤维在范华德力的作用下粘附在聚乳酸表面，虽然聚乳酸会熔融，但是在聚丙烯腈纤维的拉扯作用下，作为连续相的热塑性聚氨酯会更优先地渗入空槽内，纯热塑性聚氨酯相对增强聚氨酯具有更好的弹性，其作为第二树脂体更满足需求。本发明通过对增强体进行设计，使第一树脂体和第二树脂体产生力学性能的差异，满足不同部位的需求。
附图说明
图1是本发明防水拉链的结构俯视图；
图2是本发明防水拉链的结构剖视图；
附图标记为：1-拉链带、2-齿头、3-齿根、4-第一树脂体、5-第二树脂体。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
一种防水链条的聚氨酯弹性体密封工艺，防水拉链包括两个拉链带1，所述拉链带1的侧边均设置有若干个并排的链齿，所述链齿包括齿根3和设置于齿根3外侧的齿头2，两个拉链带1的所述齿头2相互啮合，所述齿根3之间的空槽填充有第一树脂体4，所述齿根3的上表面、齿根3的下表面、第一树脂体4的上表面和第一树脂体4的下表面均复合有第二树脂体5，所述第一树脂体4和第二树脂体5通过注塑密封工艺一体成型，所述第一树脂体4和第二树脂体5均为聚氨酯弹性体，所述注塑密封工艺包括如下步骤：将带有齿链的拉链带1放置于注塑模具中，以聚氨酯弹性体作为注塑树脂进行注塑成型，所述聚氨酯弹性体包括如下重量份数的原料：
Figure BDA0002866481580000051
所述增强体通过如下方法制得：
(1)将聚乳酸颗粒制成聚乳酸薄片；
(2)将聚乳酸薄片放置于静电纺丝装置中的接收平台上，利用静电纺丝在聚乳酸薄片的表面上制成一层聚丙烯腈纤维薄膜；
(3)将静电纺丝后的聚乳酸薄片进行粉碎处理，粉碎至80-120目，即得到所述增强体。
其中，所述聚乳酸薄片的厚度为1mm，所述聚丙烯腈纤维薄膜厚度为100μm。
其中，所述聚乳酸颗粒的摩尔质量为120000g/mol。
其中，所述静电纺丝采用的纺丝溶液为10wt％的聚丙烯腈溶液，所述聚丙烯腈溶液的溶剂为二甲基乙酰胺。
其中，所述静电纺丝的纺丝电压为15kV，纺丝流速为0.4mL/h，纤维收集距离为10cm。
其中，所述阻燃剂为纳米氢氧化铝
其中，所述润滑剂为聚乙烯蜡。
其中，所述抗氧化剂为抗氧剂168和抗氧剂1010的按重量比1:1组成组合物。
其中，所述紫外线吸收剂为苯并三唑类紫外线吸收剂。
其中，所述聚氨酯弹性体的制备方法包括如下步骤：将各原料混合后加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，挤出造粒的温度为200℃。
实施例2
一种防水链条的聚氨酯弹性体密封工艺，防水拉链包括两个拉链带1，所述拉链带1的侧边均设置有若干个并排的链齿，所述链齿包括齿根3和设置于齿根3外侧的齿头2，两个拉链带1的所述齿头2相互啮合，所述齿根3之间的空槽填充有第一树脂体4，所述齿根3的上表面、齿根3的下表面、第一树脂体4的上表面和第一树脂体4的下表面均复合有第二树脂体5，所述第一树脂体4和第二树脂体5通过注塑密封工艺一体成型，所述第一树脂体4和第二树脂体5均为聚氨酯弹性体，所述注塑密封工艺包括如下步骤：将带有齿链的拉链带1放置于注塑模具中，以聚氨酯弹性体作为注塑树脂进行注塑成型，所述聚氨酯弹性体包括如下重量份数的原料：
Figure BDA0002866481580000061
所述增强体通过如下方法制得：
(1)将聚乳酸颗粒制成聚乳酸薄片；
(2)将聚乳酸薄片放置于静电纺丝装置中的接收平台上，利用静电纺丝在聚乳酸薄片的表面上制成一层聚丙烯腈纤维薄膜；
(3)将静电纺丝后的聚乳酸薄片进行粉碎处理，粉碎至80-120目，即得到所述增强体。
其中，所述聚乳酸薄片的厚度为2mm，所述聚丙烯腈纤维薄膜厚度为300μm。
其中，所述聚乳酸颗粒的摩尔质量为150000g/mol。
其中，所述静电纺丝采用的纺丝溶液为15wt％的聚丙烯腈溶液，所述聚丙烯腈溶液的溶剂为二甲基乙酰胺。
其中，所述静电纺丝的纺丝电压为25kV，纺丝流速为0.5mL/h，纤维收集距离为15cm。
其中，所述阻燃剂为甲基膦酸二甲酯。
其中，所述润滑剂为滑石粉。
其中，所述抗氧化剂为抗氧剂300。
其中，所述紫外线吸收剂为二苯甲酮类紫外线吸收剂。
其中，所述聚氨酯弹性体的制备方法包括如下步骤：将各原料混合后加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，挤出造粒的温度为220℃。
实施例3
一种防水链条的聚氨酯弹性体密封工艺，防水拉链包括两个拉链带1，所述拉链带1的侧边均设置有若干个并排的链齿，所述链齿包括齿根3和设置于齿根3外侧的齿头2，两个拉链带1的所述齿头2相互啮合，所述齿根3之间的空槽填充有第一树脂体4，所述齿根3的上表面、齿根3的下表面、第一树脂体4的上表面和第一树脂体4的下表面均复合有第二树脂体5，所述第一树脂体4和第二树脂体5通过注塑密封工艺一体成型，所述第一树脂体4和第二树脂体5均为聚氨酯弹性体，所述注塑密封工艺包括如下步骤：将带有齿链的拉链带1放置于注塑模具中，以聚氨酯弹性体作为注塑树脂进行注塑成型，所述聚氨酯弹性体包括如下重量份数的原料：
Figure BDA0002866481580000071
所述增强体通过如下方法制得：
(1)将聚乳酸颗粒制成聚乳酸薄片；
(2)将聚乳酸薄片放置于静电纺丝装置中的接收平台上，利用静电纺丝在聚乳酸薄片的表面上制成一层聚丙烯腈纤维薄膜；
(3)将静电纺丝后的聚乳酸薄片进行粉碎处理，粉碎至80-120目，即得到所述增强体。
其中，所述聚乳酸薄片的厚度为1.5mm，所述聚丙烯腈纤维薄膜厚度为200μm。
其中，所述聚乳酸颗粒的摩尔质量为130000g/mol。
其中，所述静电纺丝采用的纺丝溶液为12.5wt％的聚丙烯腈溶液，所述聚丙烯腈溶液的溶剂为二甲基乙酰胺。
其中，所述静电纺丝的纺丝电压为20kV，纺丝流速为0.45mL/h，纤维收集距离为12.5cm。
其中，所述阻燃剂为聚磷酸铵。
其中，所述润滑剂为硬脂酸。
其中，所述抗氧化剂为抗氧剂168和抗氧剂1098按重量比1:1组成的组合物。
其中，所述紫外线吸收剂为苯并三唑类紫外线吸收剂。
其中，所述聚氨酯弹性体的制备方法包括如下步骤：将各原料混合后加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，挤出造粒的温度为210℃。
对比例1
本对比例与实施例3的区别在于：
所述增强体由未经纺丝处理的聚乳酸薄片进行粉碎处理得到。
对比例2
本对比例与实施例2的区别在于：
所述增强体由聚乳酸颗粒和聚丙烯腈纤维按照5:1的比例组成。
本发明将实施例3、对比例1和对比例2的聚氨酯弹性体注塑成长条试样进行力学性能的测试，结果如下表：
拉伸强度(MPa) 弯曲强度(MPa) 断裂伸长率(％)
实施例3 22.7 31.6 60
对比例1 25.4 38.7 50
对比例2 26.7 40.2 70
由如上数据可以看出，对于力学性能的提升，本发明的增强体除了在断裂伸长率要优于对比例1外，其余性能并不如直接添加的聚乳酸颗粒或者聚乳酸颗粒和聚丙烯腈纤维的混合物的对比例，这是因为共混物的性能与分散相的分散状态有很大的相关关系，本发明增强体由聚乳酸层和聚丙烯腈层复合而成，二者始终是聚合在一起并未分散，因此对于聚氨酯的增强作用反而重叠无效了，只能依赖于聚丙烯腈的纤维结构凸显断裂伸长率的优势，然而依然不如直接添加聚乳酸颗粒和聚丙烯腈纤维的混合物。
本发明还对实施例3、对比例1和对比例2的防水拉链对同一位点进行-150°-+150°的角度弯折，反复弯折2000次，观察结果。实施例3的防水拉链的聚氨酯弹性体并无明显松动或脱落的迹象，对比例1由于断裂伸长率较低，第二树脂体上出现明显的裂痕，对比例2由于热塑性聚氨酯无法单独渗入空槽中，因此第一树脂体和齿根之间存在明显的空隙，聚氨酯弹性体有松动的情况。由此可见，本发明的聚氨酯弹性体重点不在于力学性能的改善，而在于形成力学性质不同的两个树脂体，满足防水拉链的不同部位的性能需求。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (9)

1.一种防水链条的聚氨酯弹性体密封工艺，其特征在于：防水拉链包括两个拉链带，所述拉链带的侧边均设置有若干个并排的链齿，所述链齿包括齿根和设置于齿根外侧的齿头，两个拉链带的所述齿头相互啮合，所述齿根之间的空槽填充有第一树脂体，所述齿根的上表面、齿根的下表面、第一树脂体的上表面和第一树脂体的下表面均复合有第二树脂体，所述第一树脂体和第二树脂体通过注塑密封工艺一体成型，所述第一树脂体和第二树脂体均为聚氨酯弹性体，所述注塑密封工艺包括如下步骤：将带有齿链的拉链带放置于注塑模具中，以聚氨酯弹性体作为注塑树脂进行注塑成型，所述聚氨酯弹性体包括如下重量份数的原料：
Figure FDA0004056085700000011
所述增强体通过如下方法制得：
(1)将聚乳酸颗粒制成聚乳酸薄片；
(2)将聚乳酸薄片放置于静电纺丝装置中的接收平台上，利用静电纺丝在聚乳酸薄片的表面上制成一层聚丙烯腈纤维薄膜；
(3)将静电纺丝后的聚乳酸薄片进行粉碎处理，粉碎至80-
120目，即得到所述增强体；
所述聚乳酸颗粒的摩尔质量为120000-150000g/mol。
2.根据权利要求1所述的一种防水链条的聚氨酯弹性体密封工艺，其特征在于：所述聚乳酸薄片的厚度为1-2mm，所述聚丙烯腈纤维薄膜厚度为100-300μm。
3.根据权利要求1所述的一种防水链条的聚氨酯弹性体密封工艺，其特征在于：所述静电纺丝采用的纺丝溶液为10-
15wt％的聚丙烯腈溶液，所述聚丙烯腈溶液的溶剂为二甲基乙酰胺。
4.根据权利要求1所述的一种防水链条的聚氨酯弹性体密封工艺，其特征在于：所述静电纺丝的纺丝电压为15-25kV，纺丝流速为0.4-
0.5mL/h，纤维收集距离为10-15cm。
5.根据权利要求1所述的一种防水链条的聚氨酯弹性体密封工艺，其特征在于：所述阻燃剂为聚磷酸铵、甲基膦酸二甲酯和纳米氢氧化铝中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的一种防水链条的聚氨酯弹性体密封工艺，其特征在于：所述润滑剂为聚乙烯蜡、滑石粉和硬脂酸中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的一种防水链条的聚氨酯弹性体密封工艺，其特征在于：所述抗氧化剂为抗氧剂168、抗氧剂1010、抗氧剂1098和抗氧剂300中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的一种防水链条的聚氨酯弹性体密封工艺，其特征在于：所述紫外线吸收剂为苯并三唑类紫外线吸收剂、二苯甲酮类紫外线吸收剂和受阻胺类紫外线吸收剂中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的一种防水链条的聚氨酯弹性体密封工艺，其特征在于：所述聚氨酯弹性体的制备方法包括如下步骤：将各原料混合后加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，挤出造粒的温度为200-220℃。
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