CN114227985A - 一种热塑改性peud布的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及PD布加工技术领域，具体涉及一种热塑改性PEUD布的制作方法，包括以下步骤，S1,PE纤维的表面清洗；S2，选用热塑胶粘剂；S3，调配胶液；S4，上胶处理；S4，电解处理；S5，烘干处理；S6，收卷处理，再通过牵引装置牵引后由收卷装置收卷，进而正交复合后制备成UD布。利用本方法得到的热塑改性PEUD布能够提升防弹板的防弹性能，采用电解水的方式去除胶水中的水溶剂，电流对高分子聚合物无影响，并开了高温对纤维的影响，并且制作的氢气为清洁能源可二次利用无排放污染，能耗降低，生产速度提升，大幅度降低了能源的消耗。如果使用该行业内的碳排放将降低至少50％，符合国家碳中和的战略。
Description
技术领域
本发明涉及PD布加工技术领域，具体涉及一种热塑改性PEUD布的制作方法。
背景技术
防弹衣，又叫避弹衣，避弹背心，防弹背心，避弹服等，是单兵护体装具，用于防护弹头或弹片对人体的伤害；防弹盾牌，用于组成阵列防护弹头货弹片对人体的伤害，极大的提升兵团作战的生存能力。
PE板作为单兵防护用具的增强产品，通常和防弹衣配合使用，PE板的防护等级的测试方法包括带衣服测试和单防测试两种，带衣服测试是指在测试时将PE板和防弹衣套装在一起后进行防护测试工作，单防是指对PE板直接进行防护测试工作，二者通常需要进行Ⅲ级和IV级两种测试等级的评定。
在过去能够达到III级的防弹衣非常沉重，导致使用者在行动中的行动笨拙。现代防弹技术已经有了长足进步，特别是重量轻而防护等级高的防弹插板大量生产后，在单体标准配备中已经越来越常见。现有的防弹衣为达到重量轻的目的，采用纯PE(Polyethylene，聚乙烯)材料压制成PE材质的防弹插板，然而纯PE材料的防弹插板成本较高，因此多采用PE材质和其他材料复合而成，如采用PE材料和陶瓷材料复合而成的防弹插板。
然而，现有PE防弹插板以及PE防弹盾牌的防弹性能都不理想，难以挡住步枪子弹，而与陶瓷材料复合又增加了过多的重量，灵活性不够。
超高分子量聚乙烯纤维的UD布是当今防弹防护领域应用最广泛的复合材料之一，具有高模量、高强度、耐冲击、抗切割、耐腐蚀、电磁波投射率高、密度比水低、摩擦系数低等特点，其制作是通过单层UD的铺层叠加复合而成的。
现有防弹板使用聚氨酯胶粘剂进行复合，制作UD布。后层叠后通过平板硫化机进行压制，制成防弹板，聚氨酯保温性能好，不导热，导热系数较0.017～0.024。导致在制成品时，需要高温、高压、长时间的压制才能保证，防弹板内外都能达到胶粘剂的浸润温度。使板材的结构性能达到要求，在制作PEUD布时，浸胶后的布需要经过长时间较高温度的烘烤，才能烘干胶液中的溶剂，对纤维性能的影响较大。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述问题，提供了一种热塑改性PEUD布的制作方法。
本发明的基本方案为：一种热塑改性PEUD布的制作方法，包括以下步骤：
S1,PE纤维的表面清洗，PE纤维进入纤维清洗干燥系统的清洗装置不断传动，进行清洗，再利用干燥装置对PE纤维进行干燥处理；
S2，选用热塑胶粘剂，且该热塑胶粘剂的导热系数接近PE纤维；
S3，调配胶液，溶质由30％TPU，60％PE，6％的增韧剂，3％的消泡剂，1％的石墨粉末颗粒，溶剂为二次蒸馏水，调配后调制成50％固含量的胶液；
S4，上胶处理，干燥后的纤维通过展纱机构，进入装有胶液的胶槽，进行上胶，并由刮胶装置控制上胶量，胶槽采用恒温循环系统，胶槽夹层油加热，模温机控制，保证胶液温度恒定在105～115℃，并且需循环搅拌，保证胶液均匀，流动性高；
S5，电解处理，PE纤维展纱后进入胶槽充分浸润后，与阴阳离子交换膜复合，进入电解水模块，将胶液中的水电离成H2和-OH根离子，H2有采集装置收集储存，-OH根离子透过交换膜被碱吸收液吸收；
S6，烘干处理，涂刮后的含胶纤维进入载体贴合机构，纤维覆于离型载体后，进入干燥烘箱干燥；
S7，收卷处理，再通过牵引装置牵引后由收卷装置收卷，进而正交复合后制备成UD布。
进一步，S1-S7均在无尘车间中进行。
进一步，所述干燥烘箱为热风烘箱，热风温度不超过45℃，风量不小于4000m3/h。
进一步，原PE基膜更换为聚乙烯阴阳离子交换膜。
本发明的工作原理及优点在于：
(1)提升防弹板的防弹性能；
(2)提高了胶粘剂的流动性，提高其流动性，试得高固含量，水溶剂较少的胶粘剂也能正常用于PEUD布的制作。
(3)采用电解水的方式去除胶水中的水溶剂，电流对高分子聚合物无影响，并开了高温对纤维的影响，并且制作的氢气为清洁能源可二次利用无排放污染。
(4)产线速度提升至8m/min,与传统烘箱烘干工艺的3m/min,其效率提升了约2.5倍。
(5)能耗降低，生产速度提升，大幅度降低了能源的消耗。如果使用该行业内的碳排放将降低至少50％，符合国家碳中和的战略。
附图说明
图1为本发明以低温、短受热时间制成板的测试结果；
图2为本发明在不同温度对纤维的影响测试数据；
图3为本发明不同时间对纤维的影响测试数据；
图4为PF纤维在0°线、空载不加热8m/min和烘箱高温3m/min线速度下的性能变化。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细的说明：
超高分子量聚乙烯纤维的UD布是当今防弹防护领域应用最广泛的复合材料之一，具有高模量、高强度、耐冲击、抗切割、耐腐蚀、电磁波投射率高、密度比水低、摩擦系数低等特点，其制作是通过单层UD的铺层叠加复合而成的。
现有防弹板使用聚氨酯胶粘剂进行复合，制作UD布。后层叠后通过平板硫化机进行压制，制成防弹板，聚氨酯保温性能好，不导热，导热系数较0.017～0.024。导致在制成品时，需要高温、高压、长时间的压制才能保证，防弹板内外都能达到胶粘剂的浸润温度。使板材的结构性能达到要求，在制作PEUD布时，浸胶后的布需要经过长时间较高温度的烘烤，才能烘干胶液中的溶剂，对纤维性能的影响较大。
本实施例提供了一种热塑改性PEUD布的制作方法，包括以下步骤：
S1,PE纤维的表面清洗，PE纤维进入纤维清洗干燥系统的清洗装置不断传动，进行清洗，再利用干燥装置对PE纤维进行干燥处理；
S2，选用热塑胶粘剂，且该热塑胶粘剂的导热系数接近PE纤维；原PE基膜更换为聚乙烯阴阳离子交换膜；
S3，调配胶液，溶质由30％TPU，60％PE，6％的增韧剂，3％的消泡剂，1％的石墨粉末颗粒，溶剂为二次蒸馏水，调配后调制成50％固含量的胶液；
S4，上胶处理，干燥后的纤维通过展纱机构，进入装有胶液的胶槽，进行上胶，并由刮胶装置控制上胶量，胶槽采用恒温循环系统，胶槽夹层油加热，模温机控制，保证胶液温度恒定在105～115℃，并且需循环搅拌，保证胶液均匀，流动性高；
S5，电解处理，PE纤维展纱后进入胶槽充分浸润后，与阴阳离子交换膜复合，进入电解水模块，将胶液中的水电离成H2和-OH根离子，H2有采集装置收集储存，-OH根离子透过交换膜被碱吸收液吸收；
S6，烘干处理，涂刮后的含胶纤维进入载体贴合机构，纤维覆于离型载体后，进入干燥烘箱干燥；所述干燥烘箱为热风烘箱，热风温度不超过45℃，风量不小于4000m3/h；
S7，收卷处理，再通过牵引装置牵引后由收卷装置收卷，进而正交复合后制备成UD布。
S1-S7均在无尘车间中进行。
AK210918-1为利用本发明所其制备的PEUD，并以冷模开始长时间高温压制的防弹板，进行测试，AK210918-2产品为传统加工得到的；且两个测试板材均为15mm厚PE防弹板，其纤维均为1000D，强度37.5cN/dtex,模量1500cN/dtex的PE纤维制成，测试数据如图1所示。
如图2所示，不同温度对纤维的影响测试数据，对比纤维选用的800D，38.6cN/dtex,模量1350cN/dtex的PE纤维实验。发现在纤维未融化前，温度越高纤维性能衰减越多，纤维未冷却时性能衰减越厉害，但是冷却后有回弹，性能会大幅度恢复。
如图3所示，不同时间对纤维的影响测试数据，对比纤维选用的800D，38.6cN/dtex,模量1350cN/dtex的PE纤维实验，发现在同一温度，纤维受热时间越长，其性能衰减越多。
如图4所示，PE纤维在0°线，空载不加热8m/min，和烘箱高温3m/min线速度下的性能变化。低温状态下，加温时间短的纤维，其性能衰减明显优于烘箱高温慢速的状态。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。
Claims (5)
1.一种热塑改性PEUD布的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1,PE纤维的表面清洗，PE纤维进入纤维清洗干燥系统的清洗装置不断传动，进行清洗，再利用干燥装置对PE纤维进行干燥处理；
S2，选用热塑胶粘剂，且该热塑胶粘剂的导热系数接近PE纤维；
S3，调配胶液，溶质由30％TPU，60％PE，6％的增韧剂，3％的消泡剂，1％的石墨粉末颗粒，溶剂为二次蒸馏水，调配后调制成50％固含量的胶液；
S4，上胶处理，干燥后的纤维通过展纱机构，进入装有胶液的胶槽，进行上胶，并由刮胶装置控制上胶量，胶槽采用恒温循环系统，胶槽夹层油加热，模温机控制，保证胶液温度恒定在105～115℃，并且需循环搅拌，保证胶液均匀，流动性高；
S5，电解处理，PE纤维展纱后进入胶槽充分浸润后，与阴阳离子交换膜复合，进入电解水模块，将胶液中的水电离成H2和-OH根离子，H2有采集装置收集储存，-OH根离子透过交换膜被碱吸收液吸收；
S6，烘干处理，涂刮后的含胶纤维进入载体贴合机构，纤维覆于离型载体后，进入干燥烘箱干燥；
S7，收卷处理，再通过牵引装置牵引后由收卷装置收卷，进而正交复合后制备成UD布。
2.根据权利要求1所述的一种热塑改性PEUD布的制作方法，其特征在于：所述热塑胶粘剂为PA、ABS、PE、PEEK基体溶液或悬浊乳液。
3.根据权利要求2所述的一种热塑改性PEUD布的制作方法，其特征在于：S1-S7均在无尘车间中进行。
4.根据权利要求3所述的一种热塑改性PEUD布的制作方法，其特征在于：所述干燥烘箱为热风烘箱，热风温度不超过45℃，风量不小于4000m3/h。
5.根据权利要求4所述的一种热塑改性PEUD布的制作方法，其特征在于：原PE基膜更换为聚乙烯阴阳离子交换膜。
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