專利名稱：芳綸機(jī)織布與金屬鱗片粘合的表面處理乳液及應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及個體防護(hù)領(lǐng)域，尤其涉及一種半軟質(zhì)防彈防刺服的改進(jìn)，通過改善芳綸機(jī)織布與金屬鱗片間的粘合力提高材料的防刀刺性能。
背景技術(shù)：
對位芳綸纖維全稱“聚對苯二甲酰對苯二胺”，是一種高科技合成纖維，具有高強(qiáng)度、高模量和耐高溫、耐酸堿、重量輕等優(yōu)良性能，與碳纖維、高分子量聚乙烯纖維(PE) — 起并稱當(dāng)今世界三大高強(qiáng)纖維。自上世紀(jì)60年代杜邦公司實(shí)現(xiàn)對位芳綸Kevlar的產(chǎn)業(yè)化以來，芳綸纖維的應(yīng)用逐年擴(kuò)大。目前，芳綸纖維是制作防彈衣、防刺服、防彈頭盔、裝甲等生命防護(hù)材料的理想選擇，在軍事上有廣泛應(yīng)用。防彈防刺服又稱雙防服，是近年發(fā)展起來的一種新型個體防護(hù)服，由于該產(chǎn)品兼有防彈和防刺的功能，因此在警用領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。目前，雙防服從結(jié)構(gòu)上分，主要包括半軟質(zhì)雙防服和純軟質(zhì)雙防服兩種。其中，前者采用軟硬結(jié)合的形式，著彈面和防刺面為硬質(zhì)金屬層，金屬層之后為起防彈作用的軟質(zhì)疊層芳綸布或PE布。后者的結(jié)構(gòu)中無金屬層，防彈及防刺功能的實(shí)現(xiàn)完全靠較前者數(shù)量更多的疊層芳綸布或PE布累加實(shí)現(xiàn)。與純軟質(zhì)雙防服相比，由于結(jié)構(gòu)上的差別，半軟質(zhì)雙防服生產(chǎn)成本低，同時，此類產(chǎn)品中的金屬層若采用鱗片結(jié)構(gòu)搭接，可使產(chǎn)品具備一定的穿著舒適性，因此，具有鱗片結(jié)構(gòu)金屬層的半軟制雙防服產(chǎn)品是近年來市場銷售的主流。在此類產(chǎn)品中，材料防彈性能的好壞取決于疊層的軟質(zhì)防彈材料，金屬鱗片層雖在著彈面，但對防彈的貢獻(xiàn)很小。然而，防刀刺時，金屬鱗片層將起到主要的作用，防刀尖性能的好壞取決于金屬鱗片的厚度、硬度、搭接的嚴(yán)密性和與基體纖維織物間的粘合力大小。其中，前三個因素由原材料的質(zhì)量和生產(chǎn)工藝控制，而最后一個因素則取決于選用的膠粘劑和機(jī)織布表面的粘著活性。目前，膠粘劑種類很多，但綜合成本、硬度、涂膠工藝的便捷性、環(huán)保性及粘合金屬片與芳綸布的能力等多個因素，彈性體類膠粘劑是最佳選擇。采用 SIS、SBS等彈性體類膠粘劑，上膠量少、成本低、干透后的膠層柔軟，刷涂法上膠快捷，且在相同的上膠量下，粘結(jié)力遠(yuǎn)高于其它種類膠粘劑，因此，雖然相關(guān)文獻(xiàn)或?qū)＠垂_最佳的膠粘劑種類，但從實(shí)際應(yīng)用效果分析，彈性體類膠粘劑是在半軟制雙防服產(chǎn)品設(shè)計中粘結(jié)金屬鱗片與芳綸機(jī)織布的最佳選擇。通常，彈性體類膠粘劑與金屬鱗片的粘結(jié)力很強(qiáng)，進(jìn)一步提高的空間很小，而彈性體類膠粘劑與芳綸機(jī)織布間的粘合力則相對較弱。因此，為進(jìn)一步提高“金屬鱗片/彈性體類膠粘劑/芳綸機(jī)織布”這一體系的整體粘合力，以最終提高產(chǎn)品的防刺性能，應(yīng)對該組合中的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行增強(qiáng)，即提高彈性體類膠粘劑與芳綸機(jī)織布間的粘合力。文獻(xiàn)或?qū)＠麍蟮肋^的芳綸纖維表面處理的方法有很多，其中，最簡單、傳統(tǒng)的方法是采用間苯二酚-甲醛-乳液(RFL)，但該方法適合于芳綸纖維與硫化橡膠間的粘合，彈性體類膠粘劑與SIS、SBS類橡膠雖然主成分大致相同，但其它成分、物理狀態(tài)、使用方法等有很大差別，因此，普通RFL方法并不適用于芳綸機(jī)織布與彈性體膠粘劑類。綜上所述，通過簡單的化學(xué)合成，得到適合于芳綸機(jī)織布表面處理的RFL乳液，要求該乳液可促進(jìn)芳綸機(jī)織布與彈性體膠粘劑間的粘合，成為解決本問題并進(jìn)一步提高雙防服防刺性能的最佳方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決上述問題，提供一種表面處理RFL乳液，通過該乳液對現(xiàn)有雙防服產(chǎn)品中芳綸機(jī)織布的表面進(jìn)行處理，旨在提高“金屬鱗片/彈性體類膠粘劑/芳綸機(jī)織布”體系的粘結(jié)力。本發(fā)明還提供了這種RFL乳液的制備方法，適合于SIS、SBS等單組分或多組分的彈性體類膠粘劑。本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)技術(shù)目的的以間苯二酚、間苯三酚、NaOH,甲醛、丁苯吡膠乳為基礎(chǔ)配方，在一定條件下合成得到樹脂預(yù)聚體，樹脂預(yù)聚體再與丁苯吡膠乳反應(yīng)得RFL乳液。本發(fā)明所采用的膠粘劑可選主成分為SIS、SBS或兩者混合的彈性體類膠粘劑，其中，優(yōu)選SBS類。上述膠粘劑的溶劑一般為短鏈烯烴、丙酮、乙醇、汽油或其它適合的溶劑， 膠粘劑固含量范圍65 80%，優(yōu)選70 75%。本發(fā)明所采用的芳綸機(jī)織布原絲為杜邦公司、帝人公司所生產(chǎn)的任何牌號的未經(jīng)特殊RFL處理的對位芳綸纖維，機(jī)織布的加工可采用普通織布機(jī)，織布方式、機(jī)織布紋理無特殊要求。本發(fā)明所采用的金屬鱗片為普通鐵碳合金鋼片，金屬鱗片形狀為長方形、正方形或三角形，其中，長方形長5 10cm，寬1 2cm ；正方形或三角形邊長1 如m，優(yōu)選2cm ； 所有金屬片鱗厚度0. 4 1. 0mm，優(yōu)選0. 6mm ；根據(jù)C含量和加工工藝的不同，金屬鱗片的硬度可調(diào)，優(yōu)選維氏硬度HV500 550。上述芳綸機(jī)織布與金屬鱗片的粘結(jié)按如下工藝進(jìn)行第一步，使用丙酮清洗芳綸機(jī)織布表面，至少2次，以去除原絲紡絲過程中的油污，晾干；第二步，使用已合成的RFL乳液對機(jī)織布表面進(jìn)行刷涂，50°C、抽真空條件下干燥 4h ；第三步，使用彈性體類膠粘劑對機(jī)織布表面進(jìn)行刷涂，涂膠厚度1 2mm ；首選的膠粘劑種類為SBS類；第四步，將涂膠后的機(jī)織布與長條形金屬片粘結(jié)，手工輕壓，后置于壓機(jī)內(nèi)，1個大氣壓條件下壓合15分鐘。第五步，取出粘結(jié)后的樣品備用。備注若僅測試膠粘劑與芳綸機(jī)織布間的粘合，則在進(jìn)行完第三步后，于50°C、抽真空條件下晾干備用。采用上述技術(shù)方案制得的防刺層樣品，干膠上膠量為15 30g/m2，以20 25g/m2 為佳。產(chǎn)品的干膠上膠量對粘結(jié)強(qiáng)度有影響。在15 30g/m2的區(qū)間范圍內(nèi)，干膠量越大， 粘結(jié)效果越好，但成本越高，且隨干膠量的增加，產(chǎn)品總重量增加。因此，將干膠上膠量控制在一定范圍內(nèi)，既能滿足實(shí)際使用時對粘結(jié)性能的要求，又能降低生產(chǎn)成本，并保證雙防服重量滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和版型尺寸的要求。本發(fā)明還提供了使用自制RFL乳液對芳綸機(jī)織布表面進(jìn)行不同的化學(xué)處理和壓合工藝后，在所選膠粘劑不變的情況下，芳綸機(jī)織布與金屬鱗片間粘合力的測試方法和提高情況。使用上海傾技公司QJ210A型微機(jī)控制拉力試驗(yàn)機(jī)的剝離程序，對芳綸機(jī)織布與 SBS彈性體類膠粘劑間的撕裂強(qiáng)度、芳綸機(jī)織布與金屬鱗片間的撕裂強(qiáng)度進(jìn)行了測試。結(jié)果表明，RFL表面處理乳液的使用，可使芳綸機(jī)織布與SBS彈性體類膠粘劑間的撕裂強(qiáng)度提高 20%以上，芳綸機(jī)織布與金屬鱗片間的撕裂強(qiáng)度提高50%以上。因此，本發(fā)明所述的RFL乳液可用于改善芳綸機(jī)織布的表面活性，從而可提高芳綸機(jī)織布與SIS、SBS彈性體類膠粘劑間的粘合。本發(fā)明所述的“RFL乳液+SIS、SBS彈性體類膠粘劑”的組合，能廣泛應(yīng)用于芳綸機(jī)織布與金屬間的粘合，特別適合于制備半軟制防彈防刺服中的硬質(zhì)防刺層材料，并在其它抗刀尖沖擊、防刺護(hù)品領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。試驗(yàn)證明，本發(fā)明涉及的芳綸機(jī)織布RFL表面處理乳液，克服了現(xiàn)有普通芳綸機(jī)織布與彈性體類膠粘劑間粘結(jié)力差的缺陷，經(jīng)過該乳液的處理，得到了表面活性改善的芳綸機(jī)織布，從而有效地提高了其與金屬間的粘合力。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明實(shí)施例中采用的主要原料如下間苯二酚、間苯三酚、NaOH,甲醛，北京化學(xué)試劑公司，分析純；丁苯吡膠乳山東淄博東方化學(xué)股份有限公司。固含量40%，粘度20 45mPa. s ；芳綸機(jī)織布，日本帝人公司，牌號CT709 ；SBS彈性體類膠粘劑，北京東方山泉貿(mào)易有限公司，牌號綠色家園，固含量 彡 30%，粘度(25°C ) :150 350mPa. s ；金屬片長條形，長10cm，寬2cm，自加工，材質(zhì)鐵碳合金，維氏硬度HV500。實(shí)施例1RFL乳液合成過程基礎(chǔ)配方間苯二酚=10.88，間苯三酚=2.78，恥0!1 = 0.98，!120 = 818，甲醛= 24. 3g，丁苯吡膠乳=97. 2g。合成步驟在裝有攪拌器、溫度計和加料管的三口燒瓶中加入間苯二酚、間苯三酚和NaOH，然后加入H20，攪拌并升溫至35°C，然后緩慢加入甲醛，反應(yīng)2h，緩慢降溫，得樹脂預(yù)聚體RF;在另一套裝有攪拌器、溫度計和加料管的三口燒瓶中加入丁苯吡膠乳，攪拌并升溫至35°C，緩慢滴加已合成的樹脂預(yù)聚體RF，繼續(xù)反應(yīng)20h，緩慢降溫，得RFL乳液。防刺層樣品片制作過程①將芳綸機(jī)織布布樣剪成IOcmX 2cm長條形，數(shù)量10個，分為兩組，每組5個 ’② 使用丙酮對布樣的上下表面分別擦洗后晾干；③將RFL乳液刷涂到布樣的任意一個表面后于50°C、抽真空條件下干燥4h ；④將SBS膠粘劑刷涂到③中已涂RFL乳液的布樣表面，SBS 濕膠厚度1mm，以表面輪廓儀監(jiān)測濕膠厚度；⑤兩組涂膠后的布樣中，第一組布樣(數(shù)量5個)于50°C下抽真空4h，自然放置2天待測；第二組布樣(數(shù)量5個)的帶膠表面直接粘合IOcmX 2cm長條形金屬片，手工輕微壓合后置于壓機(jī)內(nèi)，50°C、1個大氣壓條件下壓合15 分鐘，取出后自然放置2天待測。分別對上述兩組布樣進(jìn)行“機(jī)織布與膠粘劑”、“機(jī)織布與金屬鱗片”間的撕裂強(qiáng)度測試，測試結(jié)果取平均值，數(shù)據(jù)見表1。實(shí)施例2RFL乳液合成過程同實(shí)施例1。防刺層樣品片制作過程①、②、③、⑤步同實(shí)施例1，④中SBS濕膠厚度2mm。分別對上述兩組布樣進(jìn)行“機(jī)織布與膠粘劑”、“機(jī)織布與金屬鱗片”間的撕裂強(qiáng)度測試，測試結(jié)果取平均值，數(shù)據(jù)見表1。對比例1不添加RFL乳液。防刺層樣品片制作過程與實(shí)施例1基本相同，只需將③、④兩步合為一步，即將SBS膠粘劑刷涂到布樣任一表面，SBS濕膠厚度1mm，以表面輪廓儀監(jiān)測濕膠厚度。分別對上述兩組布樣進(jìn)行“機(jī)織布與膠粘劑”、“機(jī)織布與金屬鱗片”間的撕裂強(qiáng)度測試，測試結(jié)果取平均值，數(shù)據(jù)見表1。對比例2不添加任何RFL乳液。防刺層樣品片制作過程與實(shí)施例1基本相同，只需將③、④兩步合為一步，即將SBS膠粘劑刷涂到布樣任一表面，SBS濕膠厚度2mm，以表面輪廓儀監(jiān)測濕膠厚度。分別對上述兩組布樣進(jìn)行“機(jī)織布與膠粘劑”、“機(jī)織布與金屬鱗片”間的撕裂強(qiáng)度測試，測試結(jié)果取平均值，數(shù)據(jù)見表1。從實(shí)施例1與對比例1、實(shí)施例2與對比例2的比較可以看出，芳綸機(jī)織布經(jīng)過普通RFL乳液表面處理后，其與彈性體類膠粘劑的撕裂強(qiáng)度提高了 20%以上，與金屬鱗片間的撕裂強(qiáng)度提高了 50%以上。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，本發(fā)明所述的RFL乳液可用于改善芳綸機(jī)織布的表面活性，從而可提高芳綸機(jī)織布與SIS、SBS彈性體類膠粘劑間的粘合。表1 “芳綸機(jī)織布/彈性體類膠粘劑/金屬鱗片”體系的撕裂強(qiáng)度對比表
權(quán)利要求
1.一種芳綸機(jī)織布表面處理乳液的制備方法，以間苯二酚、間苯三酚、NaOH、蒸餾水、甲醛、丁苯吡膠乳為基礎(chǔ)配方，在一定條件下合成得到樹脂預(yù)聚體，樹脂預(yù)聚體再與丁苯吡膠乳反應(yīng)得RFL乳液。
2.按照權(quán)利要求1所述的芳綸機(jī)織布表面處理乳液的制備方法，其特征在于，樹脂預(yù)聚體是在如下條件下得到的在裝有攪拌器、溫度計和加料管的三口燒瓶中加入間苯二酚、 間苯三酚和NaOH，然后加入蒸餾水，攪拌并升溫至35°C，然后緩慢加入甲醛，反應(yīng)2h，緩慢降溫，得樹脂預(yù)聚體。
3.按照權(quán)利要求1所述的芳綸機(jī)織布表面處理乳液的制備方法，其特征在于，間苯二酚、間苯三酚、NaOH、水、甲醛、丁苯吡膠乳的質(zhì)量比為12 3 1 90 27 108。
4.按照權(quán)利要求1、3所述的丁苯吡膠乳，其特征在于，丁苯吡膠乳的固含量為40%。
5.按照權(quán)利要求1 3所述的芳綸機(jī)織布，其特征在于，芳綸機(jī)織布原絲為美國杜邦公司Kevlar系列對位芳綸纖維或日本帝人公司Twaron系列對位芳綸纖維。
6.按照權(quán)利要求1所述的橡膠類膠粘劑，其特征在于，所述橡膠類膠粘劑主成分為 SBS、SIS或兩者的混合物。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種可改善芳綸機(jī)織布表面活性的RFL乳液，其特點(diǎn)是，普通芳綸機(jī)織布表面經(jīng)該乳液處理后，在使用彈性體類膠粘劑的情況下，可提高芳綸機(jī)織布與金屬鱗片間的粘結(jié)力，從而可應(yīng)用于提高半軟制防彈防刺服產(chǎn)品的防刀刺性能。粘結(jié)力測試結(jié)果證實(shí)，采用本發(fā)明的技術(shù)方案，彈性體類膠粘劑與芳綸機(jī)織布間的粘合力提高20％以上，金屬鱗片與芳綸機(jī)織布間的粘合力提高50％以上。
文檔編號D06M15/693GK102486008SQ20101056654
公開日2012年6月6日 申請日期2010年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月1日
發(fā)明者劉元坤, 吳中偉, 常浩, 張聰, 方心靈, 梁立, 潘智勇, 趙前進(jìn), 黃繼慶 申請人:北京雷特新技術(shù)實(shí)業(yè)公司