一种用于防弹纤维粘接用热固化膜及其加工方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于防弹纤维粘接用热固化膜及其加工方法，属于高分子材料领域。本发明所述的热固化膜由包含至少(a)40～50重量份的可成膜树脂(b)13～15重量份成膜树脂用增塑剂(c)30～45重量份可固化树脂(d)5～10重量份的固化树脂固化剂以及(e)0.05～2重量份的表面处理剂制成。该方法可以制得成膜性好，均匀精度在正负0.001mm，交联度小于5％，厚度为0.05～0.2mm的热固化膜，具有制作工艺简单、无溶剂挥发、施胶均匀度好、界面粘接均匀等优点，从根本上解决了使用液体粘接材料的湿法工艺所带来的生产效率低、环境污染大、施胶均匀度差、制品纤维脆化等缺陷。该热固化膜主要应用于防弹芳纶材料、碳纤维等单一材料或复合材料的粘接，应用于生产防弹衣、防弹头盔等航空、军工及民用等领域。
【专利说明】一种用于防弹纤维粘接用热固化膜及其加工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高分子膜材料的加工制备方法，具体涉及一种用于防弹纤维粘接用热固化膜的生产工艺，属于高分子材料领域。
【背景技术】
[0002]近年来，随着我国国民经济的快速发展，尤其是国际环境的复杂与多交，航空工业、军事工业发展尤为迅速，新材料替代传统材料的研发已成热点。轻型复合材料替代钢板的应用已在航天、航空、防弹领域逐渐展开，特别是应用于防弹复合材料及制品中。包括防弹衣、防弹头盔、防弹靶材等轻质复合防弹材料均是采用防弹芳纶材料、碳纤维、玻璃纤维、陶瓷材料、金属材料等单一或多种复合材料制备的多层层压材料加工而成，在受到强大冲击时，将产生适度的形变和分层效果，耗散和传递子弹的冲击功能，可有效阻止冲击物的穿透。
[0003]目前，国内的防弹织布施胶工艺均采用液体粘接材料的湿法喷胶、刮涂、预浸溃、手糊等施胶工艺，这类工艺线路长、生产效率低、需进行溶剂干燥脱挥，带来环境污染等问题，最大的缺陷是湿法上胶会使胶水进入织布纤维内部，导致施胶均匀度差；同时，胶水固化后使纤维变硬，而失去织布的柔韧性，使防弹性能下降。
[0004]目前，国际上采用热固化膜的干法施胶工艺制备复合防弹材料已渐成趋势，该工艺可以从根本上解决使用液体粘接材料的湿法工艺所带来的缺陷，具有制作工艺简单，显著提高生产效率；无需干燥工序，无溶剂产生，杜绝环境污染；最大特点是施胶均匀度好、界面粘接均匀，使胶粘层与织布分隔清晰，避免树脂胶进入织布纤维内部，从而发挥胶粘层和织布各自的能效。
[0005]目前世界上尚没有用于模压工艺使用的热固化膜的相关专利，掌握热固化膜的配方和生产加工技术的技术资料尚处于保密中。
【发明内容】
[0006]为了从根本上解决了现有技术中使用液体粘接材料的湿法工艺所带来的生产效率低、环境污染大、施胶均匀度差、制品纤维脆化等缺陷。本发明的目的是提供一种可以替代液体粘接材料的用于模压工艺的热固化膜的处方和工艺。利用本发明处方和工艺制得的热固化膜的成膜性好，均匀精度在正负0.001mm，交联度小于5%，厚度为0.05-0.2mm，所述制备工艺具有制作工艺简单、无溶剂挥发、施胶均匀度好、界面粘接均匀等优点，该热固化膜可以应用于防弹芳纶材料、碳纤维等单一材料或复合材料的粘接，因此可以广泛应用于生产防弹衣、防弹头盔等航空、军工及民用等领域。
[0007]为实现本发明的目的，本发明的技术方案为:
[0008]一种用于防弹纤维粘接用热固化膜，其由包含至少(a)40-50重量份的可成膜树脂(b) 13-15重量份成膜树脂用增塑剂(c) 30-45重量份可固化树脂(d) 5-10重量份的固化树脂固化剂以及(e)0.05-2重量份的表面处理剂按重量份数比配制而成。其中:[0009]所述的可成膜树脂选自聚乙烯醇缩醛、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)中的一种或两种；所述的聚乙烯醇缩醛选自聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、聚乙烯醇缩甲醛(PVF)、聚乙烯醇缩乙醛(PVA)或聚乙烯醇缩甲乙醛中的一种或两种以上组合。
[0010]所述的成膜树脂增塑剂选自癸二酸二丁酯、三甘醇二-2-乙基己酸酯、己二酸二己酯中的一种或两种以上组合。
[0011]所述的可固化树脂选自酚醛树脂、苯并噁嗪树脂、氨基树脂、硅树脂、热固性丙烯酸树脂中的一种或者两种以上组合。
[0012]所述树脂固化剂选自环氧树脂、六次甲基四胺中的一种。
[0013]所述表面处理剂选自松香、硅烷偶联剂中的一种或两种。
[0014]一种制备上述防弹纤维粘接用热固化膜的方法，其包括如下步骤:称取处方量的组分并充分混合、造粒，在螺杆挤出机上进行挤出即可得到本发明所述的热固化膜，其中挤出时螺杆挤出机的工艺条件为:成型温度为80-130°C，成型压力为I-4MPa，成型时间为2-10分钟。
[0015]本发明还提供一种上述所述热固化膜的应用，即所述的热固化膜在防弹纤维粘接中的应用。所述的防弹纤维为包含防弹芳纶材料或碳纤维中任意一种的单一材料，或者为包含防弹芳纶材料或碳纤维的复合材料。本发明实施例1-3中对分别制备得到的热固化膜的性能测试显示，采用本发明所制备得到的热固化膜的耐温性能和耐老化性能强，在高温下的热收缩率小，防弹纤维与其之间的剥离强度大，表明其可以牢固结合，纤维粘结牢固。另外其面密度小，用于防弹纤维粘结时不明显增加重量。以上指标显示，本发明用于防弹纤维粘接时会大大增加防弹产品的 使用寿命，以及使用过程中对极端环境的抵抗。其中按实施例4制备处方和工艺制备得到的热固化膜的面密度最轻，而其与纺轮材料以及碳纤维的剥离强度最高，为本发明的最佳实施例。
[0016]本发明通过调节树脂选型与配比，充分发挥各种材料的性能特点，制造出适应市场不同需求的多种热固化膜，改进目前落后的生产工艺以及提高防弹复合材料的综合性能。本发明技术方案与现有技术相比取得的技术优势主要包含以下五点:
[0017](I)本发明通过对相关参数的筛选和优化，确定了复合体系中各原料的技术指标和配比参数，使到体系中各组分具有最佳相容性、稳定性及加工性，符合制膜工艺要求，并兼顾粘接强度、剥离强度、模压固化、耐温性、柔韧性、防弹能力之最优。该配方体系制备的热固化膜具有优异粘结强度和力学性能，可以赋予防弹纤维制品在受弹击时产生适度的形变和分层效果，耗散和传递子弹的冲击功能。
[0018](2)、采用低温混炼技术，达到不同加工特性的多种聚合物充分混合，且热固化膜的交联度<5%，该热固化膜可以赋予纤维制品优异的粘接性和柔韧形变性，提高制品的防弹能力。
[0019](3)、本发明通过对挤出制膜成型工艺的优化设计以及对不同加工因素的优化，确定稳定生产热固化膜的成型加工工艺，即成型温度为80-130°C，成型压力为I-4MPa，成型时间为2-10分钟.该工艺可以制得成膜性好，均匀精度在正负0.001mm，交联度小于5%，厚度为0.05-0.2mm的热固化膜；达到超薄工艺设计的同时，保证了产品的高抗冲击强度和高韧性等指标均符合要求。
[0020](4)、采用本发明处方和工艺制备的热固化膜的制膜的横纵向收缩率均< 3%，且耐高温耐老化性能优异，用于防弹产品粘接时可以有效减少产品的形变以及损耗。
[0021](5)、根据纤维层压复合材料靶板结构设计，从能量吸收与波传播及复合效应二个方面分析防弹层压复合材料对粘结材料含量的要求，提供了具有适当界面粘接强度的热固化膜，使复合防弹材料具有良好的抗冲击强度和柔韧性。
【具体实施方式】
[0022]以下内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
[0023]实施例1
[0024]制备如下配比的一种热固化膜:
【权利要求】
1.一种用于防弹纤维粘接用热固化膜，其特征在于，它由包含40-50重量份的可成膜树脂、13-15重量份成膜树脂用增塑剂、30-45重量份可固化树脂、5-10重量份的固化树脂固化剂以及0.05-2重量份的表面处理剂制成。
2.根据权利要求1所述的热固化膜，其特征在于:所述可成膜树脂选自聚乙烯醇缩醛、乙烯-醋酸乙烯共聚物中的一种或两种；所述的聚乙烯醇缩醛选自聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、聚乙烯醇缩甲醛(PVF)、聚乙烯醇缩乙醛(PVA)或聚乙烯醇缩甲乙醛(PVFA)中的一种或两种以上组合。
3.根据权利要求1所述的热固化膜，其特征在于:所述的成膜树脂增塑剂选自癸二酸二丁酯、三甘醇二 -2-乙基己酸酯、己二酸二己酯中的一种或两种以上组合。
4.根据权利要求1所述的热固化膜，其特征在于:所述的可固化树脂选自酚醛树脂、苯并噁嗪树脂、氨基树脂、硅树脂、热固性丙烯酸树脂中的一种或者两种以上组合。
5.根据权利要求1所述的热固化膜，其特征在于:所述树脂固化剂选自环氧树脂、六次甲基四胺中的一种 。
6.根据权利要求1所述的热固化膜，其特征在于:所述表面处理剂选自松香、硅烷偶联剂中的一种或两种合。
7.权利要求1-6任一所述的用于防弹纤维粘接用热固化膜的制备方法，其特征在于:分别称取40-50重量份的可成膜树脂、13-15重量份成膜树脂用增塑剂、30-45重量份可固化树脂、5-10重量份的固化树脂固化剂以及0.05-2重量份的表面处理剂，充分混合、造粒，在螺杆挤出机上进行挤出即可得到本发明所述的用于防弹纤维粘接用热固化膜。
8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于:挤出时螺杆挤出机的工艺条件为:成型温度为80-130°C，成型压力为I-4MPa，成型时间为2-10分钟。
9.权利要求1-6任一所述的热固化膜在防弹纤维粘接中的用途。
10.如权利要求9所述的用途，其特征在于:所述的防弹纤维为包含防弹芳纶材料或碳纤维中任意一种的单一材料，或者为包含防弹芳纶材料或碳纤维的复合材料。
【文档编号】C09J123/08GK103450822SQ201310414017
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年9月12日 优先权日:2013年9月12日
【发明者】宣英男, 张强 申请人:宣英男, 张强