一种利用报废防弹头盔制备芳纶浆粕的方法技术

本发明专利技术涉及一种利用报废防弹头盔制备芳纶浆粕的方法，属于高分子材料技术领域。首先解体头盔，将其切割粉碎成条状，然后用溶剂浸泡后用球磨机剥离掉纤维表面附着的树脂，然后通过离心分离的方式脱除树脂，最后再将芳纶纤维经过疏解盘磨得到芳纶浆粕。本方法与已有技术相比，几乎全部回收了头盔中的芳纶纤维，做到了资源最高效的利用；利用溶剂溶胀和物理剪切相结合的方式剥离树脂和纤维不仅效率高，而且条件温和，设备简单，便于规模化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种利用报废防弹头盔制备芳纶浆粕的方法
本专利技术涉及一种利用报废防弹头盔制备芳纶浆粕的方法，属于高分子材料

技术介绍
对位芳纶纤维是一种高性能高分子材料，具有高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀、阻燃等一系列优异性能，广泛应用于军事、航空航天、机电、建筑等领域。利用对位芳纶制备的头盔大量装备各国军警系统，对保证军警人员战斗力和生命安全起到非常重要的作用。但是由于对位芳纶纤维和其固化材料均是高分子聚合物，都存在使用寿命的问题，到期必须报废处理。目前并没有一个通用的成熟的处理报废防弹头盔的方法。从公开报道来看，目前主要采用露天焚烧、地下填埋、堆放等处置方式处理退役头盔，但是这些方法都存在污染、浪费、成本高等问题。CN201710052354.4提供了一种新的处理警用防弹头盔的方法，采用高温降解气化的方法将高分子材质的头盔做无害化处理。但是该方法还是存在浪费的问题。因为芳纶头盔所用的芳纶纤维具有重要的回收再利用价值，芳纶头盔中的芳纶纤维在整个服役期间，因为有固化树脂保护和外层遮光防护，并不会发生显著的性能降低，所以如果只是高温裂解处理，还是会对资源造成巨大浪费。利用报废头盔的纤维做浆粕是一个可行的回收再利用方法，但是该方法在技术上还存在很大的挑战。芳纶防弹头盔一般是由芳纶纤维和酚醛或环氧树脂等固化复合而成。要回收芳纶纤维，就必须将芳纶纤维和树脂进行有效的分离。而用于头盔的酚醛和环氧树脂都是交联结构，很难用溶解法将其去除，用物理破碎的方法也难以将树脂去掉，对带有树脂的芳纶浆粕的进一步应用构成严重的障碍。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种利用报废防弹头盔制备芳纶浆粕的方法，旨在克服现有技术缺陷，以使报废防弹头盔能够有效处理并将芳纶纤维进行再利用。本专利技术提出的利用报废防弹头盔制备芳纶浆粕的方法，包括以下步骤：(1)解体报废防弹头盔：去除报废防弹头盔表面的防护布料以及头部支持结构，将报废防弹头盔的主体部分切割粉碎成1-5cm的条状芳纶纤维/树脂复合物；(2)剥离纤维和树脂：将上述步骤(1)的条状芳纶纤维/树脂复合物浸泡到酰胺类溶剂中，溶剂添加量以浸没条状芳纶纤维/树脂复合物为准，浸泡时间为1-2小时，然后加入到球磨机中，球磨5-10小时出料，球磨后的芳纶纤维长度控制在5cm以内，所述的酰胺类溶剂为N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺；(3)分离纤维和树脂：将上述步骤(2)球磨后的物料倒入2-5倍水中，搅拌均匀后加入到滤网网目为50-100目的离心机中进行离心处理，离心处理后的纤维物料再次加水分散洗涤，然后再次离心处理，多次离心处理后得到纯净的芳纶纤维，使芳纶纤维中的溶剂含量低于500ppm，树脂含量低于3％；(4)制备浆粕：将上述步骤(3)分离纯化的对位芳纶纤维再次分散到2-5倍水中，搅拌均匀后，用疏解机疏解成分散的短纤维，然后用双盘磨浆机叩解成芳纶浆粕水分散液，控制打浆度在30-50°SR(肖伯尔度)，对芳纶浆粕水进行脱水后干燥，控制干燥温度在60-120℃之间，使干燥后的芳纶浆粕的含水率为3-7wt％，芳纶浆粕干燥后再经过开松机械处理，得到蓬松干燥的芳纶浆粕；(5)溶剂回收：对上述步骤(3)中多次离心得到的混合物，通过过滤脱除混合物中的固体杂质，将过滤得到的液体用减压精馏的方式回收，作为上述步骤(2)的溶剂。本专利技术提出的利用报废防弹头盔制备芳纶浆粕的方法，具有下述优点：1、本专利技术方法几乎全部回收了头盔中的芳纶纤维，可以有效回收纯度较高的芳纶短纤维，并进一步制备成浆粕，做到了资源的最高效的利用。2、本专利技术方法利用溶剂溶胀和物理剪切相结合的方式，剥离树脂和纤维，不仅效率高，而且条件温和，设备简单，便于规模化生产。具体实施方式本专利技术提出的利用报废防弹头盔制备芳纶浆粕的方法，包括以下步骤：(1)解体报废防弹头盔：去除报废防弹头盔表面的防护布料以及头部支持结构，将报废防弹头盔的主体部分切割粉碎成1-5cm的条状芳纶纤维/树脂复合物；(2)剥离纤维和树脂：将上述步骤(1)的条状芳纶纤维/树脂复合物浸泡到酰胺类溶剂中，溶剂添加量以浸没条状芳纶纤维/树脂复合物为准，浸泡时间为1-2小时，然后加入到球磨机中，球磨5-10小时出料，球磨后的芳纶纤维长度控制在5cm以内，所述的酰胺类溶剂为N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺；(3)分离纤维和树脂：将上述步骤(2)球磨后的物料倒入2-5倍水中，搅拌均匀后加入到滤网网目为50-100目的离心机中进行离心处理，离心处理后的纤维物料再次加水分散洗涤，然后再次离心处理，多次离心处理后得到纯净的芳纶纤维，使芳纶纤维中的溶剂含量低于500ppm，树脂含量低于3％；(4)制备浆粕：将上述步骤(3)分离纯化的对位芳纶纤维再次分散到2-5倍水中，搅拌均匀后，用疏解机疏解成分散的短纤维，然后用双盘磨浆机叩解成芳纶浆粕水分散液，控制打浆度在30-50°SR(肖伯尔度)，对芳纶浆粕水进行脱水后干燥，控制干燥温度在60-120℃之间，使干燥后的芳纶浆粕的含水率为3-7wt％，芳纶浆粕干燥后再经过开松机械处理，得到蓬松干燥的芳纶浆粕；(5)溶剂回收：将上述步骤(3)中多次离心得到的混合物，混合物中含有树脂、溶剂、水和微量芳纶纤维，通过过滤脱除混合物中的固体杂质，将过滤得到的液体用减压精馏的方式回收，作为上述步骤(2)的溶剂。下面通过实例对本专利技术进行进一步说明，但并不因此而限制本专利技术的内容。实施例1：将某退役防弹头盔(对位芳纶纤维加酚醛树脂固化)表面防护布料以及头部支持结构去除后将头盔主体部分切割粉碎成1cm条状物。然后将条状芳纶纤维/酚醛树脂复合物浸泡到N-甲基吡咯烷酮中2h，然后加入到球磨机中球磨5h出料。球磨后的芳纶纤维平均长度在5cm左右。然后将球磨后的物料倒入2倍水中，搅拌均匀后加入到滤网为50目离心机中离心处理。经过3次循环处理后得到纯净的芳纶纤维。最终纤维中溶剂含量大约300ppm，酚醛树脂含量约0.5％。然后将分离纯化的芳纶纤维再次分散到2倍水中，搅拌均匀后用疏解机先疏解成分散的短纤维，然后用双盘磨浆机叩解成芳纶浆粕水分散液，控制打浆度在40°SR左右。对芳纶浆粕进行脱水后干燥，控制干燥温度在60-120℃之间，干燥后浆粕含水率控制在5wt％左右。浆粕干燥后再经过开松机械处理后得到蓬松干燥的芳纶浆粕。将离心出的混合物(含酚醛树脂、N-甲基吡咯烷酮、水和微量芳纶纤维)通过过滤脱除固体杂质，将液体用减压精馏的方式回收溶剂。实施例2：将某退役防弹头盔(对位芳纶纤维加酚醛树脂固化)表面防护布料以及头部支持结构去除后将头盔主体部分切割粉碎成5cm条状物。然后将条状芳纶纤维/酚醛树脂复合物浸泡到N,N-二甲基甲酰胺中2h，然后加入到球磨机中球磨10h出料。球磨后的芳纶纤维平均长度在3cm左右。然后将球磨后的物料倒入5倍水中，搅拌均匀后加入到滤网为80目离心机中离心处理。经过5次循环处理后得到纯净的芳纶纤维。最终纤维中溶剂含量大约400ppm，酚醛树脂含量约1.5％。然后将分离纯化的芳纶纤维再次分散到2倍水中，搅拌均匀后用疏解机先疏解成分散的短纤维，然后用双盘磨浆机叩解成芳纶浆粕水分散液，控制打浆度在30°SR左右。对芳纶浆粕进行脱水后干燥，控制干本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用报废防弹头盔制备芳纶浆粕的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：(1)解体报废防弹头盔：去除报废防弹头盔表面的防护布料以及头部支持结构，将报废防弹头盔的主体部分切割粉碎成1‑5cm的条状芳纶纤维/树脂复合物；(2)剥离纤维和树脂：将上述步骤(1)的条状芳纶纤维/树脂复合物浸泡到酰胺类溶剂中，溶剂添加量以浸没条状芳纶纤维/树脂复合物为准，浸泡时间为1‑2小时，然后加入到球磨机中，球磨5‑10小时出料，球磨后的芳纶纤维长度控制在5cm以内，所述的酰胺类溶剂为N‑甲基吡咯烷酮、N,N‑二甲基甲酰胺或N,N‑二甲基乙酰胺；(3)分离纤维和树脂：将上述步骤(2)球磨后的物料倒入2‑5倍水中，搅拌均匀后加入到滤网网目为50‑100目的离心机中进行离心处理，离心处理后的纤维物料再次加水分散洗涤，然后再次离心处理，多次离心处理后得到纯净的芳纶纤维，使芳纶纤维中的溶剂含量低于500ppm，树脂含量低于3％；(4)制备浆粕：将上述步骤(3)分离纯化的对位芳纶纤维再次分散到2‑5倍水中，搅拌均匀后，用疏解机疏解成分散的短纤维，然后用双盘磨浆机叩解成芳纶浆粕水分散液，控制打浆度在30‑50°SR，对芳纶浆粕水进行脱水后干燥，控制干燥温度在60‑120℃之间，使干燥后的芳纶浆粕的含水率为3‑7wt％，芳纶浆粕干燥后再经过开松机械处理，得到蓬松干燥的芳纶浆粕；(5)溶剂回收：对上述步骤(3)中多次离心得到的混合物，通过过滤脱除混合物中的固体杂质，将过滤得到的液体用减压精馏的方式回收，作为上述步骤(2)的溶剂。...

【技术特征摘要】
1.一种利用报废防弹头盔制备芳纶浆粕的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：(1)解体报废防弹头盔：去除报废防弹头盔表面的防护布料以及头部支持结构，将报废防弹头盔的主体部分切割粉碎成1-5cm的条状芳纶纤维/树脂复合物；(2)剥离纤维和树脂：将上述步骤(1)的条状芳纶纤维/树脂复合物浸泡到酰胺类溶剂中，溶剂添加量以浸没条状芳纶纤维/树脂复合物为准，浸泡时间为1-2小时，然后加入到球磨机中，球磨5-10小时出料，球磨后的芳纶纤维长度控制在5cm以内，所述的酰胺类溶剂为N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺；(3)分离纤维和树脂：将上述步骤(2)球磨后的物料倒入2-5倍水中，搅拌均匀后加入到滤网网目为50-100目的离心机中进行离心...

【专利技术属性】
技术研发人员：庹新林，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11