一种超高分子量聚乙烯纤维增强材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供的一种超高分子量聚乙烯增强材料及其制备方法，包括三浴法浸胶，使用第一浴浸胶液、第二浴浸胶液和第三浴浸胶液分别浸胶处理；本发明专利技术第一浴浸胶液采用水基环氧树脂、二甲基吡唑封闭异氰酸酯和酸性金属氧化催化剂，第二浴浸胶液采用甲基丙烯酸锌或丙烯酸锌等的水基混合物。第二浴浸胶液采用间苯二酚、糠醛的缩聚反应生产的RF树脂的水溶液和VPL、NRL、CRL、SBRL中的一种或几种胶乳的混合溶液。采用本发明专利技术方法处理的超高分子量聚乙烯纤维，处理后增强纤维与橡胶界面粘结性能。处理后增强纤维与橡胶界面粘结性能。处理后增强纤维与橡胶界面粘结性能。

【技术实现步骤摘要】
一种超高分子量聚乙烯纤维增强材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于材料领域，具体涉及一种超高分子量聚乙烯纤维增强材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]当今世界三大高性能纤维是：芳纶、碳纤维、超高分子量聚乙烯纤维，当前由于技术问题芳纶仅有小量生产；碳纤维尚处在试验和初级生产阶段，产品只能应用在耐磨填料等领域；超高分子量聚乙烯纤维高比强度，高比模量，比强度是同等截面钢丝的十多倍，由于超高分子量聚乙烯纤维具有众多的优异特性，它在高性能纤维市场上，包括从海上油田的系泊绳到高性能轻质复合材料方面均显示出极大的优势，在现代化战争和航空、航天、海域防御装备等领域发挥着举足轻重的作用。
[0003]但是，超高分子量聚乙烯纤维表面缺乏活性化学基团，导致其界面粘结性能较差，很难达到应用于工况环境下的界面力学性能。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种超高分子量聚乙烯纤维增强材料及其制备方法，通过三浴法浸胶处理超高分子量聚乙烯纤维，处理后增强纤维与橡胶界面粘结性能。
[0005]本专利技术具体技术方案如下：
[0006]一种超高分子量聚乙烯纤维增强材料的制备方法，包括三浴法浸胶，使用第一浴浸胶液、第二浴浸胶液和第三浴浸胶液分别浸胶处理；
[0007]第一浴浸胶液包括以下质量份原料：
[0008][0009]所述酸性金属氧化选自CrO3、Mn2O7、Tc2O7或OsO任意一种或者2种复配；
[0010]优选的采用CrO3、Mn2O7进行复配，质量比为5
‑
1：3
‑
10，更优选的质量比为1:1；
[0011]所述二甲基吡唑封闭异氰酸酯的质量浓度为50％；
[0012]所述环氧树脂质量浓度为100％；
[0013]所述二(三乙醇胺)钛酸二异丙酯的质量浓度80％；
[0014]所述第一浴浸胶液的制备方法为：反应釜中先放入1000份的去离子水，将配方量的二(三乙醇胺)钛酸二异丙酯加入，搅拌速度为150转/分，搅拌10分钟，接着加入酸性金属
氧化物，连续搅拌1小时；接着加入配方量环氧树脂搅拌3小时，将搅拌速度调整为60转/分，加入二甲基吡唑封闭异氰酸酯，搅拌30分钟后停下；备用。
[0015]所述第一浴浸胶液总质量浓度为3
‑
5.5％，pH值为3.5
‑
5.5。
[0016]所述第二浴浸胶液包括以下质量份原料：
[0017][0018]所述第二浴浸胶液的制备方法为：反应釜中加入500份的去离子水，水温控制在25
‑
45℃，加入聚乙二醇，搅拌3
‑
5小时，搅拌速度20转/分，待聚乙二醇全部溶解后，加入配方量甲基丙烯酸锌或丙烯酸锌，采用超声波仪对反应釜内混合液进行超声震荡，频率为40KHZ，超声处理时间30分钟
‑
1小时；最后将反应形成的悬浮液体移送至高压喷淋设备，待用。
[0019]所述第二浴浸胶液总质量浓度为15
‑
20％，pH值为7.8
‑
9.5。
[0020]所述第三浴浸胶液包括以下质量份原料：
[0021][0022]预缩合树脂质量浓度75％；
[0023]所述预缩合树脂为间苯二酚
‑
甲醛聚合物(间苯二酚甲醛树脂)。
[0024]所述糠醛溶液的质量浓度为50％；
[0025]所述乳胶的质量浓度40
‑
50％；所述乳胶为EPML、NBR、CR或SBR乳胶；
[0026]所述第三浴浸胶液的制备方法为：
[0027]A、反应釜放入配方量去离子水，搅拌速度60转/分，搅拌条件下加入氢氧化钠搅拌10分钟，接着加入预缩合树脂搅拌30分钟，加入糠醛溶液，调整搅拌速度为30转/分，控制反应温度最高不超过30℃，反应时间8
‑
10小时；
[0028]B、在另一反应釜中加入配方量胶乳，接着再将步骤A反应结束的混合溶液移送至含胶乳的反应釜中，持续搅拌1小时，搅拌速度30转/分，放置12小时后可以作为浸胶液使用。
[0029]所述第三浴浸胶液总质量浓度为14
‑
18％，pH值为7.8
‑
9.0。
[0030]本专利技术提供的超高分子量聚乙烯纤维增强材料的制备方法，具体包括以下步骤：
[0031]1)、超高分子量聚乙烯纤维坯布导开进行第一浴浸胶液处理、干燥后，热处理；
[0032]2)、第二浴浸胶液喷淋、干燥后，热处理；
[0033]3)、第三浴浸胶液浸胶、干燥后，热处理。
[0034]步骤1)中，浸胶机采用带有8个燃气加热烘箱的浸胶机，坯布上机后经导开进入储布架，然后陆续进入第一浴浸胶槽用第一浴浸胶液处理，附胶量控制在0.5％
‑
2％，上浆后进入干燥烘箱；
[0035]步骤1)中，第一浴浸胶液处理的浸胶速度：20
‑
40米/分；
[0036]步骤1)中，所述干燥，温度100
‑
130℃；
[0037]步骤1)中，所述热处理：温度为140
‑
145℃，张力20KN
‑
35KN。
[0038]步骤2)中具体为：接着进入第二浴高压喷淋装置进行第二浴浸胶液喷淋，附胶量控制在1
‑
2％，干燥后，热处理；
[0039]步骤2)中，所述干燥，干燥温度80
‑
130℃；
[0040]步骤2)中，所述热处理，温度为130
‑
140℃，张力5KN
‑
10KN。
[0041]步骤3)中浸胶量控制在2
‑
5％。
[0042]步骤3)中，所述干燥，温度110
‑
130℃；
[0043]步骤3)中，所述热处理温度：130
‑
140℃，张力5KN
‑
15KN。
[0044]步骤3)处理之后，进行卷取、打包成品。
[0045]本专利技术提供的一种超高分子量聚乙烯纤维增强材料，采用上述方法制备得到。
[0046]本专利技术第一浴浸胶液采用水基环氧树脂、二甲基吡唑封闭异氰酸酯和酸性金属氧化催化剂，这种酸性金属氧化催化剂可以是CrO3、Mn2O7、Tc2O7、OsO中的一种或2种复配。第二浴浸胶液采用甲基丙烯酸锌或丙烯酸锌的水基混合物。第三浴浸胶液采用预缩合树脂、糠醛溶液的缩聚反应生成树脂的水溶液和VPL、NRL、CRL、SBRL中的一种或几种胶乳的混合溶液。
[0047]本专利技术中，第一浴浸胶液酸性金属氧化催化剂在高温下会除去超高分子量聚乙烯表面的弱界面层，产生刻蚀效果，增加环氧树脂以及异氰酸酯的浸润程度；在高温下异氰酸酯与环氧聚合后的聚醚醇反应生成聚氨酯，采用的二甲基吡唑封闭异氰酸酯的解封最低温度为130℃本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超高分子量聚乙烯增强材料的制备方法，其特征在于，包括三浴法浸胶，使用第一浴浸胶液、第二浴浸胶液和第三浴浸胶液分别浸胶处理；第一浴浸胶液包括以下质量份原料：2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一浴浸胶液的制备方法为：反应釜中先放入配方量的去离子水，将配方量的二(三乙醇胺)钛酸二异丙酯加入，搅拌后，接着加入酸性金属氧化物，连续搅拌；接着加入配方量环氧树脂，将搅拌速度降低，继续搅拌，再加入二甲基吡唑封闭异氰酸酯，搅拌后；备用。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述第二浴浸胶液包括以下质量份原料：去离子水
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500份聚乙二醇
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10
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12份甲基丙烯酸锌或丙烯酸锌
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30
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35份。4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述第二浴浸胶液的制备方法为：反应釜中加入配方量的去离子水，水温控制在25－45℃，加入聚乙二醇，搅拌3
‑
5小时，待聚乙二醇全部溶解后，加入配方量甲基丙烯酸锌或丙烯酸锌，采用超声波仪对反应釜内混合液进行超声震荡，；最后将反应形成的悬浮液体移送至高压喷淋设备，待用。5.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：石杰，张玉柱，方祥，
申请(专利权)人：安徽华烨特种材料有限公司，
类型：发明
国别省市：