超高分子量聚乙烯纤维上浆剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及超高分子量聚乙烯纤维上浆剂及其制备方法和应用，其中超高分子量聚乙烯纤维上浆剂，用于涂敷在超高分子量聚乙烯纤维外，所述上浆剂包括：自聚合涂敷剂，含量为1

【技术实现步骤摘要】
超高分子量聚乙烯纤维上浆剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及复合材料
，特别是一种超高分子量聚乙烯纤维上浆剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]超高分子量聚乙烯纤维是三大高性能纤维之一，具有高强度、高模量、低密度、耐化学腐蚀性能好等优点，广泛的应用于防弹装甲、绳索、织品、等工业领域；但超高分子量聚乙烯纤维表面光滑、化学惰性，导致其表面很难化学反应，与树脂基体结合差，在一定程度上限制了其在复合材料领域的应用。
[0003]采用表面改性可以有效的改善超高分子量的聚乙烯纤维的表面特性，如专利CN104278510A采用高锰酸钾与浓硝酸混合溶液对超高分子量聚乙烯纤维进行化学氧化处理，在纤维表面引入极性基团，提升界面作用；专利CN1035308A采用等离子体对超高分子量聚乙烯纤维进行表面处理，改性后的纤维对常用基体的润湿性和表面粘结性能都大大加强；专利CN104629074B采用紫外光对超高分子量聚乙烯成型材料表面进行辐照，实现乙烯基硅烷在UHMWPE材料表面的接枝，然后进行水解交联，一方面通过硅醇羟基的缩合获得表面交联结构，另一方面借助剩余硅醇羟基及其它含氧基团赋予材料表面亲水性，提高表面性能。然而这些方法都存在一些缺陷，例如，使用强氧化剂容易破坏晶体结构，导致纤维性能下降；使用辐射接枝等方法存在不易控制，作用不均匀的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种超高分子量聚乙烯纤维上浆剂，可以克服现有的超高分子量聚乙烯纤维改性方法中强氧化剂容易破坏晶体结构或者辐射接枝作用不均匀的问题。
[0005]本专利技术的超高分子量聚乙烯纤维上浆剂，用于涂敷在超高分子量聚乙烯纤维外，所述上浆剂包括：
[0006]自聚合涂敷剂，含量为1
‑
15％；
[0007]乳液成膜剂，含量为2
‑
25％，乳液成膜剂包括成膜剂与乳化剂，且乳化剂包裹成膜剂将成膜剂与自聚合涂敷剂隔离开；
[0008]润滑剂，含量为0.01
‑
2％；
[0009]PH值调节剂，含量为0.01
‑
0.3％；
[0010]其余为水；
[0011]所述含量均为重量百分比。
[0012]作为优选，自聚合涂敷剂含量为6
‑
15％，乳液成膜剂含量为15
‑
20％，润滑剂含量为0.55
‑
1％，PH值调节剂含量为0.2
‑
0.3％，其余为水。
[0013]作为优选，自聚合涂敷剂的分子式为，其中R为酸酐开环端基。
[0014]作为优选，R为丁二酸酐、乙酸酐、丙酸酐、苯甲酸酐、马来酸酐、邻苯二甲酸酐、四氢苯酐、六氢苯酐、甲基四氢苯酐、甲基六氢苯酐、甲基纳迪克酸酐、偏苯三甲酸酐、十二烯
基琥珀酸酐、聚己二酸酐中的一种或者多种。
[0015]作为优选，乳液成膜剂为双酚A型环氧乳液、双酚F型环氧乳液、多酚型环氧乳液、脂肪族缩水甘油醚环氧乳液中的一种或多种。
[0016]作为优选，润滑剂为脂肪类酰胺聚合物、饱和脂肪酸酯、聚乙烯醇酯类聚合物、矿物油类中的一种或多种。
[0017]作为优选，润滑剂包括第一润滑剂和第二润滑剂，第一润滑剂为脂肪酰胺类聚合物，第二润滑剂为聚乙烯醇酯类聚合物，第一润滑剂与第二润滑剂的质量比为1:1—4:1。
[0018]作为优选，PH调节剂为甲酸、乙酸、柠檬酸和有机胺类中的一种或多种。
[0019]本专利技术还提供一种超高分子量聚乙烯纤维上浆剂制备方法，用于制备如上所述的上浆剂，所述制备方法包括：
[0020]步骤1：在第一容器中加入水和自聚合涂敷剂并搅拌均匀，获得预制自聚合涂敷剂溶液；
[0021]步骤2：在第二容器中加入水和乳液成膜剂搅拌均匀，获得预制乳液成膜剂溶液，其中的乳液成膜剂包括成膜剂与乳化剂，且成膜剂被乳化剂包裹；
[0022]步骤3：在第三容器中加入水和润滑剂，搅拌均匀获得预制润滑剂溶液；
[0023]步骤4：在配置釜中加第一轮水，然后加入步骤1获得的预制自聚合涂敷剂溶液、步骤2获得的预制乳液成膜剂溶液、步骤3获得的预制润滑剂溶液，然后加入第二轮水，并搅拌均匀，其中乳化剂将成膜剂与自聚合涂敷剂隔离开阻止二者发生化学反应；
[0024]步骤5：向步骤4获得的溶液中添加PH值调节剂，使溶液的PH值达到8.5
‑
9.5从而得到超高分子量聚乙烯纤维上浆剂。
[0025]作为优选，步骤1中加入的水的重量为自聚合涂敷剂重量的3
‑
8倍，步骤2中加入的水的重量为乳液成膜剂重量的2
‑
5倍；和/或步骤1、步骤2、步骤3和步骤4中的搅拌时间为15
‑
30min，搅拌速度为50
‑
200r/min。
[0026]本专利技术还提供一种超高分子量聚乙烯纤维上浆剂制备方法，用于制备如上所述的上浆剂，所述制备方法包括：
[0027]步骤1：在第一容器中加入水和自聚合涂敷剂并搅拌均匀，获得预制自聚合涂敷剂溶液；
[0028]步骤2：在第二容器中加入水和乳液成膜剂搅拌均匀，获得预制乳液成膜剂溶液，其中的乳液成膜剂包括成膜剂与乳化剂，且成膜剂被乳化剂包裹；
[0029]步骤3：先在第三容器中加入第二润滑剂和70
‑
90℃的热水，热水的重量为第二润滑剂重量的10
‑
25倍，搅拌使第二润滑剂溶解，然后加入第一润滑剂，搅拌均匀，冷却得到预制润滑剂。
[0030]步骤4：在配置釜中加第一轮水，然后加入步骤1获得的预制自聚合涂敷剂溶液、步骤2获得的预制乳液成膜剂溶液、步骤3获得的预制润滑剂溶液，然后加入第二轮水，并搅拌均匀，其中乳化剂将成膜剂与自聚合涂敷剂隔离开阻止二者发生化学反应；
[0031]步骤5：向步骤4获得的溶液中添加PH值调节剂，使溶液的PH值达到8.5
‑
9.5从而得到超高分子量聚乙烯纤维上浆剂。
[0032]本专利技术还提供一种超高分子量聚乙烯纤维上浆剂应用，将如上所述的上浆剂涂敷在超高分子量聚乙烯纤维的表面，部分自聚合涂敷剂溶液浸润超高分子量聚乙烯纤维的表
面，部分自聚合涂敷剂溶液进入超高分子量聚乙烯纤维的裂缝内，自聚合涂敷剂与超高分子量聚乙烯纤维结合形成内层，乳液成膜剂位于自聚合涂敷剂的外侧形成多个滴状构成外层。
[0033]作为优选，将涂敷有上浆剂的超高分子量聚乙烯纤维晾干，在晾干状态下，乳液成膜剂失水破乳使其中的成膜剂脱离乳化剂的包裹，自聚合涂敷剂的部分氨基与成膜剂的环氧基发生化学反应而结合，自聚合涂敷剂的部分氨基可与待增强的环氧树脂结合。
[0034]作为优选，将晾干的超高分子量聚乙烯纤维编织成织物。
[0035]作为优选，将织物放入模具，将熔融状态的环氧树脂灌入模具，超高分子量聚乙烯纤维的自聚合涂敷剂的活性有机官能团与环氧树脂发生化学本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超高分子量聚乙烯纤维上浆剂，其特征在于，用于涂敷在超高分子量聚乙烯纤维外，所述上浆剂包括：自聚合涂敷剂，含量为1
‑
15％；乳液成膜剂，含量为2
‑
25％，乳液成膜剂包括成膜剂与乳化剂，且乳化剂包裹成膜剂将成膜剂与自聚合涂敷剂隔离开；润滑剂，含量为0.01
‑
2％；PH值调节剂，含量为0.01
‑
0.3％；其余为水；所述含量均为重量百分比。2.根据权利要求1所述的上浆剂，其特征在于，自聚合涂敷剂含量为6
‑
15％，乳液成膜剂含量为15
‑
20％，润滑剂含量为0.55
‑
1％，PH值调节剂含量为0.2
‑
0.3％，其余为水。3.根据权利要求1或2所述的上浆剂，其特征在于，自聚合涂敷剂的分子式为其中R为酸酐开环端基。4.根据权利要求3所述的上浆剂，其特征在于，R为丁二酸酐、乙酸酐、丙酸酐、苯甲酸酐、马来酸酐、邻苯二甲酸酐、四氢苯酐、六氢苯酐、甲基四氢苯酐、甲基六氢苯酐、甲基纳迪克酸酐、偏苯三甲酸酐、十二烯基琥珀酸酐、聚己二酸酐中的一种或者多种。5.根据权利要求1或2所述的上浆剂，其特征在于，乳液成膜剂为双酚A型环氧乳液、双酚F型环氧乳液、多酚型环氧乳液、脂肪族缩水甘油醚环氧乳液中的一种或多种。6.根据权利要求1或2所述的上浆剂，其特征在于，润滑剂为脂肪类酰胺聚合物、饱和脂肪酸酯、聚乙烯醇酯类聚合物、矿物油类中的一种或多种。7.根据权利要求1或2所述的上浆剂，其特征在于，润滑剂包括第一润滑剂和第二润滑剂，第一润滑剂为脂肪酰胺类聚合物，第二润滑剂为聚乙烯醇酯类聚合物，第一润滑剂与第二润滑剂的质量比为1:1—4:1。8.根据权利要求1或2所述的上浆剂，其特征在于，PH调节剂为甲酸、乙酸、柠檬酸和有机胺类中的一种或多种。9.一种超高分子量聚乙烯纤维上浆剂制备方法，其特征在于，用于制备权利要求1
‑
8中任一项所述的上浆剂，所述制备方法包括：步骤1：在第一容器中加入水和自聚合涂敷剂并搅拌均匀，获得预制自聚合涂敷剂溶液；步骤2：在第二容器中加入水和乳液成膜剂搅拌均匀，获得预制乳液成膜剂溶液，其中的乳液成膜剂包括成膜剂与乳化剂，且成膜剂被乳化剂包裹；步骤3：在第三容器中加入水和润滑剂，搅拌均匀获得预制润滑剂溶液；步骤4：在配置釜中加第一轮水，然后加入步骤1获得的预制自聚合涂敷剂溶液、步骤2获得的预制乳液成膜剂溶液、步骤3获得的预制润滑剂溶液，然后加入第二轮水，并搅拌均匀，其中乳化剂将成膜剂与自聚合涂敷剂隔离开阻止二者发生化学反应；步骤5：向步骤4获得的溶液中添加PH值调节剂，使溶液的PH值达到8.5
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【专利技术属性】
技术研发人员：郝名扬，余洁，韦联川，蒋莹莹，龙浩，曹均凯，王洲一，李艳平，
申请(专利权)人：重庆国际复合材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：