一种超高分子量聚乙烯防弹板的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种超高分子量聚乙烯防弹板的制备方法，包括：a)提供超高分子量聚乙烯无纬布；所述无纬布的面密度为135g/cm2以上；b)将若干层所述超高分子量聚乙烯无纬布逐层叠加并进行预压制，得到预制件；c)将所述预制件进行第二次压制，得到成型件；d)将所述成型件冷却至室温，得到超高分子量聚乙烯防弹板。本发明专利技术提供的制备方法制备的防弹板质轻、强度高、模量高，本发明专利技术提供的制备方法客服了由于热压成型而产生的局部应力缺点等缺点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及防弹成型件制备领域，尤其涉及。
技术介绍
超高分子量聚乙烯纤维也称高强高模聚乙烯(HSHMPE)纤维或伸长链(ECPE)聚乙烯纤维，是指相对分子质量在(1 7) X IO6的聚乙烯，经纺丝-超拉伸后制成的超高分子质量聚乙烯纤维。它是继碳纤维、芳纶(Kevlar)纤维之后的第三代高性能纤维。将所述超高分子量聚乙烯纤维通过复合等步骤得到的无纬布是一种超高分子量聚乙烯纤维复合材料，与其它纤维增强复合材料相比，具有质量轻、耐冲击、介电性能高等优点，在现代化战争和航空航天、海域防御、武器装备等领域发挥着举足轻重的作用。同时， 该纤维在汽车、船舶、医疗器械、体育运动器材等领域亦有广阔的应用前景。因此，超高分子量聚乙烯纤维自问世起就倍受重视，发展很快。为了满足现代医疗、救护、纺织、国防的需要，超高分子量聚乙烯无纬布已经大量工业化生产，将多层无纬布复合形成的聚乙烯板材具有质轻和高抗冲击性、高韧性、高强度等优异性能，尤其应用于国防领域，随着武器科技的快速发展，现代枪械等热兵器的威力越来越大，要想能够抵御威力越来越大的武器攻击，必须要增加防弹件的厚度，也同时增加了重量，影响了穿着防弹件人员的机动性，影响作战和防御速度。现有技术提供的防弹板的制备方法一般均为热压复合法，多为一次热压。但是一次热压会造成无纬布之间留有空气，不能完全排除空气会造成防弹板中有气孔和气泡，造成防弹板的局部应力缺陷。使防弹板的强度和模量降低。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于提供一种质轻、高强度、高模量的超高分子量聚乙烯防弹板的制备方法。为了解决以上技术问题，本专利技术提供了，包括a)提供超高分子量聚乙烯无纬布；所述无纬布的面密度为135g/cm2以上；b)将若干层所述超高分子量聚乙烯无纬布逐层叠加并进行预压制，得到预制件；c)将所述预制件进行第二次压制，得到成型件；d)将所述成型件冷却至室温，得到超高分子量聚乙烯防弹板。优选的，所述步骤a)中的超高分子量聚乙烯无纬布通过以下方法制备将300 600D的超高分子量聚乙烯纤维按照同一方向排列，并用含有粘结剂的聚合物薄膜粘结；将2 4块所述粘结有纤维的薄膜叠放；所述两粘结有纤维的薄膜中的纤维相互垂直；所述叠放的薄膜通过压制，得到面密度为135g/cm2以上的无纬布。优选的，步骤b)具体为bl)将所述超高分子量聚乙烯无纬布逐层铺设在模具中；b2)在80 100°C下，对所述模具施加5 IOMPa的压力，预压制20 30min，得到预制件。优选的，步骤C)具体为对所述预压件在100 140°C下施加25 30MPa的压力，进行第二次压制，得到成型件。优选的，所述第二次压制的时间为20 30分钟。优选的，还包括步骤e)将所述防弹板切割成0. 3 Im3大小。优选的，所述预制件中含有30 200层无纬布。优选的，所述预制件中含有50 100层无纬布。优选的，所述超高分子量聚乙烯防弹板横截面的长边为弧形。优选的，所述冷却的时间为10 20分钟。本专利技术提供的超高分子量聚乙烯防弹板的制备方法，先提供超高分子量聚乙烯无纬布；所述无纬布的面密度要求在135g/cm2以上。然后将所述若干所述无纬布逐层叠加，然后对叠加后的无纬布施加压力进行预压制，得到预制件，将所述预制件进行第二次压制，得到成型件，将所述成型件冷却，得到防弹板。由于本专利技术提供的无纬布是将面密度为135g/ cm2以上，所以比重大，与现有技术的防弹材料相比，在具有相同性能的情况下，本专利技术提供的防弹板具有更轻、更薄的厚度，使用更少的无纬布。另外，本专利技术在制备防弹板的过程中先将无纬布叠加后进行预压制，聚乙烯是一种热塑性聚合物，如果直接进行压制，在升温过快聚乙烯纤维会发生变形，纤维与粘结剂脱落，变形而先进性预压制的目的是为了使无纬布中的聚乙烯纤维与粘结剂的结合力减弱，但不至于脱落，使无纬布处于中间态，消除无纬布之间的应力以及排除无纬布之间的空气。聚乙烯纤维和粘结剂刚好可以相互粘连。预压制后再进行第二次压制，聚乙烯纤维的变形和位移发生的概率会很小，在压力和温度的作用下，无纬布之间相互粘结，最终得到成型件。所以在制备过程中采用预压制能够减少防弹板内部的气泡。气孔，提高了防弹板的强度和模量。附图说明图1是本专利技术制备超高分子量聚乙烯纤维流程示意图2是本专利技术萃取工艺示意图3是本专利技术拉伸工艺示意图4是本专利技术实施例制备的超高分子量聚乙烯防弹板横截面示意图。具体实施方式为了进一步了解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术的优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本专利技术的特征和优点而不是对本专利技术专利要求的限制。本专利技术提供了，包括a)提供超高分子量聚乙烯无纬布；所述无纬布的面密度为135g/cm2以上。b)将若干层所述超高分子量聚乙烯无纬布逐层叠加并进行预压制，得到预制件；c)将所述预制件进行第二次压制，得到成型件；d)将所述成型件冷却至室温，得到超高分子量聚乙烯防弹板。为了解决本专利技术提出的技术问题，专利技术人考虑从原料选择到制备方法都需要进行改进，首先使用的原料为面密度在135g/cm2以上的无纬布，而且需要高强度和高模量就需要使用的聚乙烯纤维的旦数要大。按照本专利技术，优选使用360D 600D的超高分子量聚乙烯纤维。本专利技术提供的纤维优选自行制备。所述超高分子量聚乙烯粉末为重均分子量(Mw)为(1 7) X 106的线性超高分子量聚乙烯，优选的，所述超高分子量聚乙烯为重均分子量为(1. 5 4.幻X 106的线性超高分子量聚乙烯，更优选的，所述超高分子量聚乙烯的重均分子量为(1. 8 4. 0) X 106线性超高分子量聚乙烯。所述超高分子量聚乙烯的粉末粒度为40 μ m 200 μ m，优选的，所述超高分子量聚乙烯粉末粒度为80 μ m 180 μ m。作为超高分子量聚乙烯纺丝原液的溶剂为室温下是液体的碳氢化合物，优选的， 可以为氢化萘或烷烃系列，例如可以选自四氢化萘、十氢化萘、煤油、矿物油或石蜡中的一种或几种作为超高分子量聚乙烯的溶剂，更优选的，可以选用分子量为40 1000的7号白油作为超高分子量聚乙烯的溶剂。按照本专利技术，将所述超高分子量聚乙烯与溶剂在温度为70°C 130°C的范围内溶胀20分钟 60分钟，优选的，将所述超高分子量聚乙烯与溶剂在温度为75°C 125°C的范围内溶胀25分钟 55分钟。为了制备可纺性能高的超高分子量聚乙烯溶液，本专利技术提供的纺丝溶液中超高分子量聚乙烯的重量百分比为70wt% 97. 6wt%，优选的，纺丝溶液中超高分子量聚乙烯的重量百分比为70wt% 97. 6wt%，更优选的，纺丝溶液中超高分子量聚乙烯的重量百分比为70wt% 97. 6wt%。将超高分子量聚乙烯溶胀制备纺丝溶液之后，需要进一步采用双螺杆挤出机对纺丝溶液进行挤压溶解制备纺丝溶液。其中，双螺杆挤出机的喂入口温度为90°C 120°C，中间挤压溶解的温度160°C 200°C，出口温度为150°C 190°C；纺丝溶液在双螺杆挤出机内的停留时间为不超过10分钟，优选的，纺丝溶液在双螺杆挤出机内的停留时间为3 8分钟，更优选的，纺丝溶液在双螺杆挤出机内的停留时间为4 6分钟；双螺杆挤出机的旋转速度为30 300r/min，优选的，双螺杆挤出机的旋转速度为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄金帮，陈永银，胡群峰，马清风，郑哲，
申请(专利权)人：宁波荣溢化纤科技有限公司，
类型：发明
国别省市：