一种织物增强聚合物复合材料及制备方法与流程

本发明属于复合材料领域，尤其是涉及一种织物增强聚合物复合材料及制备方法。

背景技术：

1、随着织物增强聚合物复合材料应用领域的扩大，对聚合物复合材料的性能要求也在不断增加，常规的聚酯织物、尼龙织物增强聚合物性能不能满足水域救援充气艇用材料对于拉伸、撕裂、刺穿方面的力学性能需求。

2、将芳纶织物、超高分子量聚乙烯织物作为增强体制备复合材料，可提升复合材料拉伸、撕裂、刺穿方面的力学性能，专利cn202211200389.5提出一种一种轻质耐穿刺夹网布，提到采用涤纶、锦纶或者芳纶的平纹梭织布作为增强体；专利cn202320167564.9，提出一种抗冲击玻璃纤维夹网布，提到该夹网布由玻璃纤维网布层、超高分子量聚乙烯防刺穿层、碳纤维抗冲击层、pvc胶膜层组成；但采用芳纶织物或超高分子量聚乙烯织物这类具有光滑惰性表面的长丝织物为增强体时，织物与这些材料复合后剥离强度较差，限制其应用。

3、为了改善界面粘合强度，通常采用界面改性的方法实现，如cn201710974656.7对芳纶进行等离子处理后，采用质量含量为0.2％～5％表面处理剂为含n-缩水甘油基的环氧树脂处理芳纶，改性后芳纶纤维与环氧树脂的界面剪切强度比改性前提高30％，学术论文相关的文献报道多采用化学处理的方式对芳纶进行处理，以提升芳纶表面粗糙度和表面极性，如doi.org/10.1002/app.51011，doi.org/10.1016/j.polymer.2021.124414，采用单宁酸、焦没食子酸等与聚乙烯亚胺在碱性溶液中聚合，沉积于芳纶纤维表面，引入羟基和氨基等官能团，进一步并将芳纶纳米纤维附着在芳纶纤维表面以提升表面物理粗糙度，但此类方法对于芳纶与聚合物之间界面强度提升有限，界面剪切强度提升幅度在50％以内，无法达到剥离强度高于60n/25mm的使用需求。因此，需要开发一种能够增强具有光滑惰性表面的长丝织物复合后的剥离强度的方法。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明旨在提出一种织物增强聚合物复合材料及制备方法，以解决上述问题。

2、为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

3、一种织物增强聚合物复合材料的制备方法，该方法包括如下步骤：

4、1)制备热塑性纤维网

5、采用梳理机将热塑性纤维梳理成网，制得热塑性纤维网；

6、2)制备聚合物溶液，且聚合物溶液中的聚合物与热塑性纤维的成分相同；

7、3)水刺处理

8、将具有光滑惰性表面的长丝织物与热塑性纤维网叠合，使得织物居于上下2层热塑性纤维网中间，采用n道水刺加工工艺将上下2层热塑性纤维网与织物进行加固处理，实现热塑性纤维网中的热塑性纤维对织物的穿插和抱合，制得热塑性纤维与织物复合层ⅰ；其中，n≥1，水刺介质为聚合物溶液或水；

9、4)烘干处理

10、将得到热塑性纤维与织物复合层ⅰ通过烘箱烘干得到带有聚合物膜的基布层；

11、5)复合材料制备

12、将上述基布层与聚合物表面膜分别进行预热，然后将聚合物表面膜设置于基布层的两侧，分别与基布层的上层和下层贴合在一起，经过两组加热辊进一步增加贴合牢度，最终得到织物增强聚合物复合材料；其中，聚合物表面膜的成分与热塑性纤维的成分相同。

13、进一步，热塑性纤维网的面密度为30g/m2-100g/m2。

14、进一步，在步骤3)和步骤4)之间还包括浸渍处理步骤，即，将热塑性纤维与织物复合层ⅰ通过胶槽浸渍聚合物溶液，然后通过压辊挤出多余聚合物溶液，得到热塑性纤维与织物复合层ⅱ；烘干时，将得到热塑性纤维与织物复合层ⅱ通过烘箱烘干得到带有聚合物膜的基布层。

15、进一步，水刺介质为聚合物溶液。

16、进一步，热塑性纤维为pvc、pva、eva、pp、pe中的一种或多种的混合物。

17、进一步，聚合物溶液为pvc、pva、eva、pp、pe中的一种或多种与增塑剂邻苯二甲酸二异壬酯、粘合剂异氰酸酯组成的混合溶液。

18、进一步，聚合物溶液的浓度为0.5g/50ml-2.5g/50ml。

19、进一步，n＝3，即水刺加工采用3道水刺，第1道水刺的压力为2mpa-4mpa，第2道水刺的压力为3mpa-6mpa，第3道水刺的压力为3mpa-6mpa。

20、进一步，3道水刺的刺穿方向为正刺、反刺、正刺或为正刺、正刺、反刺。

21、先通过第一道正向水刺进行预刺，使设置在织物上下侧的纤维网与织物贴合，然后分别进行正刺和反刺，正刺即按照第一道水刺的方向从上向下对织物进行水刺，反刺即通过设置由下向上的水刺喷头，对织物进行水刺。

22、进一步，具有光滑惰性表面的长丝织物为芳纶织物或超高分子量聚乙烯织物或芳纶与超高分子量聚乙烯的混合织物；织物的纬纱密度为15根/英寸-26根/英寸，纱线细度为800d-1000d，经纱密度与纬纱密度相同或不同，织物的面密度为200-340g/m2。

23、中间织物的面密度不能太大，太大的话，纱线之间排列过于紧密，空隙很小，留给非织造纤维穿插的空间很小，非织造纤维网中的纤维对织物的穿插量不够，形不成贯穿结构，性能会变差。

24、本发明还提供了一种由上述所述的制备方法制备得到的织物增强聚合物复合材料。

25、相对于现有技术，本发明所述的织物增强聚合物复合材料及制备方法具有以下优势：

26、(1)本发明所述的织物增强聚合物复合材料的制备方法先通过水刺工艺将热塑性纤维网固定在织物的两面，且水刺使得热塑性纤维网中的热塑性纤维与织物穿插和抱合，结合牢固；烘干后再将聚合物表面膜覆在基布层两侧，通过加热使得聚合物表面膜与基布层结合，因为基布层表面是与聚合物表面膜成分相同的材料，材料保持一致，便于热成型融合，从而增加剥离强度，提升复合材料涂层粘合强度。而且，当水刺介质为聚合物溶液时，水刺过程中聚合物溶液会留在织物和热塑性纤维网的孔隙中，当后续烘干、加热时会促使孔隙中的聚合物与热塑性纤维网融为一体，从而进一步的增强剥离强度。

27、(2)本发明所述的织物增强聚合物复合材料的制备方法还包括浸渍处理，浸渍溶液与热塑性纤维网的材料相同，浸渍时聚合物会渗入织物和热塑性纤维网的孔隙中，有利于后续烘干、加热时孔隙中的聚合物与热塑性纤维网融为一体，从而进一步的增强剥离强度。

28、(3)本发明所述的织物增强聚合物复合材料适用于具有光滑惰性表面的长丝织物，如芳纶织物、超高分子量聚乙烯织物以及以增大纤维表面粗糙度和表面极性而经过各种物理、化学改性后的芳纶织物、超高分子量聚乙烯织物。

技术特征：

1.一种织物增强聚合物复合材料的制备方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的织物增强聚合物复合材料的制备方法，其特征在于：热塑性纤维网的面密度为30g/m2-100g/m2。

3.根据权利要求1所述的织物增强聚合物复合材料的制备方法，其特征在于：在步骤3)和步骤4)之间还包括浸渍处理步骤，即，将热塑性纤维与织物复合层ⅰ通过胶槽浸渍聚合物溶液，然后通过压辊挤出多余聚合物溶液，得到热塑性纤维与织物复合层ⅱ；烘干时，将得到热塑性纤维与织物复合层ⅱ通过烘箱烘干得到带有聚合物膜的基布层。

4.根据权利要求1所述的织物增强聚合物复合材料的制备方法，其特征在于：热塑性纤维为pvc、pva、eva、pp、pe中的一种或多种的混合物。

5.根据权利要求1所述的织物增强聚合物复合材料的制备方法，其特征在于：聚合物溶液为pvc、pva、eva、pp、pe中的一种或多种与增塑剂邻苯二甲酸二异壬酯、粘合剂异氰酸酯组成的混合溶液。

6.根据权利要求1所述的织物增强聚合物复合材料的制备方法，其特征在于：聚合物溶液的浓度为0.5g/50ml-2.5g/50ml。

7.根据权利要求1所述的织物增强聚合物复合材料的制备方法，其特征在于：n＝3，即水刺加工采用3道水刺，第1道水刺的压力为2mpa-4mpa，第2道水刺的压力为3mpa-6mpa，第3道水刺的压力为3mpa-6mpa。

8.根据权利要求7所述的织物增强聚合物复合材料的制备方法，其特征在于：3道水刺的刺穿方向为正刺、反刺、正刺或为正刺、正刺、反刺。

9.根据权利要求1所述的织物增强聚合物复合材料的制备方法，其特征在于：具有光滑惰性表面的长丝织物为芳纶织物或超高分子量聚乙烯织物或芳纶与超高分子量聚乙烯的混合织物；织物的纬纱密度为15根/英寸-26根/英寸，纱线细度为800d-1000d，织物的面密度为200-340g/m2。

10.一种由权利要求1-9任一项所述的制备方法制备得到的织物增强聚合物复合材料。

技术总结本发明提供了一种织物增强聚合物复合材料及制备方法，该方法先通过水刺工艺将热塑性纤维网固定在织物的两面，且水刺使得热塑性纤维网中的热塑性纤维与织物穿插和抱合，结合牢固；烘干后再将聚合物表面膜覆在基布层两侧，通过加热使得聚合物表面膜与基布层结合，因为基布层表面是与聚合物表面膜成分相同的材料，材料保持一致，便于热成型融合，从而增加剥离强度，提升复合材料涂层粘合强度。而且，当水刺介质为聚合物溶液时，水刺过程中聚合物溶液会留在织物和热塑性纤维网的孔隙中，当后续烘干、加热时会促使孔隙中的聚合物与热塑性纤维网融为一体，从而进一步的增强剥离强度。技术研发人员：王俊胜,鹿超,王宏阳,商珂受保护的技术使用者：应急管理部天津消防研究所技术研发日：技术公布日：2024/6/18