一种聚乙烯纤维上浆剂的制备方法与流程

专利2025-05-06  4


本发明涉及上浆剂,具体为一种聚乙烯纤维上浆剂的制备方法。


背景技术:

1、超高分子量聚乙烯(uhmwpe)纤维是一种高性能特种纤维,在现代工业中,它表现出极大的优势,并广泛应用于市场各个领域。其中,超高分子量聚乙烯纤维在海上油田的系泊绳、轻质高强复合材料等领域应用广泛。这些应用领域通常需要耐腐蚀、高强度和高韧性的材料,在超高分子量聚乙烯纤维的帮助下,这些要求得以满足。此外,在战争防护领域和航空航天领域、船只防御领域等关键领域中,超高分子量聚乙烯纤维也发挥着重要作用。通常需要使用高性能材料以保证这些高端领域中产品的质量和可靠性,而使用超高分子量聚乙烯纤维则可以满足这些要求。

2、然而,正是由于超高分子量聚乙烯纤维缺乏极性取代基的线性长链结构而容易发生蠕变而且与树脂的粘接效果较差。通过设计一种环保型超高分子量聚乙烯纤维上浆剂可以改善其蠕变性能和纤维的表面粗糙度,上浆剂是改性纤维表面常用的方法之一,是一种不使纤维产生损失且工艺简单的改性方法。根据溶剂类型的不同,上浆剂可以分为溶剂型上浆剂、水性上浆剂和乳液型上浆剂三种。其中溶剂型上浆剂是制备工艺最为简便的一种上浆剂,只需用适当的有机溶剂溶解所选用的树脂,加入一定的助剂,制成固定浓度的溶液即得到溶剂型上浆剂,在使用时一般选择与基体相近类型的上浆剂。

3、现有的上浆剂的制备如公开号为cn116427176a的一种聚氨酯树脂用超高分子量聚乙烯纤维上浆剂及其制备方法,其技术方案为:以质量分数计,上浆剂包括以下原料:聚多巴胺1.0~11.0%,环氧型成膜剂1.0~15.0%,聚氨酯型成膜剂1.5~30.0%,润滑剂0.01~3.0%,ph调节剂0.1~3.0%和去离子水38.0~96.34%。该上浆剂采用聚多巴胺,其能够粘附在超高分子量聚乙烯纤维表面,还能与环氧型成膜剂和聚氨酯型成膜剂发生反应,提高纤维与基体树脂的界面粘接力,提高制品的力学性能。

4、虽然溶剂型上浆剂有着制作工艺简单的优点,但是这种上浆剂也存在着极大的缺陷限制其应用。首先,溶剂型上浆剂在制备过程中使用了大量的有机溶剂,会带来严重的污染。并且使用过程中树脂会黏附在设备上,对纤维加工造成严重影响。同时有机溶剂还易挥发,成品难以长期保存。

5、鉴于此,针对上述问题,深入研究,遂有本案产生。

6、针对上述问题,在原有上浆剂制备的基础上进行创新设计。


技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种聚乙烯纤维上浆剂的制备方法,以解决上述背景技术中提出超高分子量聚乙烯纤维容易发生蠕变而且与树脂的粘接效果较差以及上浆剂中有机溶剂造成污染和易挥发的问题。

2、为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:

3、一种聚乙烯纤维上浆剂的制备方法,所述聚乙烯纤维上浆剂的原料包含聚乙烯纤维原丝、树脂、自聚合涂敷剂、乳液成膜剂、润滑剂、ph调节剂、无水乙醇、固化剂和改性剂,所述聚乙烯纤维上浆剂的制备方法如下步骤:

4、步骤一,在第一烧杯中将自聚合涂敷剂添加水进行混合,得到自聚合涂敷剂溶液;

5、步骤二,在第二烧杯中将乳液成膜剂添加水进行稀释,得到乳液成膜剂溶液;

6、步骤三,在第三烧杯中将第一烧杯和第二烧杯中的自聚合涂敷剂溶液和乳液成膜剂溶液进行混合搅拌,另逐次添加润滑剂和ph调节剂制得上浆剂;

7、步骤四,将步骤三中制得的上浆剂放置第四烧杯中添加改性剂制得改性后的上浆剂;

8、步骤五,在聚乙烯纤维原丝进行上浆处理,在添加固化剂的树脂进行上浆处理进行粘连。

9、优选的,所述步骤四的具体步骤为:第四烧杯的容量为100ml,将纳米二氧化硅和无水乙醇加入第四烧杯中与上浆剂原料进行混合,且纳米二氧化硅和无水乙醇的质量比为1:10,并且使用超声波仪器将上浆剂原料、纳米二氧化硅和无水乙醇进行超声溶解。

10、优选的,所述步骤四的具体步骤为:进行超声溶解充分后,在第四烧杯中另加入水性聚氨酯,且水性聚氨酯中纳米二氧化硅的质量分数为1.5%。

11、优选的,所述步骤四的具体步骤为:在第四烧杯中加入磁子,使用保鲜膜将第四烧杯封口,且启用磁力搅拌器进行搅拌,并且搅拌时长为1小时。

12、优选的,所述步骤五的具体步骤为:将纳米二氧化硅聚氨酯上浆剂涂覆到一定长度的聚乙烯纤维原丝上,放入80℃烘箱中,待树脂固化后将聚乙烯纤维原丝从烘箱中取出,并且去除聚乙烯纤维原丝上多余的上浆剂。

13、优选的,所述步骤四的具体步骤为:第四烧杯的容量为100ml,将水性聚氨酯与固化剂加入第四烧杯中与上浆剂原料进行混合,且水性聚氨酯与固化剂加的质量比为100:3,并且将上浆剂原料、水性聚氨酯和固化剂搅拌充分。

14、优选的,所述步骤五的具体步骤为:将混合改性后的聚氨酯上浆剂涂覆到一定长度的聚乙烯纤维原丝上,放入80℃烘箱中,待树脂固化后将聚乙烯纤维原丝从烘箱中取出,并且去除聚乙烯纤维原丝上多余的上浆剂。

15、优选的,所述步骤四的具体步骤为:第四烧杯的容量为100ml,将环氧树脂与丙酮加入第四烧杯中与上浆剂原料进行混合,且环氧树脂与丙酮的质量比为1:10,并且将上浆剂原料、环氧树脂和丙酮搅拌充分,搅拌至环氧树脂存在明显流动性。

16、优选的,所述步骤四的具体步骤为:将烘箱进行预热,在第四烧杯中加入固化剂与流动性环氧树脂进行混合,且流动性环氧树脂和固化剂的质量比为100:30,并且将第四烧杯放置烘箱加热环境中搅拌,搅拌时间为15分钟。

17、优选的,所述步骤五的具体步骤为:将环氧树脂上浆剂涂覆到一定长度的聚乙烯纤维原丝上,放入80℃烘箱中,待树脂固化后将聚乙烯纤维原丝从烘箱中取出,并且去除聚乙烯纤维原丝上多余的上浆剂。

18、与现有技术相比,本发明的有益效果是:该聚乙烯纤维上浆剂的制备方法,

19、1、采用纳米二氧化硅改性上浆剂提高抗蠕变性,所述步骤四的具体步骤为:第四烧杯的容量为100ml,将纳米二氧化硅和无水乙醇加入第四烧杯中与上浆剂原料进行混合,且纳米二氧化硅和无水乙醇的质量比为1:10,并且使用超声波仪器将上浆剂原料、纳米二氧化硅和无水乙醇进行超声溶解,通过物理填充改性的方法,借助上浆过程成功将纳米二氧化硅引入到聚乙烯纤维中,这一过程成功改善了聚乙烯纤维的抗蠕变性能差以及与树脂粘接性能较差的问题;

20、2、设置有环保材料树脂为水性聚氨酯,所述步骤四的具体步骤为:进行超声溶解充分后,在第四烧杯中另加入水性聚氨酯,且水性聚氨酯中纳米二氧化硅的质量分数为1.5%,所用的树脂为水性聚氨酯,是一种环保型上浆剂,可以使聚乙烯纤维的抗蠕变性能及与树脂的结合性得到改善,这种通过上浆剂改善聚乙烯纤维性能的改性方法工艺简单且绿色无污染。



技术特征:

1.一种聚乙烯纤维上浆剂的制备方法,其特征在于:所述聚乙烯纤维上浆剂的原料包含聚乙烯纤维原丝、树脂、自聚合涂敷剂、乳液成膜剂、润滑剂、ph调节剂、无水乙醇、固化剂和改性剂,所述聚乙烯纤维上浆剂的制备方法如下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种聚乙烯纤维上浆剂的制备方法,其特征在于:所述步骤四的具体步骤为:第四烧杯的容量为100ml,将纳米二氧化硅和无水乙醇加入第四烧杯中与上浆剂原料进行混合,且纳米二氧化硅和无水乙醇的质量比为1:10,并且使用超声波仪器将上浆剂原料、纳米二氧化硅和无水乙醇进行超声溶解。

3.根据权利要求2所述的一种聚乙烯纤维上浆剂的制备方法,其特征在于:所述步骤四的具体步骤为:进行超声溶解充分后,在第四烧杯中另加入水性聚氨酯,且水性聚氨酯中纳米二氧化硅的质量分数为1.5%。

4.根据权利要求3所述的一种聚乙烯纤维上浆剂的制备方法,其特征在于:所述步骤四的具体步骤为:在第四烧杯中加入磁子,使用保鲜膜将第四烧杯封口,且启用磁力搅拌器进行搅拌,并且搅拌时长为1小时。

5.根据权利要求4所述的一种聚乙烯纤维上浆剂的制备方法,其特征在于:所述步骤五的具体步骤为:将纳米二氧化硅聚氨酯上浆剂涂覆到一定长度的聚乙烯纤维原丝上,放入80℃烘箱中,待树脂固化后将聚乙烯纤维原丝从烘箱中取出,并且去除聚乙烯纤维原丝上多余的上浆剂。

6.根据权利要求1所述的一种聚乙烯纤维上浆剂的制备方法,其特征在于:所述步骤四的具体步骤为:第四烧杯的容量为100ml,将水性聚氨酯与固化剂加入第四烧杯中与上浆剂原料进行混合,且水性聚氨酯与固化剂加的质量比为100:3,并且将上浆剂原料、水性聚氨酯和固化剂搅拌充分。

7.根据权利要求6所述的一种聚乙烯纤维上浆剂的制备方法,其特征在于:所述步骤五的具体步骤为:将混合改性后的聚氨酯上浆剂涂覆到一定长度的聚乙烯纤维原丝上,放入80℃烘箱中,待树脂固化后将聚乙烯纤维原丝从烘箱中取出,并且去除聚乙烯纤维原丝上多余的上浆剂。

8.根据权利要求1所述的一种聚乙烯纤维上浆剂的制备方法,其特征在于:所述步骤四的具体步骤为:第四烧杯的容量为100ml,将环氧树脂与丙酮加入第四烧杯中与上浆剂原料进行混合,且环氧树脂与丙酮的质量比为1:10,并且将上浆剂原料、环氧树脂和丙酮搅拌充分,搅拌至环氧树脂存在明显流动性。

9.根据权利要求8所述的一种聚乙烯纤维上浆剂的制备方法,其特征在于:所述步骤四的具体步骤为:将烘箱进行预热,在第四烧杯中加入固化剂与流动性环氧树脂进行混合,且流动性环氧树脂和固化剂的质量比为100:30,并且将第四烧杯放置烘箱加热环境中搅拌,搅拌时间为15分钟。

10.根据权利要求9所述的一种聚乙烯纤维上浆剂的制备方法,其特征在于:所述步骤五的具体步骤为:将环氧树脂上浆剂涂覆到一定长度的聚乙烯纤维原丝上,放入80℃烘箱中,待树脂固化后将聚乙烯纤维原丝从烘箱中取出,并且去除聚乙烯纤维原丝上多余的上浆剂。


技术总结
本发明公开了一种聚乙烯纤维上浆剂的制备方法,所述聚乙烯纤维上浆剂的原料包含聚乙烯纤维原丝、树脂、自聚合涂敷剂、乳液成膜剂、润滑剂、PH调节剂、无水乙醇、固化剂和改性剂,所述聚乙烯纤维上浆剂的制备方法如下步骤:将自聚合涂敷剂添加水进行混合,将乳液成膜剂添加水进行稀释,将自聚合涂敷剂溶液和乳液成膜剂溶液进行混合搅拌,另逐次添加润滑剂和PH调节剂制得上浆剂;将制得的上浆剂放置第四烧杯中添加改性剂制得改性后的上浆剂;在聚乙烯纤维原丝进行上浆处理。该聚乙烯纤维上浆剂的制备方法采用了环保材料水性聚氨酯和纳米二氧化硅借助上浆剂通过填充改性法改善聚乙烯纤维的抗蠕变性能,同时增强与树脂的结合强度。

技术研发人员:朱莹莹,马丽春
受保护的技术使用者:江苏碳科轩新材料科技有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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