[发明专利]一种二氧化硅/超高分子量聚乙烯无纬布的制备方法

说明书

本发明公开了一种二氧化硅/超高分子量聚乙烯无纬布的制备方法，属于涂料的涂覆领域，本发明首先对超高分子量聚乙烯无纬布进行预处理，然后将预处理后的无纬布浸渍STF溶液，将放入STF溶液与TA溶液的混合溶液中进行水热反应，制得二氧化硅/超高分子量聚乙烯无纬布。本发明简单、环保，首次采用水热法制备出可应用于轻质防护装备领域的涂覆均匀的SiO₂/超高分子量聚乙烯无纬布，与单纯浸渍法相比，SiO₂涂覆无纬布的均匀性更好，有利于实现高性能纤维织物防护装备的轻量化。

技术领域

本发明涉及涂料的涂覆领域，具体涉及一种二氧化硅超高分子量聚乙烯无纬布的制备方法。

背景技术

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维是一种高性能特种纤维，纤维的轴向拉伸比强度是目前产业化中强度最高的纤维之一，其能量吸收性能优于芳纶纤维，具有耐化学腐蚀、耐紫外线、介电常数低、抗冲击和抗切割等优异性能，因此，UHMWPE纤维广泛应用于个体防护领域，成为制备轻质防护装备(防刺和防割)的理想材料。

剪切增稠液体(STF)是由分散相粒子和分散介质组成，是一种非牛顿力学行为可逆流体，在平衡状态下，表现为分散胶体形式；而在高速剪切力作用时，其粘度急剧增加，表现出固体行为。由于STF的这种特性，会给生产带来负面影响，如破坏生产设备、导致粒子团聚等。但是，近来有关研究表明，利用STF的这种特性，将其用于浸渗高性能防护材料时，在不改变材料性能的情况下，可显著提高防护装甲的舒适性，并进一步减轻装甲质量。

现有研究中，STF大多采用纳米SiO₂作为分散相粒子，聚乙二醇(PEG)作为分散介质，STF与超高分子量聚乙烯无纬布的复合是通过浸渍处理的方法，即向STF中加入一定比例的乙醇进行稀释，然后将织物浸渍在其中处理，后经过烘干制成STF/超高分子量聚乙烯无纬布。超高分子量聚乙烯纤维的浸润性很差，而且SiO₂容易出现团聚现象，通过浸渍法不能保证SiO₂在超高分子量聚乙烯无纬布上分布的均匀性，而这严重影响STF/超高分子量聚乙烯无纬布的力学性能。为了进一步提高SiO₂/超高分子量聚乙烯无纬布的力学性能，需要改善SiO₂涂覆在超高分子量聚乙烯无纬布上的均匀性，因此研究出一种涂覆均匀的SiO₂/超高分子量聚乙烯无纬布的制备方法是很重要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种二氧化硅超高分子量聚乙烯无纬布的制备方法，以克服现有技术存在的问题，本发明能够提高超高分子量聚乙烯纤维与树脂基体的界面结合，实现SiO₂与超高分子量聚乙烯无纬布的均匀结合，且工艺简单、安全可靠、成本低廉，适合连续规模化生产。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种二氧化硅/超高分子量聚乙烯无纬布的制备方法，包括以下步骤：

1)向PEG200中一边加入SiO₂粉末一边搅拌，SiO₂粉末添加完成后继续搅拌均匀，然后在真空干燥条件下脱泡，制得STF；

2)将超高分子量聚乙烯无纬布分别在丙酮溶液和乙醇溶液中先后超声处理，然后用去离子冲洗若干次并烘干，得到预处理后的超高分子量聚乙烯无纬布；

3)利用步骤1)得到的STF配制STF溶液，将预处理后的超高分子量聚乙烯无纬布置于STF溶液中浸渍，然后取出真空干燥；

4)将步骤3)得到的超高分子量聚乙烯无纬布置于STF/TA混合溶液中，然后在密闭恒温条件下进行水热反应，反应结束后用蒸馏水冲洗若干次并烘干，得到SiO₂/超高分子量聚乙烯无纬布；

其中，所述STF/TA混合溶液由STF溶液和TA混合液配制得到，所述TA混合液由TA和NaCl的混合溶液经pH调节得到。