CN107434962A - 一种芳纶纤维防弹衣聚合物粘接剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种芳纶纤维防弹衣聚合物粘接剂及其制备方法，其包括以下步骤：S1、将去离子水打入反应釜内，加入聚乙烯醇，升温并搅拌至完全溶解；S2、降温至60℃，加入乳化剂、丙烯酸和氢氧化钠溶液；S3、升温至67℃，加入丙烯酰胺水溶液；S4、升温至70℃，加入过硫酸铵水溶液；S5、升温至80℃，加入预乳化液；S6、升温至82℃，同步滴加预乳化液和过硫酸铵水溶液；S7、将剩余预乳化液加入单体滴加槽滴加；S9、82℃下加入过硫酸铵水溶液,保温并强化反应1小时后，用碱溶液调节体系的pH值至7；S10、加入消泡剂搅拌，降温后过滤出料。本发明纤维定型性好、粘接牢度高、胶膜模量大、柔韧性好、性能优异，产品安全环保，是绿色军用材料的理想产品。

Description

一种芳纶纤维防弹衣聚合物粘接剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及水性粘合剂技术领域，尤其涉及一种定型效果好、牢度好、韧性高、模量大、综合性能优异的芳纶纤维防弹衣聚合物粘接剂及其制备方法。
背景技术
防弹衣（Bulletproof Vest），又叫避弹衣，避弹背心，防弹背心，避弹服，单兵护体装具等，用于防护弹头或弹片对人体的伤害。
防弹衣无论在军用或者警用方面都应用广泛。传统钢制材料的防护装备虽然能够满足防弹要求，但是由于钢制材料具有重量大、刚性太强及舒适性差等缺点，不但会令使用者的活动能力受到限制，而且还存在跳弹伤人的危险。随着材料科学的不断进步，芳纶(Kevlar)纤维等高科技合成纤维的问世为防弹材料的发展带来了革命性的变化，芳纶纤维因其密度小、强度高、模量大、比硬度大、耐腐蚀、耐磨、耐疲劳、摄热稳定性好、低电导等诸多优良特性，被广泛应用于防弹衣。其与钢铁材料相比具有较高的比强度和比模量，因此能量吸收能力远胜于钢铁材料，用于制作防弹衣或防弹头盔等个体防护装备时，质量较轻，舒适性强，使用者的活动能力不会受到限制。
芳纶纤维被广泛应用于防弹衣，这就对在由芳纶纤维制成防弹衣过程中所使用的作为纤维定型和单向纤维复合用的聚合物粘接剂提出了很高的要求。现有的粘接剂存在定型性差、纤维易散落、模量低、粘合强度低、韧性差等问题，严重影响了芳纶纤维防弹衣的使用性能。
由此可见，开发一种性定型性好、粘合性强、模量大、韧性高，同时具备热压可活化性的芳纶纤维防弹衣聚合物粘接剂，亟待解决。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明的目的是提供一种芳纶纤维防弹衣聚合物粘接剂及其制备方法，本发明制备的芳纶纤维防弹衣聚合物粘接剂定型性好、粘合性强、模量大、韧性高、热压可活化，具有优异的抗冲击，耐疲劳，耐老化，耐磨，耐高温等性能。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种芳纶纤维防弹衣聚合物粘接剂，其所包含的各组分和各组分所占的重量份为：预乳化液69～86重量份、聚乙烯醇1～2重量份、丙烯酸0.5～1重量份、丙烯酰胺0.2～0.5重量份、乳化剂0.05～0.1重量份、过硫酸铵0.31～0.85重量份、氢氧化钠0.2～0.5重量份、去离子水15.3～31重量份、碱溶液0.1～0.5重量份、消泡剂0.1～1重量份。
其中，所述预乳化液所包含的各组分和各组分所占的重量份为：马来酸二丁酯20～30重量份、醋酸乙烯酯50～60重量份、丙烯酸0.5～1重量份、附着力单体0.5～1重量份、乳化剂0.5～1重量份、去离子水10～20重量份。
所述预乳化液的制备方法为：
S01、称取去离子水，将乳化剂溶解于其中，加入预乳化釜内开动搅拌器搅拌均匀；
S02、将马来酸二丁酯加入到单体滴加槽中，以一定的流量匀速加入到预乳化釜内；
S03、待马来酸二丁酯滴完后，将醋酸乙烯酯加入到单体滴加槽中，以一定的流量匀速加入到预乳化釜内；
S04、将丙烯酸和附着力单体混合后，继续加入到单体滴加槽中滴加，滴加完毕后继续搅拌30～40分钟，得乳白色均匀乳化液；
S05、将所得乳化液装到指定容器中备用。
本发明还提供了一种芳纶纤维防弹衣聚合物粘接剂的制备方法，其包括以下步骤：
S1、将称好的去离子水打入反应釜内，加入聚乙烯醇，升温至90℃，保温1.5～2.5，搅拌至完全溶解；
S2、降温至60℃，向反应釜内加入乳化剂，并加入丙烯酸和氢氧化钠溶液；
S3、升温至67℃，向反应釜内加入丙烯酰胺水溶液；
S4、升温至70℃，向反应釜内加入过硫酸铵水溶液；
S5、升温至80℃，向反应釜内加入预乳化液作为聚合的种子，此时反应开始，反应釜出现回流，待温度稳定至80℃后，继续保温50～60分钟；
S6、将反应器温度升高至82℃，同步滴加预乳化液和过硫酸铵水溶液，过硫酸铵水溶液分次平均间歇补加，每半个小时补加一次，约4小时补加完毕；
S7、将剩余预乳化液加入单体滴加槽开始滴加，控制在6～7小时内滴完，滴加完毕后，保温半小时；
S9、使反应器保温为82℃，加入后处理过硫酸铵水溶液,搅拌1小时，保温结束后冷却到60℃以下，用碱溶液调节体系的pH值至7；
S10、冷却降温、加入消泡剂，继续搅拌半小时后，冷却至50℃以下，以100～300目过滤出料。
优选的方案，步骤S2所述氢氧化钠溶液是在氢氧化钠中添加2倍的水溶解而得。
进一步优选的方案，步骤S3所述丙烯酰胺水溶液是丙烯酰胺与去离子水溶解而得，其中，丙烯酰胺与去离子水的重量百分比为1.5：10。
更进一步优选的方案，步骤S4所述过硫酸铵水溶液是过硫酸铵与去离子水溶解而得，其中，过硫酸铵与去离子水的重量百分比为0.36：16。
其所包含的各组分所占的重量份为：预乳化液69～86重量份、聚乙烯醇1～2重量份、丙烯酸0.5～1重量份、丙烯酰胺0.2～0.5重量份、乳化剂0.05～0.1重量份、过硫酸铵0.31～0.85重量份、氢氧化钠0.2～0.5重量份、去离子水15.3～31重量份、碱溶液0.1～0.5重量份、消泡剂0.1～1重量份。
步骤S1所述保温时间优选2小时。
通过采用以上技术方案，本发明一种芳纶纤维防弹衣聚合物粘接剂及其制备方法与现有技术相比，其有益效果为：
1、本发明通过采用特殊的配方及工艺，所制备的芳纶纤维防弹衣聚合物粘接剂定型性好、粘合性强、模量大、韧性高、热压可活化，具有优异的抗冲击，耐疲劳，耐老化，耐磨，耐高温等性能。
2、本发明经步枪打靶测试，性能优异、产品安全环保，是高性能绿色军用材料的理想产品。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实例，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
制得本发明一种芳纶纤维防弹衣聚合物粘接剂的方法为：
实施例一
首先，制备预乳化液的步骤为：
1、称取10kg的去离子水，将0.5kg的乳化剂溶解于其中，加入预乳化釜内开动搅拌器。
2、将20kg的马来酸二丁酯加入到单体滴加槽中，以一定的流量匀速加到预乳化釜内。
3、待上一个料滴完，以同样的方式滴入50kg的醋酸乙烯酯。
4、将0.5kg丙烯酸和0.5kg附着力单体混合后，继续滴加，所有单体滴加完毕后继续搅拌30～40min，得乳白色均匀乳化液。
5、将所得乳化液装到指定容器中备用。
其次，制备本发明一种芳纶纤维防弹衣聚合物粘接剂的步骤为：
1、将称好的去离子水打入釜内，加入1kg的聚乙烯醇，升温到90℃，保温2小时左右搅拌至完全溶解。
2、降温到60℃，加入0.05kg的乳化剂，加入0.5kg的丙烯酸和氢氧化钠溶液（氢氧化钠0.2kg+0.4kg去离子水）。
3、升温至67℃加入丙烯酰胺水溶液（0.2kg溶于1.3kg去离子水）。
4、升温到70℃度加入过硫酸铵水溶液（0.2kg溶于8.9kg去离子水），继续升温到80℃。
5、80℃度时加入1kg的预乳化液作为聚合的种子，此时反应开始。反应釜出现回流，等温度稳定后，继续保温50-60分钟。
6、保温结束后，维持反应器温度在82℃左右，同步滴加3kg的预乳化液和引发剂过硫酸铵水溶液（0.1kg溶于4.45kg去离子水）。
7、引发剂过硫酸铵水溶液分次平均间歇补加，每半个小时补加一次，约4小时补加完毕。
8、将65kg的预乳化液加入单体滴加槽，开始滴加，控制滴加速度，约6-7小时滴完。滴加完毕后，保温约半小时。
9、82℃保温，加入后处理引发剂硫酸铵水溶液（0.01kg溶于0.445kg去离子水）搅拌1小时，保温结束后冷却到60℃以下，用0.1kg碱溶液调节体系pH至7。
10、冷却降温、加入0.1kg消泡剂，继续搅拌半小时后50℃以下100~300目过滤出料。
实施例二
首先，制备预乳化液的步骤为：
1、称取20kg的去离子水，将1kg的乳化剂溶解于其中，加入预乳化釜内开动搅拌器。
2、将30kg的马来酸二丁酯加入到单体滴加槽中，以一定的流量匀速加到预乳化釜内。
3、待上一个料滴完，以同样的方式滴入60kg的醋酸乙烯酯。
4、将1kg丙烯酸和1kg附着力单体混合后，继续滴加，所有单体滴加完毕后继续搅拌30～40min，得乳白色均匀乳化液。
5、将所得乳化液装到指定容器中备用。
其次，制备本发明一种芳纶纤维防弹衣聚合物粘接剂的步骤为：
1、将称好的去离子水打入釜内，加入2kg的聚乙烯醇，升温到90℃，保温2小时左右搅拌至完全溶解。
2、降温到60℃，加入0.1kg的乳化剂，加入1kg的丙烯酸和氢氧化钠溶液（氢氧化钠0.5kg+1kg去离子水）。
3、升温至67℃加入丙烯酰胺水溶液（0.5kg溶于3.3kg去离子水）。
4、升温到70℃度加入过硫酸铵水溶液（0.5kg溶于26.6kg去离子水），继续升温到80℃。
5、80℃度时加入1.5kg的预乳化液作为聚合的种子，此时反应开始。反应釜出现回流，等温度稳定后，继续保温50-60分钟。
6、保温结束后，维持反应器温度在82℃左右，同步滴加4.5kg的预乳化液和引发剂过硫酸铵水溶液（0.3kg溶于13.35kg去离子水）。
7、引发剂过硫酸铵水溶液分次平均间歇补加，每半个小时补加一次，约4小时补加完毕。
8、将80kg的预乳化液加入单体滴加槽，开始滴加，控制滴加速度，约6-7小时滴完。滴加完毕后，保温约半小时。
9、82℃保温，加入后处理引发剂硫酸铵水溶液（0.05kg溶于2.225kg去离子水）搅拌1小时，保温结束后冷却到60℃以下，用0.5kg碱溶液调节体系pH至7。
10、冷却降温、加入1kg消泡剂，继续搅拌半小时后50℃以下100~300目过滤出料。
实施例三
首先，制备预乳化液的步骤为：
1、称取15.23kg的去离子水，将0.78kg的乳化剂溶解于其中，加入预乳化釜内开动搅拌器。
2、将24.37kg的马来酸二丁酯加入到单体滴加槽中，以一定的流量匀速加到预乳化釜内。
3、待上一个料滴完，以同样的方式滴入57.88kg的醋酸乙烯酯。
4、将0.91kg丙烯酸和0.82kg附着力单体混合后，继续滴加，所有单体滴加完毕后继续搅拌30～40min，得乳白色均匀乳化液。
5、将所得乳化液装到指定容器中备用。
其次，制备本发明一种芳纶纤维防弹衣聚合物粘接剂的步骤为：
1、将称好的去离子水打入釜内，加入1.15kg的聚乙烯醇，升温到90℃，保温2小时左右搅拌至完全溶解。
2、降温到60℃，加入0.08kg的乳化剂，加入0.69kg的丙烯酸和氢氧化钠溶液（氢氧化钠0.46kg+0.92kg去离子水）。
3、升温至67℃加入丙烯酰胺水溶液（0.35kg溶于2.3kg去离子水）。
4、升温到70℃度加入过硫酸铵水溶液（0.36kg溶于16.02kg去离子水），继续升温到80℃。
5、80℃度时加入1.265kg的预乳化液作为聚合的种子，此时反应开始。反应釜出现回流，等温度稳定后，继续保温50-60分钟。
6、保温结束后，维持反应器温度在82℃左右，同步滴加3.795kg的预乳化液和引发剂过硫酸铵水溶液（0.21kg溶于9.345kg去离子水）。
7、引发剂过硫酸铵水溶液分次平均间歇补加，每半个小时补加一次，约4小时补加完毕。
8、将70.47kg的预乳化液加入单体滴加槽，开始滴加，控制滴加速度，约6-7小时滴完。滴加完毕后，保温约半小时。
9、82℃保温，加入后处理引发剂硫酸铵水溶液（0.02kg溶于0.89kg去离子水）搅拌1小时，保温结束后冷却到60℃以下，用0.12kg碱溶液调节体系pH至7。
10、冷却降温、加入0.23kg消泡剂，继续搅拌半小时后50℃以下100~300目过滤出料。
上述的具体实施方式只是示例性的，是为了更好地使本领域技术人员能够理解本专利，不能理解为是对本专利包括范围的限制；只要是根据本专利所揭示精神的所作的任何等同变更或修饰，均落入本专利包括的范围。

Claims (9)

1.一种芳纶纤维防弹衣聚合物粘接剂，其特征在于，其所包含的各组分和各组分所占的重量份为：预乳化液69～86重量份、聚乙烯醇1～2重量份、丙烯酸0.5～1重量份、丙烯酰胺0.2～0.5重量份、乳化剂0.05～0.1重量份、过硫酸铵0.31～0.85重量份、氢氧化钠0.2～0.5重量份、去离子水15.3～31重量份、碱溶液0.1～0.5重量份、消泡剂0.1～1重量份。
2.根据权利要求1所述的一种芳纶纤维防弹衣聚合物粘接剂，其特征在于，所述预乳化液所包含的各组分和各组分所占的重量份为：马来酸二丁酯20～30重量份、醋酸乙烯酯50～60重量份、丙烯酸0.5～1重量份、附着力单体0.5～1重量份、乳化剂0.5～1重量份、去离子水10～20重量份。
3.根据权利要求2所述的一种芳纶纤维防弹衣聚合物粘接剂，其特征在于，所述预乳化液的制备方法为：
S01、称取去离子水，将乳化剂溶解于其中，加入预乳化釜内开动搅拌器搅拌均匀；
S02、将马来酸二丁酯加入到单体滴加槽中，以一定的流量匀速加入到预乳化釜内；
S03、待马来酸二丁酯滴完后，将醋酸乙烯酯加入到单体滴加槽中，以一定的流量匀速加入到预乳化釜内；
S04、将丙烯酸和附着力单体混合后，继续加入到单体滴加槽中滴加，滴加完毕后继续搅拌30～40分钟，得乳白色均匀乳化液；
S05、将所得乳化液装到指定容器中备用。
4.一种芳纶纤维防弹衣聚合物粘接剂的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：
S1、将称好的去离子水打入反应釜内，加入聚乙烯醇，升温至90℃，保温1.5～2.5小时，搅拌至完全溶解；
S2、降温至60℃，向反应釜内加入乳化剂，并加入丙烯酸和氢氧化钠溶液；
S3、升温至67℃，向反应釜内加入丙烯酰胺水溶液；
S4、升温至70℃，向反应釜内加入过硫酸铵水溶液；
S5、升温至80℃，向反应釜内加入预乳化液作为聚合的种子，此时反应开始，反应釜出现回流，待温度稳定至80℃后，继续保温50～60分钟；
S6、将反应器温度升高至82℃，同步滴加预乳化液和过硫酸铵水溶液，过硫酸铵水溶液分次平均间歇补加，每半个小时补加一次，约4小时补加完毕；
S7、将剩余预乳化液加入单体滴加槽开始滴加，控制在6～7小时内滴完，滴加完毕后，保温半小时；
S9、使反应器保温为82℃，加入后处理过硫酸铵水溶液,搅拌1小时，保温结束后冷却到60℃以下，用碱溶液调节体系的pH值至7；
S10、冷却降温、加入消泡剂，继续搅拌半小时后，冷却至50℃以下，以100～300目过滤出料。
5.根据权利要求4所述的一种芳纶纤维防弹衣聚合物粘接剂的制备方法，其特征在于，步骤S2所述氢氧化钠溶液是在氢氧化钠中添加2倍的水溶解而得。
6.根据权利要求4所述的一种芳纶纤维防弹衣聚合物粘接剂的制备方法，其特征在于，步骤S3所述丙烯酰胺水溶液是丙烯酰胺与去离子水溶解而得，其中，丙烯酰胺与去离子水的重量百分比为1.5：10。
7.根据权利要求4所述的一种芳纶纤维防弹衣聚合物粘接剂的制备方法，其特征在于，步骤S4所述过硫酸铵水溶液是过硫酸铵与去离子水溶解而得，其中，过硫酸铵与去离子水的重量百分比为0.36：16。
8.根据权利要求4所述的一种芳纶纤维防弹衣聚合物粘接剂的制备方法，其特征在于，其所包含的各组分所占的重量份为：预乳化液69～86重量份、聚乙烯醇1～2重量份、丙烯酸0.5～1重量份、丙烯酰胺0.2～0.5重量份、乳化剂0.05～0.1重量份、过硫酸铵0.31～0.85重量份、氢氧化钠0.2～0.5重量份、去离子水15.3～31重量份、碱溶液0.1～0.5重量份、消泡剂0.1～1重量份。
9.根据权利要求4所述的一种芳纶纤维防弹衣聚合物粘接剂的制备方法，其特征在于，步骤S1所述保温时间为2小时。
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