一种超高分子量聚乙烯纤维软质防刺材料及其制备方法与流程

1.本发明涉及防刺材料技术领域，具体为一种超高分子量聚乙烯纤维软质防刺材料及其制备方法。


背景技术：

2.超高分子量聚乙烯纤维，又称高强高模聚乙烯纤维，是目前世界上比强度和比模量最高的纤维，由分子量在100万～500万的聚乙烯所纺出的纤维，由于超高分子量聚乙烯纤维具有众多的优异特性，它在高性能纤维市场上，包括从海上油田的系泊绳到高性能轻质复合材料方面均显示出极大的优势，在现代化战争和航空、航天、海域防御装备等领域发挥着举足轻重的作用。
3.超高分子量聚乙烯纤维常用作防刺材料，现有的超高分子量聚乙烯纤维软质防刺材料在使用过程中抗磨损性能差，长时间使用后，磨损严重，大大降低了超高分子量聚乙烯纤维软质防刺材料的使用效果。


技术实现要素：

4.本发明目的是提供一种超高分子量聚乙烯纤维软质防刺材料及其制备方法，以解决现有技术中，超高分子量聚乙烯纤维软质防刺材料在使用过程中抗磨损性能差，长时间使用后，磨损严重的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种超高分子量聚乙烯纤维软质防刺材料的制备方法，包括以下步骤：
6.步骤(1)，水杨醛缩三苯胺二胺席夫碱的制备：
7.称取0.2mol的三苯胺二胺和0.4mol的水杨醛加入至三口烧瓶中，并加入磁力搅拌子，再量取60ml的无水乙醇加入至三口烧瓶中，将三口烧瓶固定在磁力搅拌器上，室温下搅拌15min，然后将三口烧瓶移至油浴锅中，组装冷凝回流装置，氮气保护下进行加热回流，待反应结束后，进行重结晶，得到水杨醛缩三苯胺二胺席夫碱；
8.其中，水杨醛缩三苯胺二胺席夫碱的分子式如下：
[0009][0010]
步骤(2)三苯胺二胺铜络合物的制备：
[0011]
取0.15mol的水杨醛缩三苯胺二胺席夫碱和0.15mol的醋酸铜加入至三口烧瓶中，再量取50ml的无水乙醇加入至三口烧瓶中，然后加入磁力搅拌子，移至油浴锅中，组装冷凝
回流装置，氮气保护下进行加热回流，待反应结束后，减压抽滤，以无水乙醇对滤饼冲洗两次，然后真空干燥，得到三苯胺二胺铜络合物；
[0012]
其中，三苯胺二胺铜络合物的分子式如下：
[0013][0014]
步骤(3)，超高分子量聚乙烯的改性：
[0015]
取乙烯基硅氧烷、三苯胺二胺铜络合物、石墨、碳纤维、炭黑、高岭土和粉煤灰，以无水乙醇进行润湿搅拌，待无水乙醇风干后，得到混合填料，将混合填料与超高分子量聚乙烯以一定比例进行混合搅拌，对超高分子量聚乙烯进行改性，制得超高分子量聚乙烯纤维软质防刺材料。
[0016]
优选的，所述步骤(1)中加热回流的温度为85℃，加热回流时间为保持恒温加热2.5h。
[0017]
优选的，所述步骤(1)中重结晶的步骤为：
[0018]
反应结束冷却至室温后，向三口烧瓶中加入20ml无水乙醇，静置过夜，然后过滤，以石油醚为清洗液清洗三次，最后用无水乙醇重结晶三次，得到水杨醛缩三苯胺二胺席夫碱。
[0019]
优选的，所述步骤(2)中加热回流的温度为85℃，加热回流时间为保持恒温加热2h。
[0020]
优选的，所述步骤(3)中混合填料中各成分的含量，以质量份数计，各组成成分的含量如下：
[0021]
乙烯基硅氧烷0.2～0.6份、三苯胺二胺铜络合物2.2～2.7份、石墨1.5～2.7份、碳纤维2.3～3.5份、炭黑0.8～1.3份、高岭土1～1.6份、粉煤灰1.6～2.5份。
[0022]
优选的，所述步骤(3)中混合填料和超高分子量聚乙烯的含量比为3:25。
[0023]
一种超高分子量聚乙烯纤维软质防刺材料，包括以下组成成分：
[0024]
乙烯基硅氧烷、三苯胺二胺铜络合物、石墨、碳纤维、炭黑、高岭土、粉煤灰和超高分子量聚乙烯。
[0025]
本发明至少具备以下有益效果：
[0026]
(1)本发明提供的一种超高分子量聚乙烯纤维软质防刺材料及其制备方法，通过水杨醛与三苯胺二胺反应制备水杨醛缩三苯胺二胺席夫碱，然后与醋酸铜反应制备三苯胺二胺铜络合物，对超高分子量聚乙烯纤维软质防刺材料的抗磨损性能进行改性，显著减少了磨损量，大大改善了超高分子量聚乙烯纤维软质防刺材料的抗磨损性能；
[0027]
(2)本发明提供的一种超高分子量聚乙烯纤维软质防刺材料及其制备方法，通过取乙烯基硅氧烷、石墨、碳纤维、炭黑、高岭土和粉煤灰，以无水乙醇与三苯胺二胺铜络合物
一起进行润湿搅拌，待无水乙醇风干后，得到混合填料，将混合填料与超高分子量聚乙烯以一定比例进行混合搅拌，对超高分子量聚乙烯进行改性，增强了超高分子量聚乙烯纤维软质防刺材料的硬度和强度，大大提高了超高分子量聚乙烯纤维软质防刺材料的使用效果。
附图说明
[0028]
图1为本发明中水杨醛缩三苯胺二胺席夫碱的反应路线图；
[0029]
图2为本发明中三苯胺二胺铜络合物的反应路线图。
具体实施方式
[0030]
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0031]
实施例
[0032]
一种超高分子量聚乙烯纤维软质防刺材料，其特征在于，包括以下组成成分：
[0033]
乙烯基硅氧烷、三苯胺二胺铜络合物、石墨、碳纤维、炭黑、高岭土、粉煤灰和超高分子量聚乙烯。
[0034]
一种超高分子量聚乙烯纤维软质防刺材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0035]
步骤(1)，水杨醛缩三苯胺二胺席夫碱的制备：
[0036]
称取0.2mol的三苯胺二胺和0.4mol的水杨醛加入至三口烧瓶中，并加入磁力搅拌子，再量取60ml的无水乙醇加入至三口烧瓶中，将三口烧瓶固定在磁力搅拌器上，室温下搅拌15min，然后将三口烧瓶移至油浴锅中，组装冷凝回流装置，氮气保护下，在17min内升温至85℃，然后保持恒温进行加热回流，回流反应2.5h，反应结束冷却至室温后，向三口烧瓶中加入20ml无水乙醇，在磁力搅拌器上搅拌15min，静置过夜，析出结晶，过滤，以石油醚为清洗液对过滤后的结晶清洗三次，最后用无水乙醇重结晶三次，得到水杨醛缩三苯胺二胺席夫碱，水杨醛缩三苯胺二胺席夫碱的分子式如下：
[0037][0038]
步骤(2)三苯胺二胺铜络合物的制备：
[0039]
取0.15mol的水杨醛缩三苯胺二胺席夫碱和0.15mol的醋酸铜加入至三口烧瓶中，再量取50ml的无水乙醇加入至三口烧瓶中，然后加入磁力搅拌子，移至油浴锅中，组装冷凝回流装置，氮气保护下，在17min内升温至85℃，然后保持恒温进行加热回流，回流反应2h，
待反应结束后，减压抽滤，以无水乙醇对滤饼冲洗两次，然后将滤饼放置在40℃的真空干燥箱中，真空干燥12h，得到三苯胺二胺铜络合物，三苯胺二胺铜络合物的分子式如下：
[0040][0041]
步骤(3)，超高分子量聚乙烯的改性：
[0042]
取乙烯基硅氧烷、三苯胺二胺铜络合物、石墨、碳纤维、炭黑、高岭土和粉煤灰，以无水乙醇进行润湿搅拌，待无水乙醇风干后，得到混合填料，将混合填料与超高分子量聚乙烯以一定比例进行混合搅拌，对超高分子量聚乙烯进行改性，制得超高分子量聚乙烯纤维软质防刺材料。
[0043]
其中，以质量份数计，各实施例中超高分子量聚乙烯纤维软质防刺材料中各组成成分的含量如下表所示：
[0044][0045]
以上实施例提供的一种超高分子量聚乙烯纤维软质防刺材料及其制备方法所得到的产品，具有优良的抗切割和耐冲击性能，大大提高了超高分子量聚乙烯的防刺性能。
[0046]
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明
内。
[0047]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。