一种冲击吸能纤维及其制备方法与应用与流程

1.本技术属于高分子改性材料技术领域，尤其涉及一种冲击吸能纤维及其制备方法与应用。


背景技术：

2.吸能材料由于其优异的抗冲击和缓冲性能，越来越受到运动防护、鞋材减震、军警防护、工业防护、包装运输等市场的青睐。目前比较受欢迎的智能吸能材料一般采用聚硼硅氧烷(pbs)发泡聚氨酯(pu)弹性体材料、微孔发泡pu材料、热塑性弹性体改性材料以及改性橡胶等材料体系。部分材料通过模压、注塑的方式成型，可以制作异形件或者片材，部分通过连续化的涂布等技术制作成成卷的卷材，方便后续的复合、裁切或者热压成型。上述材料的生产制备、使用工艺均在一定程度门槛，比如采用模具成型的工艺需要针对不同的形状的产品，制作相应的模具，而制作连续卷材的设备一次性投入较大，投资门槛高。
3.此外，目前吸能材料制备方法复杂，需要经过模具成型或连续化产线成型，设备投入成本高；不利于广泛生产；并且，目前得到的吸能材料产品由于制备方法的限制，导致其应用形式相对比较单一，一般通过一般多层复合，物理共混等方式实现，无法较好地进行多领域的应用。


技术实现要素：

4.本技术的目的在于提供一种冲击吸能纤维及其制备方法与应用，旨在解决现有技术中冲击吸能纤维性质较差、制备工艺复杂的问题。
5.为实现上述申请目的，本技术采用的技术方案如下：
6.第一方面，本技术提供一种冲击吸能纤维，冲击吸能纤维的原材料包括如下重量份数的下列组分：
[0007][0008]
第二方面，本技术提供一种冲击吸能纤维的制备方法，包括如下步骤：
[0009]
根据冲击吸能纤维提供原材料，
[0010]
将具有阻尼性能的热塑性弹性体、改性组分、白油、光稳定剂、抗氧化剂、润滑剂进行混合处理，得到第一混合物；
[0011]
将第一混合物进行熔融纺丝处理得到挤出物，对挤出物进行冷却及后处理，得到冲击吸能纤维。
[0012]
第三方面，本技术提供一种由冲击吸能纤维制备得到的保护器具在运动防护、劳保防护、军警防护、工业减震领域的应用。
[0013]
本技术第一方面提供的冲击吸能纤维材料，以具有阻尼性能的热塑性弹性体作为主要组分，添加改性组分以调节纤维的加工性能、纤维性能、吸能性能等，主要组分和改性组分里若含有少量双键，双键可在电子束辐射、高温下发生交联，进一步控制得到的纤维材料具有较高的强度，柔韧性，耐油的优异的性能；并且协同白油、光稳定剂、抗氧化剂、润滑剂其他组分，进一步极大提高了纤维材料的冲击吸能性质，能够具有较高的抗冲击、抗震动以及吸音等特点，并确保得到的冲击吸能纤维材料具有透气性好、柔软舒适、可塑性高的特性。
[0014]
本技术第二方面提供的冲击吸能纤维的制备方法，该制备方法简单高效，仅需要将各原料进行混合，并通过熔融纺丝的方法进行处理，即可制备得到冲击吸能纤维，设备投入低，生产效率高，方法简单，制备高效，有利于连续化生产并且工业化应用。
[0015]
本技术第三方面提供的由冲击吸能纤维制备得到的保护器具在运动防护、劳保防护、军警防护、工业减震领域的应用，基于提供的冲击吸能纤维材料具有透气性好、柔软舒适、可塑性高的优点，其制备得到的保护器具具备一定的透气性、延展性、抗张强度、撕裂强度等性能，可以在更轻，更薄的条件下，达到抗冲击防护性能的要求，应用范围广泛。
附图说明
[0016]
为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]
图1是本技术实施例提供的冲击吸能纤维产品示意图。
具体实施方式
[0018]
为了使本技术要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
[0019]
本技术中，术语“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b的情况。其中a，b可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
[0020]
本技术中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，“a,b,或c中的至少一项(个)”，或，“a,b,和c中的至少一项(个)”，均可以表示：a,b,c,a-b(即a和b),a-c,b-c,或a-b-c，其中a,b,c分别可以是单个，也可以是多个。
[0021]
应理解，在本技术的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，部分或全部步骤可以并行执行或先后执行，各过程的执行顺序应以其功能和内
在逻辑确定，而不应对本技术实施例的实施过程构成任何限定。
[0022]
在本技术实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本技术。在本技术实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
[0023]
本技术实施例说明书中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本技术实施例说明书相关组分的含量按比例放大或缩小均在本技术实施例说明书公开的范围之内。具体地，本技术实施例说明书中的质量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。
[0024]
术语“第一“、“第二”仅用于描述目的，用来将目的如物质彼此区分开，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。例如，在不脱离本技术实施例范围的情况下，第一xx也可以被称为第二xx，类似地，第二xx也可以被称为第一xx。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
[0025]
本技术实施例第一方面提供一种冲击吸能纤维，冲击吸能纤维的原材料包括如下重量份数的下列组分：
[0026][0027][0028]
本技术实施例第一方面提供的冲击吸能纤维材料，以具有阻尼性能的热塑性弹性体作为主要组分，添加改性组分以调节纤维的加工性能、纤维性能、吸能性能等，主要组分和改性组分里若含有少量双键，双键可在电子束辐射、高温下发生交联，进一步控制得到的纤维材料具有较高的强度，柔韧性，耐油的优异的性能；并且协同白油、光稳定剂、抗氧化剂、润滑剂其他组分，进一步极大提高了纤维材料的冲击吸能性质，能够具有较高的抗冲击、抗震动以及吸音等特点，并确保得到的冲击吸能纤维材料具有透气性好、柔软舒适、可塑性高的特性。
[0029]
具体的，冲击吸能纤维的原材料包括30～80份具有阻尼性能的热塑性弹性体。在一些实施例中，具有阻尼性能的热塑性弹性体在-40至40℃的温度区间内存在阻尼因子峰值，峰值不小于0.5。
[0030]
在一些实施例中，具有阻尼性能的热塑性弹性体选自软段结构中含有20-100％的大体积侧基的链段的苯乙烯三嵌段共聚物。
[0031]
在一些实施例中，苯乙烯三嵌段共聚物包括苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯三嵌段共聚物sis，氢化苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯三嵌段共聚物seps，氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物sebs中的任意一种或几种。
[0032]
在一些具体实施例中，苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯三嵌段共聚物sis选自日本可乐
丽hybrar 5127，日本可乐丽hybrar 5125的产品进行使用。
[0033]
在一些具体实施例中，氢化苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯三嵌段共聚物seps选自日本可乐丽hybrar 7125f、7311f，巴陵石化4053的产品进行使用。
[0034]
在一些具体实施例中，氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物sebs选自日本旭化成s1605，s1609的产品进行使用。
[0035]
在一些具体实施例中，具有阻尼性能的热塑性弹性体的添加份数选自30份、40份、50份、60份、70份、80份。
[0036]
具体的，冲击吸能纤维包括5～40份改性组分。添加改性组分以调节纤维的加工性能、纤维性能、吸能性能等，主要组分和改性组分里若含有少量双键，双键可在电子束辐射、高温下发生交联，进一步控制得到的纤维材料具有较高的强度，柔韧性，耐油的优异的性能。
[0037]
在一些实施例中，改性组分选自聚丙烯、普通的热塑性弹性体中的任意一种或几种。
[0038]
在一些实施例中，聚丙烯选自上海石化pp t300、y2600t中的至少一种。
[0039]
在一些实施例中，普通的热塑性弹性体选自但不限于普通的氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物sebs。
[0040]
在一些实施例中，普通的氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物sebs选自李长荣sebs 7551、巴陵石化yh-688中的至少一种，邵氏硬度为40-90a。
[0041]
具体的，冲击吸能纤维包括5～15份白油，提供白油能够提高纤维的增塑效果。在一些具体实施例中，冲击吸能纤维中，白油的添加份数选自5份、10份、15份。
[0042]
在一些实施例中，白油包括10#白油、15#白油、26#白油中的至少一种。
[0043]
具体的，冲击吸能纤维包括0.05～1份光稳定剂，添加光稳定剂，能够较好屏蔽或吸收紫外线的能量，猝灭单线态氧及将氢过氧化物分解成非活性物质等功能，使高分子聚合物在光的辐射下，能排除或减缓光化学反应可能性，阻止或延迟光老化的过程，从而冲击吸能纤维使用寿命。
[0044]
在一些具体实施例中，冲击吸能纤维中，光稳定剂的添加份数选自0.05份、0.1份、0.15份、0.2份、0.25份、0.3份、0.35份、0.4份、0.45份、0.5份、0.55份、0.6份、0.65份、0.7份、0.75份、0.8份、0.85份、0.9份、0.95份、1份。
[0045]
在一些实施例中，光稳定剂包括苯并三唑类化合物、二苯甲酮类化合物、受阻胺类化合物中的至少一种。
[0046]
具体的，冲击吸能纤维包括0.05～1份抗氧化剂，添加抗氧化剂可以阻止氧气对嵌段共聚物的氧化，避免生成杂质，不利于纤维材料的制备。
[0047]
在一些具体实施例中，冲击吸能纤维中，抗氧化剂的添加份数选自0.05份、0.1份、0.15份、0.2份、0.25份、0.3份、0.35份、0.4份、0.45份、0.5份、0.55份、0.6份、0.65份、0.7份、0.75份、0.8份、0.85份、0.9份、0.95份、1份。
[0048]
在一些实施例，抗氧化剂包括受阻酚类抗氧化剂、芳香胺抗氧化剂、硫代酯类抗氧化剂中的至少一种。
[0049]
具体的，冲击吸能纤维包括0.1～10份润滑剂，添加润滑剂可以有利于提高材料的柔软舒适性。
[0050]
在一些具体实施例中，冲击吸能纤维中，润滑剂的添加份数选自0.1份、0.2份、0.3份、0.4份、0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份、1份。
[0051]
在一些实施例中，冲击吸能纤维为连续化纤维，直径为20～50微米，硬度为邵氏40-90a。该冲击吸能纤维在使用过程中，可以通过纱线混编、纤维多层编织的方式，结合其他功能，使用方式灵活，有利于广泛应用。
[0052]
本技术实施例第二方面提供一种冲击吸能纤维的制备方法，包括如下步骤：
[0053]
s01.根据冲击吸能纤维提供原材料，
[0054]
s02.将具有阻尼性能的热塑性弹性体、改性组分、白油、光稳定剂、抗氧化剂、润滑剂进行混合处理，得到第一混合物；
[0055]
s03.将第一混合物进行熔融纺丝处理得到挤出物，对挤出物进行冷却及后处理，得到冲击吸能纤维。
[0056]
本技术第二方面提供的冲击吸能纤维的制备方法，该制备方法简单高效，仅需要将各原料进行混合，并通过熔融纺丝的方法进行处理，即可制备得到冲击吸能纤维，设备投入低，生产效率高，方法简单，制备高效，有利于连续化生产并且工业化应用。
[0057]
步骤s01中，根据冲击吸能纤维提供原材料，其中，冲击吸能纤维的原材料如上文所论述，种类及添加份数与上文一致，为了节约篇幅，此处不再进行赘述。
[0058]
步骤s02中，将具有阻尼性能的热塑性弹性体、改性组分、白油、光稳定剂、抗氧化剂、润滑剂进行混合处理，得到第一混合物。其中，混合处理的目的是为了确保各组分混合均匀，包括但不限于采用搅拌的方式。
[0059]
步骤s03中，将第一混合物进行熔融纺丝处理得到挤出物，对挤出物进行冷却及后处理，得到冲击吸能纤维。
[0060]
在一些实施例中，将第一混合物进行熔融纺丝处理得到挤出物的步骤中，包括：采用单螺杆挤出机，用计量泵精确控制熔体挤出量进行熔融纺丝处理，其中，机头加热温度为175～185℃，螺杆转速为250～400rpm，主喂料速率为180～300m/s；第一加热温度为175～185℃，第二加热温度位195～205℃，第三加热温度为205～215℃。控制熔融纺丝处理的条件，确保能够一步法得到挤出物，设备投入低，生产效率高，方法简单，制备高效，切确保得到的纤维为连续化纤维。
[0061]
本技术实施例第三方面提供一种冲击吸能纤维制备得到的保护器具在运动防护、劳保防护、军警防护、工业减震领域的应用。
[0062]
本技术第三方面提供的由冲击吸能纤维制备得到的保护器具在运动防护、劳保防护、军警防护、工业减震领域的应用，基于提供的冲击吸能纤维材料具有透气性好、柔软舒适、可塑性高的优点，其制备得到的保护器具具备一定的透气性、延展性、抗张强度、撕裂强度等性能，可以在更轻，更薄的条件下，达到抗冲击防护性能的要求，应用范围广泛。
[0063]
下面结合具体实施例进行说明。
[0064]
实施例1
[0065]
一种冲击吸能纤维，冲击吸能纤维的原材料包括如下重量份数的下列组分：
[0066]
氢化苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯三嵌段共聚物seps 60份，选自可乐丽hybrar 7125f；
[0067]
氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物sebs 26份，选自李长荣sebs 7551；
[0068][0069][0070]
一种冲击吸能纤维的制备方法，包括如下步骤：
[0071]
根据实施例1提供的冲击吸能纤维提供原材料，
[0072]
将氢化苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯三嵌段共聚物seps、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物sebs、白油、光稳定剂、抗氧化剂、润滑剂进行混合处理，得到第一混合物；
[0073]
将第一混合物进行熔融纺丝处理得到挤出物，对挤出物进行冷却及后处理，得到冲击吸能纤维；其中，将第一混合物进行熔融纺丝处理得到挤出物的步骤中，包括：采用单螺杆挤出机，用计量泵精确控制熔体挤出量进行熔融纺丝处理，其中，机头加热温度为175℃，螺杆转速为250rpm，主喂料速率为180m/s；第一加热温度为175℃，第二加热温度位195℃，第三加热温度为205℃。
[0074]
实施例2
[0075]
一种冲击吸能纤维，冲击吸能纤维的原材料包括如下重量份数的下列组分：
[0076]
氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物60份，选自日本旭化成s1605；
[0077][0078]
一种冲击吸能纤维的制备方法，包括如下步骤：
[0079]
根据实施例2提供的冲击吸能纤维提供原材料，
[0080]
将氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物sebs、聚丙烯pp、白油、光稳定剂、抗氧化剂、润滑剂进行混合处理，得到第一混合物；
[0081]
将第一混合物进行熔融纺丝处理得到挤出物，对挤出物进行冷却及后处理，得到冲击吸能纤维；其中，将第一混合物进行熔融纺丝处理得到挤出物的步骤中，包括：采用单螺杆挤出机，用计量泵精确控制熔体挤出量进行熔融纺丝处理，其中，机头加热温度为1808℃，螺杆转速为300rpm，主喂料速率为250m/s；第一加热温度为180℃，第二加热温度位200℃，第三加热温度为210℃。
[0082]
实施例3
[0083]
一种冲击吸能纤维，冲击吸能纤维的原材料包括如下重量份数的下列组分：
[0084]
氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物sebs 60份，选自日本旭化成s1609；
[0085]
氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物sebs 15份，选自李长荣sebs 7551；
[0086][0087]
一种冲击吸能纤维的制备方法，包括如下步骤：
[0088]
根据实施例3提供的冲击吸能纤维提供原材料，
[0089]
将氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、苯乙烯-丁二烯二嵌段共聚物、氢化苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、白油、光稳定剂、抗氧化剂、润滑剂进行混合处理，得到第一混合物；
[0090]
将第一混合物进行熔融纺丝处理得到挤出物，对挤出物进行冷却及后处理，得到冲击吸能纤维；其中，将第一混合物进行熔融纺丝处理得到挤出物的步骤中，包括：采用单螺杆挤出机，用计量泵精确控制熔体挤出量进行熔融纺丝处理，其中，机头加热温度为185℃，螺杆转速为400rpm，主喂料速率为300m/s；第一加热温度为185℃，第二加热温度位205℃，第三加热温度为215℃。
[0091]
对比例1
[0092]
一种纤维，纤维的原材料包括如下重量份数的下列组分：
[0093]
氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物80份，选自李长荣sebs7551；
[0094][0095]
一种冲击吸能纤维的制备方法，包括如下步骤：
[0096]
根据对比例1提供的冲击吸能纤维提供原材料，
[0097]
将氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、白油、光稳定剂、抗氧化剂、润滑剂进行混合处理，得到第一混合物；
[0098]
将第一混合物进行熔融纺丝处理得到挤出物，对挤出物进行冷却及后处理，得到纤维；其中，将第一混合物进行熔融纺丝处理得到挤出物的步骤中，包括：采用单螺杆挤出机，用计量泵精确控制熔体挤出量进行熔融纺丝处理，其中，机头加热温度为185℃，螺杆转速为400rpm，主喂料速率为300m/s；第一加热温度为185℃，第二加热温度位205℃，第三加热温度为215℃。
[0099]
性质测试及结果分析
[0100]
对实施例1～3得到的冲击吸能纤维和对比例1得到的纤维的性质，并进行分析，
[0101]
将上述得到的纤维织成如图1所示的手掌样，并进行en1621-1冲击测试，结果见表1；如表1所示，实施例1～3得到的冲击吸能纤维与对比例1得到的冲击吸能纤维厚度一致，而最大穿透力不同，实施例1～3得到的冲击吸能纤维的最大穿透力分别为24.5kn、26.1kn、
22.3kn，对比例1得到的冲击吸能纤维的最大穿透力为32.6kn，可以看出，本技术提供的冲击吸能纤维材料能够较大程度吸收相应的冲击力，具有更好的吸能效果。
[0102]
表1
[0103][0104]
以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。