一种对用于生产无纬布的纤维丝的预处理方法

摘要

本案涉及一种对用于生产无纬布的纤维丝的预处理方法，包括：分别将纤维丝浸入第一活化液和第二活化液，将纤维丝置于紫外灯下处理，其中，第一活化液包括水、聚D-丙交酯、2-甲基-2-丁醇、2，4，6-三氟硝基苯、硅酸钾以及氟化锂；第二活化液包括水、聚L-丙交酯、2-溴乙酸、四氢呋喃、2，4-二叔丁基苯酚以及三氟甲磺酸铜。本案通过分别在低温、高温和紫外环境下将纤维丝浸入活化液中进行表面改性，使得纤维丝表面在各类恶劣环境下被轻度腐蚀后，能够附着上各类改性物质，以降低纤维丝的表面反应能，减小其表面应力和张力，使得纤维丝在生产无纬布被热压时，能够表现出优异的稳定性，从而可以明显提高制得的无纬布的抗冲击性能。

权利要求

1.一种对用于生产无纬布的纤维丝的预处理方法，其在无纬布生产前，对纤维丝进行预处理，包括以下步骤：步骤1)将纤维丝浸入第一活化液5～6分钟，随后在24～26℃下风干；

步骤2)将所述纤维丝浸入第二活化液5～6分钟；随后在24～26℃下风干；

步骤3)将所述纤维丝置于15W的紫外灯下处理10～12分钟，老化的同时使用牵引装置将所述纤维丝两端拉直，牵引装置提供的拉力为35～40N；

其中，所述第一活化液包括：

所述第二活化液包括：

在步骤1)中，所述第一活化液的温度控制在-1～1℃；

在步骤2)中，所述第二活化液的温度控制在37～38℃；

在步骤3)中，所述纤维丝所处的环境温度为0～5℃。

2.如权利要求1所述的对用于生产无纬布的纤维丝的预处理方法，其特征在于，所述聚D-丙交酯的数均分子量为150～180g/mol。

3.如权利要求1所述的对用于生产无纬布的纤维丝的预处理方法，其特征在于，所述聚L-丙交酯的数均分子量为180～200g/mol。

4.如权利要求1所述的对用于生产无纬布的纤维丝的预处理方法，其特征在于，所述第二活化液中还包括0.02～0.03重量份的2-乙酰基噻唑。

说明书

一种对用于生产无纬布的纤维丝的预处理方法

技术领域

[0001] 本发明涉及对高分子材料的改性，特别涉及一种对用于生产无纬布的纤维丝的预处理方法，尤其涉及一种对超高分子量聚乙烯纤维丝的预处理方法。

背景技术

[0002] 随着国防、航空航天、远洋作业以及各民用领域的发展，防护材料及增强复合材料的性能要求日益提高。其中，复合材料中使用的纤维丝有多种种类，不同的种类具有不同的优缺点。如：芳纶纤维无纬布柔软性好，但耐光、水及化学性能差；高强高模聚乙烯纤维无纬布质量轻，防护能力高，耐水、光及化学稳定性好，但不耐高温，断裂延伸大，弹击后的背凹较大。

[0003] 在现有技术中，对无纬布生产工艺的改进主要取决于两方面，一是对所用无纬布中胶黏剂进行开发，一是对纤维丝本身进行表面预处理改性，使得其张力可以在进行无纬布生产时得到有效控制。而纤维丝的预处理对整个无纬布的生产起至关重要的作用，如果预处理不当，则将严重影响无纬布的抗冲击性能和结构强度。因此，如何成熟地有效地对纤维丝进行预处理，成为无纬布制造领域亟待解决的难题。

发明内容

[0004] 针对现有技术的不足，本发明提供一种对用于生产无纬布的纤维丝的预处理方法，它用于在无纬布生产之前，对纤维丝，尤其是超高分子量的聚乙烯纤维丝进行表面改性，以达到控制纤维丝张力的目的，并可以有效提高制得的无纬布的抗冲击性能。

[0005] 本案的技术方案概述如下：

[0006] 一种对用于生产无纬布的纤维丝的预处理方法，其在无纬布生产前，对纤维丝进行预处理，包括以下步骤：

[0007] 步骤1)将纤维丝浸入第一活化液5～6分钟，随后在24～26℃下风干；

[0008] 步骤2)将所述纤维丝浸入第二活化液5～6分钟；随后在24～26℃下风干；

[0009] 步骤3)将所述纤维丝置于15W的紫外灯下处理10～12分钟，老化的同时使用牵引装置将所述纤维丝两端拉直，牵引装置提供的拉力为35～40N；

[0010] 其中，所述第一活化液包括：

[0011]

[0012] 所述第二活化液包括：

[0013]

[0014] 优选的是，所述的对用于生产无纬布的纤维丝的预处理方法，所述聚D-丙交酯的数均分子量为150～180g/mol。

[0015] 优选的是，所述的对用于生产无纬布的纤维丝的预处理方法，所述聚L-丙交酯的数均分子量为180～200g/mol。

[0016] 优选的是，所述的对用于生产无纬布的纤维丝的预处理方法，在步骤1)中，所述第一活化液的温度控制在-1～1℃。

[0017] 优选的是，所述的对用于生产无纬布的纤维丝的预处理方法，在步骤2)中，所述第二活化液的温度控制在37～38℃。

[0018] 优选的是，所述的对用于生产无纬布的纤维丝的预处理方法，在步骤3)中，所述纤维丝所处的环境温度为0～5℃。

[0019] 优选的是，所述的对用于生产无纬布的纤维丝的预处理方法，所述第二活化液中还包括0.02～0.03重量份的2-乙酰基噻唑。

[0020] 本发明的有益效果：通过分别在低温、高温和紫外环境下将纤维丝浸入活化液中进行表面改性，使得纤维丝表面在各类恶劣环境下被轻度腐蚀后，能够附着上各类改性物质，以降低纤维丝的表面反应能，减小其表面应力和张力，使得纤维丝在生产无纬布被热压时，能够表现出优异的稳定性，从而可以明显提高制得的无纬布的抗冲击性能。

具体实施方式

[0021] 下面对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

[0022] 作为本案一实施例的对用于生产无纬布的纤维丝的预处理方法，其在无纬布生产前，对纤维丝进行预处理，包括以下步骤：

[0023] 步骤1)将纤维丝浸入第一活化液5～6分钟，随后在24～26℃下风干；

[0024] 步骤2)将纤维丝浸入第二活化液5～6分钟；随后在24～26℃下风干；

[0025] 步骤3)将纤维丝置于15W的紫外灯下处理10～12分钟，紫外处理的同时使用牵引装置将纤维丝两端拉直，牵引装置提供的拉力为35～40N；紫外处理的目的是钝化纤维丝的内部应力，降低其被热压时的形变幅度，减小表面张力。采用牵引装置进行两端牵引的目的通过预先施加拉力，使得纤维丝产生抗疲劳性能，并使得其可形变幅度被降至最低。但牵引的拉力大小应被限制，过低的拉力无法达到预期的效果，过高的拉力又会严重降低纤维丝的结构韧性和强度，对制得的无纬布的耐冲击性能产生较大影响。

[0026] 其中，第一活化液包括：

[0027]

[0028] 第二活化液包括：

[0029]

[0030] 聚丙交酯有两种单体：D-丙交酯和L-丙交酯，由D-丙交酯聚合得到的是聚D-丙交酯，由L-丙交酯聚合得到的聚L-丙交酯。本案通过实验首次发现，聚D-丙交酯可以降低纤维丝的表面张力，且聚D-丙交酯与纤维丝的结合速率快，而聚L-丙交酯在降低纤维丝张力方面比聚D-丙交酯更好，虽然其与纤维丝的结合速率比聚D-丙交酯慢，但它与纤维丝的结合牢固程度要优于聚D-丙交酯。

[0031] 在第一活化液中，2-甲基-2-丁醇是一种针对纤维丝的张力抑制剂，它可以有效控制纤维丝张力对温度的敏感性，同时，它的存在还可以增加聚D-丙交酯在水中的溶解度，但丁醇、丙醇等其他醇类则无法产生这种效果。2，4，6-三氟硝基苯可以改善纤维丝的张力对压力的敏感度，以使得纤维丝在热压时不至于因张力过大而导致无纬布的抗冲击性能受到影响。硅酸钾和氟化锂是一种无机盐，它们共同存在时可协同降低纤维丝在热压时的形变幅度，同时，它们也可以通过改善纤维丝表面散热速率的方法来达到降低纤维丝张力变化的目的。

[0032] 在第二活化液中，2-溴乙酸可以贴合于纤维丝的表面，增加纤维丝的结构韧性和耐候性，但甲酸、乙酸、2-氯乙酸、2-氟乙酸及2-碘乙酸则无法产生这种效果；并且，2-溴乙酸与四氢呋喃结合后，可协同在纤维丝的表面产生刻蚀作用，在增加纤维丝表面粗糙度的同时，又对纤维丝表面进行有效改性，使新附着于纤维丝表面的添加剂可以更高效的抑制纤维丝在热压时的涨缩幅度，从而提高了制得的无纬布的耐冲击能力。当然，四氢呋喃还可同时增加聚L-丙交酯在水中的溶解度。但四氢呋喃难以被其他有机溶剂所取代，如丙酮、乙醇、乙醚、甲苯等常用的有机溶剂，它们与2-溴乙酸结合后无法在纤维丝表面产生刻蚀作用，它们的存在仅仅是一种溶剂，没有协效作用。2，4-二叔丁基苯酚和三氟甲磺酸铜可协同产生钝化作用，并提高纤维丝的耐高温和耐低温性能，使得纤维丝在高温下不膨胀，在低温下不猥琐，以提高制得的无纬布的结构稳定性。

[0033] 作为本案另一实施例，其中，聚D-丙交酯的数均分子量为150～180g/mol。低聚物具有一定的粘度和水溶液分散性，其可以更高效的附着于纤维丝的表面，提高活化液中物质与纤维丝的结合强度。但需要注意的是，聚D-丙交酯的数均分子量须被限定，不合适的分子量将会影响纤维丝的改性效果。同样根据实验结果发现，聚L-丙交酯的数均分子量也应被限制，其优选值为180～200g/mol。

[0034] 作为本案另一实施例，其中，在步骤1)中，第一活化液的温度优选控制在-1～1℃。实验发现，低温环境可以提高纤维丝的抗疲劳性，有助于第一活化液对纤维丝的表面改性，但低温的范围须严格限定，温度过低或过高都将使第一活化液对纤维丝的改性偏离最佳效果。

[0035] 作为本案又一实施例，其中，在步骤2)中，第二活化液的温度控制在37～38℃。通过实验发现，一定的高温环境可以提高纤维丝的抗疲劳强度，当在37～38℃下，聚L-丙交酯和2-溴乙酸对纤维丝的包覆效果最佳，但并不是温度越高，包覆效果越好，当温度高于38℃后，随着温度的升高，第二活化液对纤维丝的改性效果越差。因此，高温的范围须受到限制，温度过低或过高都将使第二活化液对纤维丝的改性偏离最佳效果。

[0036] 作为本案又一实施例，其中，在步骤3)中，纤维丝所处的环境温度为0～5℃。实验表明，低温的环境使得纤维丝先后经历低温-高温-低温的变化，极大地提高了纤维丝对温差变化的抗疲劳性，同时借助在低温下老化，牵引，使得纤维丝的形变减小，其张力降至最低，有助于其作为原料来制备高强度耐冲击的无纬布产品。但低温的范围应被限制，若温度低于0℃，将导致纤维丝本身发生硬化，影响纤维丝的耐冲击性能；若温度高于5℃，则将导致纤维丝的张力无法有效抑制，在遇到低温时，易发生收缩现象。

[0037] 作为本案又一实施例，其中，第二活化液中还包括0.02～0.03重量份的2-乙酰基噻唑。实验发现，2-乙酰基噻唑可以改善纤维丝，尤其是超高分子量聚乙烯纤维丝在高温高压力下的涨缩幅度，以有效减小纤维丝在被热压时的张力大小。但需要注意的是，2-乙酰基噻唑的添加量应被限制，若其添加量小于0.02重量份，则将无法产生实际效果，若其添加量大于0.03重量份，则将增加纤维丝的整体硬度，降低由纤维丝制得的无纬布的抗冲击性能。

[0038] 表一列出具体实施例的主要参数及采用各实施例制成的纤维丝和无纬布的性能测试(活化液中的100份的水未列出)(步骤1和2中活化液温度为20℃，步骤3中环境温度为20℃)：

[0039] 表一

[0040]

[0041]

[0042] 表二列出具体对比例的主要参数及采用各对比例制成的纤维丝和无纬布的性能测试(活化液中的100份的水未列出)(步骤1和2中活化液温度为20℃，步骤3中环境温度为20℃)：

[0043] 表二

[0044]

[0045]

[0046] 表三是以实施例1的参数为基础，列出活化液的温度和老化时的环境温度对纤维丝以及制得的无纬布的性能影响：

[0047] 表三

[0048]

[0049] 尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。