一种保温型碳纤维增强树脂复合面料的制备工艺的制作方法

2021-01-13 12:01:14|

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技术领域：
：本发明涉及纺织品加工
技术领域：
，具体涉及一种保温型碳纤维增强树脂复合面料的制备工艺。
背景技术：
：：随着科技的发展与社会的进步，人们对服饰的穿着要求越来越高。在寒冷的季节，人们希望服饰面料不仅具有良好的保暖功能，还不会显得臃肿而有失美感。目前，很多专利公开的具有保暖功能的纺织品是采用多层结构，虽然这类纺织品解决了现有纤维面料保温性差的问题，但多层的结构设计会增加制备工序，也对面料的透气透湿性能提出了要求，需要考虑穿着舒适性。还有很多专利公开的面料虽然具有保暖功能，但制备工艺复杂，成本高，不适合大范围的推广应用。技术实现要素：：本发明所要解决的技术问题在于提供一种保温型碳纤维增强树脂复合面料的制备工艺，通过树脂对碳纤维的包覆来解决碳纤维导热性好的问题，利用碳纤维高强度的特性来提高面料的抗冲击性能，同时减少碳纤维的用量，降低制备成本，并且使面料具有良好的保温性能。本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：一种保温型碳纤维增强树脂复合面料的制备工艺，包括以下步骤：(1)向乙醇中加入丙烯酸和缩合剂溶液，加热搅拌，再滴加γ-氨丙基三乙氧基硅烷，滴加完毕后保温反应，反应结束，经蒸馏回收乙醇和未反应的γ-氨丙基三乙氧基硅烷后进行精馏，得到改性丙烯酰胺单体；(2)向有机溶剂中加入上述制备的改性丙烯酰胺单体和引发剂，加热反应，反应结束后经蒸馏回收有机溶剂，析出白色固体，水洗，干燥，得到改性聚丙烯酰胺；(3)将上述制备的改性聚丙烯酰胺和聚乙烯醇高速混合，得到树脂料；(4)以碳纤维纱线作为芯线，将上述制备的树脂料加入双螺杆挤出机中，熔融挤出，在芯线外层形成树脂层，牵引，冷却，得到碳纤维增强树脂复合纱线；(5)将上述制备的碳纤维增强树脂复合纱线作为经纱，将竹纤维纱线作为纬纱，按照经纱密度400-500根/10cm、纬纱密度150-250根/10cm进行织造，得到复合面料。所述缩合剂溶液是由edcl和hobt配制而成的水溶液。所述丙烯酸、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、edcl、hobt的摩尔比为1:1-1.2:1-1.2:1-1.2。所述有机溶剂选自甲苯、二甲苯、醋酸丁酯中的至少一种。所述引发剂为过氧化苯甲酰。所述引发剂的用量为改性丙烯酰胺单体质量的0.1-0.5％。所述改性聚丙烯酰胺的聚合度为2000-4000。所述改性聚丙烯酰胺、聚乙烯醇的质量比为100:1-10。所述双螺杆挤出机工作温度设为一区220-230℃、二区220-230℃、三区230-240℃、四区230-240℃，螺杆转速200-300r/min，喂料频率15-25hz。上述技术方案中丙烯酸和γ-氨丙基三乙氧基硅烷经酰胺缩合反应制备改性丙烯酰胺单体，改性丙烯酰胺单体在引发剂作用下经聚合生成改性聚丙烯酰胺。制备的改性丙烯酰胺单体在结构上完全区别于本领域常规的丙烯酰胺，包含常规丙烯酰胺不具备的硅氧烷结构，从而使制备的改性聚丙烯酰胺具备本领域常规的聚丙烯酰胺所不具备的保温作用。上述技术方案中的聚乙烯醇起到胶粘作用，促进改性聚丙烯酰胺在碳纤维纱线上的均匀包覆，从而优化保温效果。上述技术方案中采用的挤出包覆方式不同于本领域常规的织物浸渍法，因为浸渍法只能使织物的表面附着树脂，无法有效改善碳纤维的导热性，而这种包覆方式则能很好地解决碳纤维的导热问题。为了进一步优化复合面料的保温性能，本发明还对聚乙烯醇进行了改性处理，以改性聚乙烯醇替代上述技术方案中的聚乙烯醇，其余制备步骤同上述技术方案。所述改性聚乙烯醇由聚乙烯醇和2-(3,5-双-三氟甲基-苯基)-2-甲基-丙酸制成，以双螺杆挤出机作为反应器，反应温度为240-250℃。2-(3,5-双-三氟甲基-苯基)-2-甲基-丙酸通过酯化反应被接枝到聚乙烯醇分子上，改性聚乙烯醇的结构式如下：所述聚乙烯醇、2-(3,5-双-三氟甲基-苯基)-2-甲基-丙酸的质量比为10-25:30。本发明的有益效果是：本发明先利用丙烯酸和γ-氨丙基三乙氧基硅烷制备改性丙烯酰胺单体，再利用改性丙烯酰胺单体制备改性聚丙烯酰胺，然后由改性聚丙烯酰胺和聚乙烯醇制备树脂料，通过熔融的树脂料经挤出在碳纤维纱线上形成包覆层，不仅可以解决碳纤维易氧化的问题，还能解决碳纤维导热性好的问题；最终制备得到的复合面料兼具碳纤维高强度和耐磨的特性，还具有良好的保温性能，适用于作为保暖服装的加工面料。具体实施方式：为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。碳纤维纱线来自法国东丽t700s12k50c。竹纤维纱线来自潍坊泽宇纺织有限公司，纱支21s。聚乙烯醇购自日本可乐丽pva217。实施例1(1)向乙醇中加入7.2g丙烯酸和缩合剂溶液(由21gedcl和14.8ghobt加水配制而成)，加热至55℃搅拌10min，再滴加24.3gγ-氨丙基三乙氧基硅烷，滴加完毕后加热至75℃保温反应8h，反应结束，经蒸馏回收乙醇和未反应的γ-氨丙基三乙氧基硅烷后进行精馏，得到改性丙烯酰胺单体。formula：c12h25no4si；esi-ms:m/z＝276.16[m+1]+.(2)向甲苯中加入100g上述制备的改性丙烯酰胺单体和0.5g过氧化苯甲酰，加热至70℃反应12h，反应结束后经蒸馏回收甲苯，析出白色固体，水洗，干燥，得到聚合度3200的改性聚丙烯酰胺。(3)将100g上述制备的改性聚丙烯酰胺和3g聚乙烯醇于转速800r/min下高速混合10min，得到树脂料。(4)以碳纤维纱线作为芯线，将上述制备的树脂料加入双螺杆挤出机中，熔融挤出，一区220℃、二区230℃、三区240℃、四区240℃，螺杆转速250r/min，喂料频率20hz，在芯线外层形成厚度50μm的树脂层，牵引，冷却，得到碳纤维增强树脂复合纱线；(5)将上述制备的碳纤维增强树脂复合纱线作为经纱，将竹纤维纱线作为纬纱，按照经纱密度400根/10cm、纬纱密度220根/10cm进行织造，得到复合面料。实施例2实施例2与实施例1制备复合面料的操作完全相同，不同之处是将步骤(3)中聚乙烯醇用量调整为2g。实施例3实施例3与实施例1制备复合面料的操作完全相同，不同之处是将步骤(2)中反应时间调整为8h。实施例4实施例4与实施例1制备复合面料的操作完全相同，不同之处是将步骤(3)中的聚乙烯醇替换为改性聚乙烯醇。改性聚乙烯醇的合成：将150g聚乙烯醇和300g2-(3,5-双-三氟甲基-苯基)-2-甲基-丙酸混合均匀后送入双螺杆挤出机中，加热至250℃后保温进行熔融反应，3h后挤出产物，待产物冷却至80℃以下时加入1.5l水，加热至沸腾状态后保温回流搅拌10min，趁热过滤，烘干，破碎成粉体，得到改性聚乙烯醇。熔点215℃，分解温度＞300℃。利用傅里叶变换红外光谱仪对制备的改性聚乙烯醇进行红外光谱测定，在1732cm-1处为酯基c＝o的伸缩振动峰，在1251cm-1处为三氟甲基c-f的伸缩振动峰，说明2-(3,5-双-三氟甲基-苯基)-2-甲基-丙酸被成功引入到聚乙烯醇上。对比例1对比例1与实施例1制备复合面料的操作完全相同，不同之处是步骤(3)中未添加聚乙烯醇。对比例2对比例2与实施例1制备复合面料的操作完全相同，不同之处是没有步骤(1)且将步骤(2)中改性丙烯酰胺单体替换为丙烯酰胺。分别利用上述实施例和对比例制备复合面料，并按照gb/t11048-2008的b型仪器-静态平板法测定复合面料的保温性能，测定结果见表1。表1复合面料的保温性能编号导热系数w/(m.k)热阻k.m2/w克罗值实施例10.082.163.29实施例20.092.003.12实施例30.121.832.94实施例40.042.573.65对比例10.151.642.56对比例20.620.531.21导热系数越小，热阻越大，克罗值越大，则面料的保温性能越好。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。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。当前第1页1 2 3

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