一种多功能复合材料及其制备方法
文献发布时间:2023-06-19 11:59:12
技术领域
本发明涉及复合材料制备领域,具体涉及一种多功能复合材料及其制备方法。
背景技术
CN110684256发明专利公开了一种耐老化抗菌雨衣的制备方法,其根据配方将石墨烯、二氧化钛、壳聚糖、高分子材料混合均匀后,通过熔融、压延、冷却制成面料,CN110777541发明专利公开了一种耐老化抗菌雨衣面料,其在基布上涂布石墨烯/二氧化钛复合材料、高分子助剂材料形成耐老化抗菌层,此面料具有抗菌防紫外线的作用,CN109435398专利公开了一种具有阻燃防水性能织物的制备方法,其通过在基布上涂覆一层聚四氟乙烯微孔膜来实现阻燃防水的性能。这些专利的制备工艺复杂,过程中采用有机溶剂,不环保;由于掺杂了过量的其它有机物,薄膜防水、阻燃、耐候性实际效果仍无法满足要求,且存在一定使用寿命。
发明内容
本发明的目的是提供一种高效防水、防紫外线、阻燃复合材料。
为了达到上述目的,本发明提供了一种多功能复合材料,包含:基体层、氟塑料层、粘合所述基体层和所述氟塑料层的粘合层;所述基体层为纤维面料,所述粘合层由四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物和丙烯酸酯类共聚物混合制成。
优选地,所述丙烯酸酯类共聚物为甲基丙烯酸烷基C1-C4酯类共聚物或乙基丙烯酸烷基C1-C4酯类共聚物。
优选地,所述丙烯酸酯类共聚物选择甲基丙烯酸丁酯或乙基丙烯酸丁酯。
优选地,所述粘合层中,所述四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物为 60-75质量份,所述丙烯酸酯类共聚物为20-30质量份。
优选地,所述粘合层还包括紫外线吸收剂母粒,所述紫外线吸收剂母粒为5-10质量份。
优选地,所述氟塑料层的材质选择ETFE、ECTFE、FEP、PCTFE或其改性物。
优选地,所述氟塑料层的厚度为10-500μm。
本发明还提供一种多功能复合材料的制备方法,包含以下步骤:
(1)根据比例称取四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物粒子、丙烯酸酯类共聚物粒子,通过搅拌机混合均匀,然后投入到双螺杆挤出机内制得改性好的粒子,用于制备粘合层;
(2)采用压合辊使基底层、粘合层和氟塑料层粘合到一起。
优选地,采用挤出机将改性好的粒子融化后流延到基底层上,挤出机温度设置为200℃-300℃,压合辊温度150-180℃,压合压力为1-3MPa。
优选地,还包含根据比例称取紫外线吸收剂母粒,与四氟乙烯-六氟丙烯 -偏氟乙烯共聚物粒子、丙烯酸酯类共聚物粒子通过搅拌机混合均匀的步骤。
相对于现有技术,本发明具有以下有益效果:
(1)本发明的粘合层含有丙烯酸酯类共聚物和四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物(THV),对表层氟塑料和树脂纤维面料具有优异的粘结力;
(2)粘合层可进一步添加紫外吸收剂,能够有效屏蔽紫外线,保护树脂纤维面料;
(3)表层氟塑料的耐候性、不燃性和高熔点,增强了复合材料的阻燃能力;
(4)本发明提供的多功能复合材料具有高效防水、防紫外线、阻燃的性能,生产工艺简单,没有环境污染。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
本发明提供一种多功能复合材料,包含:基体层、氟塑料层、粘合基体层和氟塑料层的粘合层;粘合层是由四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物 (THV)和丙烯酸酯类共聚物的混合物制成。基体层赋予复合材料优良的强度。
粘合层可熔融加工,不需要溶剂进行涂布,其功能一方面可以粘结氟塑料层和基体层,具有优良的粘结力,不会随时间而发生粘结强度降低;另一方面,通过在粘合层中添加紫外线吸收剂母粒,其含有的紫外线吸收剂可以有效的吸收紫外线,防止紫外线对基体层的破坏,并且其本身也具有优良的耐候性,其不会产生黄变,影响内层基体层的纹路。
氟塑料具有优良的耐沾污性、疏水性、耐热性、耐候性、阻燃性、耐化学性,但是其粘结非常困难,加工成膜也具有较大难度,对设备和工艺要求非常高。氟材料表面能很低,必须选择特殊结构的粘结剂才可以实现氟材料的粘结。本发明选用丙烯酸酯类共聚物和THV树脂混合后获得粘合层,使得粘合层可以粘结氟塑料层和基体层。丙烯酸酯类共聚物为甲基丙烯酸烷基 C1-C4酯类共聚物或乙基丙烯酸烷基C1-C4酯类共聚物,优选为甲基丙烯酸丁酯或乙基丙烯酸丁酯。
本发明的多功能复合材料具有高效防水、防紫外线、阻燃的性能,生产工艺简单,没有环境污染。
THV的中文名称为:四氟乙烯(TFE)、六氟丙烯(HFP)与偏氟乙烯(PVDF) 的共聚物。THV是美国Dyneon公司在20世纪80年代开发出性能优异的氟塑料,不仅具有氟塑料耐候性、不燃性外,还可以像常见聚合物一样容易加工,是一种极具发展前景的氟塑料。
用于制备粘合层的混合物中,四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物的为 60-75质量份,丙烯酸酯类共聚物为20-30质量份,紫外线吸收剂母粒为5-10 质量份。
基体层为纤维面料,是由混纺纬线和混纺经线通过一定编制工艺制成,材质为涤纶、锦纶、乙纶、丙纶、棉纶等布料。
氟塑料层的材质选择ETFE、ECTFE、FEP、PCTFE或其改性物。
一些实施例中,氟塑料层的厚度为10-500μm。
实施例
根据比例称取四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物(THV)粒子、丙烯酸酯类共聚物粒子、紫外线吸收剂母粒粒子,质量百分数分别为68%、25%、 7%。通过搅拌机混合均匀,然后投入到双螺杆挤出机内制得改性好的粒子,其中双螺杆挤出机温度设置为150℃-200℃,螺杆长径比为36-42,压缩比为2-4。
通过熔融挤出粘合层来粘合基体层和氟塑料层,基底层材料置于第一放卷机构上,粘合层薄膜置于第二放卷机构上,挤出机将粘合层改性粒子融化后流延到基底层上,通过一组压合辊将三层材料粘合到一起,其中挤出机温度设置为200℃-300℃,压合辊温度150-180℃,压合压力为1-3MPa。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍,但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后,对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此,本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
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