一种高耐磨的拉丝气垫材料及其制备方法

技术领域

本发明属于拉丝气垫材料的技术领域，具体涉及一种高耐磨的拉丝气垫材料及其制备方法。

背景技术

拉丝气垫材料是一种以拉丝基布取代单层涤纶基布、与一层或多层PVC膜进行复合而成的复合材料，既保有常规充气气密材料的特点，又拥有很好的机械强度、缓冲功能及较强的冲击吸收作用等优点，可用于划水板、水上设施、充气床垫、隔垫、体操垫、气垫船、救生气垫等多个领域。

拉丝气垫具有使用灵活、占用体积小、携带方便、承载力量大等特点，拉丝气垫材料具有很好的机械强度、缓冲功能及较强的冲击吸收作用，其应用于划水板、体操垫、气垫船等的产品中，既可以提高产品的安全性，还具有便利性与娱乐性。

现有的拉丝气垫的耐磨性能以及弹力性能不足，采用的制备工艺较为繁琐且成本较高，还有材料涂料涂覆于材料表面可能导致一定的化学伤害。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种高耐磨的拉丝气垫材料及其制备方法和应用，形成一种高耐磨、高弹性、高强度、高承载力的拉丝气垫材料，可应用于制成儿童娱乐设备。

本发明的技术内容如下：

本发明提供了一种高耐磨的拉丝气垫材料，所述气垫材料包括第一拉丝层、第二拉丝层、PVC复合纤维丝编织层以及第三拉丝层；

所述第一拉丝层和第三拉丝层分别为涤纶丝与复合纳米纤维丝的混合编织层；

所述第二拉丝层为涤纶丝、聚氯乙烯纤维和复合纤维丝的混合编织层；

所述PVC复合纤维丝编织层为PVC材料与木质素纤维、偶联剂混合制得。

本发明还提供了一种高耐磨的拉丝气垫材料的制备工艺，包括如下步骤：

1)采用涤纶丝和复合纳米纤维丝混合编织成第一拉丝层和第三拉丝层；

2)将涤纶丝、聚氯乙烯纤维和复合纤维丝混合编织成第二拉丝层；

3)将PVC材料与木质素纤维、偶联剂混合反应形成PVC复合纤维丝；

4)第一拉丝层置于第二拉丝层之上形成上拉丝层，将步骤3)所得的PVC复合纤维丝编织于上拉丝层和第三拉丝层之间，以W型或X型的走势编织，连接上拉丝层和第三拉丝层，即形成拉丝气垫材料。

步骤1)所述复合纳米纤维丝的组分包括聚酰胺纤维和芳纶纤维丝，其比例为1:(2～3)，其制备包括如下步骤：将聚酰胺纤维、芳纶纤维分别破碎、混合，搅拌均匀，加入氢氧化钠溶液和乙醇溶液进行混合搅拌，采用静电纺丝制得复合纳米纤维丝；

所述涤纶丝、复合纳米纤维丝采用的规格包括400D～800D，涤纶丝和复合纳米纤维丝的混合编制形成具有较好力学性能、耐磨耐热的拉丝层；

步骤2)所述复合纤维丝的组分包括羧甲基纤维、聚月桂酰已二胺纤维以及天然橡胶，其比例为(2～3)：(1～3)：1，其制备包括如下步骤：将羧甲基纤维、聚月桂酰已二胺纤维以及天然橡胶分别破碎、混合，搅拌均匀，采用湿法工艺制得复合纤维丝；

所述涤纶丝、聚氯乙烯纤维和复合纤维丝采用的规格包括400D～800D，通过涤纶丝、聚氯乙烯纤维和复合纤维丝形成较强稳定性、耐化学性能、高强度的拉丝层；

步骤3)所述PVC复合纤维丝的制备包括如下步骤，将PVC破碎之后加入木质素纤维、偶联剂混合反应，混合比例为(3～5)：(4～7)：1，将得到的产物进行纺丝得到PVC复合纤维丝，经纤维改性的PVC可以提高PVC的抗拉性能和韧性，提高耐磨性，增强机械强度；所述PVC复合纤维丝采用的规格包括400D～800D；

所述偶联剂包括钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂的一种，所述钛酸酯偶联剂包括异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸氧基)、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)的一种或以上；

所述硅烷偶联剂包括γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲(乙)氧基硅烷的一种或以上。

本发明的有益效果如下：

本发明的拉丝气垫材料，具有较为优异的拉伸负荷、撕裂强力和剥离强力，通过本发明的配方以及制备工艺所形成的拉丝气垫材料具有四层结构材料，第一拉丝层和第二拉丝层的结合能够提高耐磨性和稳定性，提高弹性和韧性等力学性能，中间的拉丝层PVC复合纤维丝具有较高的抗拉性能和韧性，增强机械强度，第三拉丝层为基底进一步提高气垫材料的稳定性能，所制得的气垫材料其具有高耐磨、高弹力、高承载力、高稳定性的特点，适用于制成儿童娱乐设备，并且所采用的材料绿色环保，对儿童身体无伤害。

附图说明

图1为实施例1以W型拉丝的气垫材料的结构示意图；

图2为实施例2以X型拉丝的气垫材料的结构示意图。

具体实施方式

以下通过具体的实施案例以及附图说明对本发明作进一步详细的描述，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定。

若无特殊说明，本发明的所有原料和试剂均为常规市场的原料、试剂。

实施例1

一种高耐磨的拉丝气垫材料的制备：

1)采用400D涤纶丝和500D复合纳米纤维丝交叉编织成第一拉丝层和第三拉丝层；

所述复合纳米纤维丝的制备：将聚酰胺纤维、芳纶纤维分别破碎、按照1：2的比例混合，搅拌均匀，加入10％氢氧化钠溶液和20％乙醇溶液进行混合搅拌，采用静电纺丝制得复合纳米纤维丝；

2)将400D涤纶丝、450D聚氯乙烯纤维和500D复合纤维丝交叉编织成第二拉丝层；

所述复合纤维丝的制备：将羧甲基纤维、聚月桂酰已二胺纤维以及天然橡胶分别破碎、按照2：1：1的比例混合，搅拌均匀，采用湿法工艺制得复合纤维丝；

3)将PVC破碎之后加入木质素纤维、异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸氧基)偶联剂混合反应，混合比例为3：4：1，将得到的产物进行纺丝得到PVC复合纤维丝；

4)第一拉丝层置于第二拉丝层之上形成上拉丝层，将步骤3)所得的500D PVC复合纤维丝编织于上拉丝层和第三拉丝层之间，以W型的走势编织，连接上拉丝层和第三拉丝层，即形成拉丝气垫材料，其结构示意图如图1所示。

实施例2

一种高耐磨的拉丝气垫材料的制备：

1)采用460D涤纶丝和400D复合纳米纤维丝交叉编织成第一拉丝层和第三拉丝层；

所述复合纳米纤维丝的制备：将聚酰胺纤维、芳纶纤维分别破碎、按照1：2的比例混合，搅拌均匀，加入10％氢氧化钠溶液和20％乙醇溶液进行混合搅拌，采用静电纺丝制得复合纳米纤维丝；

2)将460D涤纶丝、550D聚氯乙烯纤维和400D复合纤维丝交叉编织成第二拉丝层；

所述复合纤维丝的制备：将羧甲基纤维、聚月桂酰已二胺纤维以及天然橡胶分别破碎、按照2：2：1的比例混合，搅拌均匀，采用湿法工艺制得复合纤维丝；

3)将PVC破碎之后加入木质素纤维、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷偶联剂混合反应，混合比例为4：5：1，将得到的产物进行纺丝得到PVC复合纤维丝；

4)第一拉丝层置于第二拉丝层之上形成上拉丝层，将步骤3)所得的480D PVC复合纤维丝编织于上拉丝层和第三拉丝层之间，以X型的走势编织，连接上拉丝层和第三拉丝层，即形成拉丝气垫材料，其结构示意图如图2所示。

实施例3

一种高耐磨的拉丝气垫材料的制备：

1)采用700D涤纶丝和650D复合纳米纤维丝交叉编织成第一拉丝层和第三拉丝层；

所述复合纳米纤维丝的制备：将聚酰胺纤维、芳纶纤维分别破碎、按照1：3的比例混合，搅拌均匀，加入20％氢氧化钠溶液和40％乙醇溶液进行混合搅拌，采用静电纺丝制得复合纳米纤维丝；

2)将700D涤纶丝、650D聚氯乙烯纤维和750D复合纤维丝交叉编织成第二拉丝层；

所述复合纤维丝的制备：将羧甲基纤维、聚月桂酰已二胺纤维以及天然橡胶分别破碎、按照3：3：1的比例混合，搅拌均匀，采用湿法工艺制得复合纤维丝；

3)将PVC破碎之后加入木质素纤维、偶联剂混合反应，混合比例为4：6：1，将得到的产物进行纺丝得到PVC复合纤维丝；

所述偶联剂包括钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂的一种，所述钛酸酯偶联剂包括异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸氧基)、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)的一种或以上；

所述硅烷偶联剂包括γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲(乙)氧基硅烷的一种或以上。

4)第一拉丝层置于第二拉丝层之上形成上拉丝层，将步骤3)所得的400D～800DPVC复合纤维丝编织于上拉丝层和第三拉丝层之间，以W型或X型的走势编织，连接上拉丝层和第三拉丝层，即形成拉丝气垫材料。

实施例4

一种高耐磨的拉丝气垫材料的制备：

1)采用800D涤纶丝和800D复合纳米纤维丝交叉编织成第一拉丝层和第三拉丝层；

所述复合纳米纤维丝的制备：将聚酰胺纤维、芳纶纤维分别破碎、按照1：3的比例混合，搅拌均匀，加入10％氢氧化钠溶液和25％乙醇溶液进行混合搅拌，采用静电纺丝制得复合纳米纤维丝；

2)将800D涤纶丝、800D聚氯乙烯纤维和800D复合纤维丝交叉编织成第二拉丝层；

所述复合纤维丝的制备：将羧甲基纤维、聚月桂酰已二胺纤维以及天然橡胶分别破碎、按照3：2：1的比例混合，搅拌均匀，采用湿法工艺制得复合纤维丝；

3)将PVC破碎之后加入木质素纤维、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲(乙)氧基硅烷混合(1:1)的偶联剂混合反应，混合比例为5：7：1，将得到的产物进行纺丝得到PVC复合纤维丝；

4)第一拉丝层置于第二拉丝层之上形成上拉丝层，将步骤3)所得的800D PVC复合纤维丝编织于上拉丝层和第三拉丝层之间，以X型的走势编织，连接上拉丝层和第三拉丝层，即形成拉丝气垫材料。

将实施例1～4所制备的拉丝气垫材料用于机械强度的性能检测，结果如下表所示：

表1拉丝气垫材料的性能检测

由表1可见，本发明实施例1～4所制备的拉丝气垫材料具有较为优异的拉伸负荷、撕裂强力、剥离强力和较强的耐磨性能，通过本发明的配方以及制备工艺所形成的拉丝气垫材料具有高耐磨、高弹力、高承载力、高稳定性的特点，适用于制成儿童娱乐设备，并且所采用的材料绿色环保，对儿童身体无伤害。