一种UHMWPE纤维及织物表面改性与电磁屏蔽功能化的方法与流程

一种uhmwpe纤维及织物表面改性与电磁屏蔽功能化的方法
技术领域
1.本发明涉及纤维及织物表面改性领域，具体为一种uhmwpe纤维及织物表面改性与电磁屏蔽功能化的方法。


背景技术：

2.超高分子量聚乙烯(uhmwpe)纤维及织物复合材料具有优越的能量吸收特性和防弹性能，在抗冲击、防弹等军事国防领域应用广泛。但由于uhmwpe纤维及织物表面缺乏极性基团，与基体之间的粘结性差，界面结合力较低，制约了uhmwpe纤维及织物复合材料综合性能的进一步提高，限制了uhmwpe纤维及织物复合材料的应用。
3.随着现代战争电子化程度不断提高，电磁干扰对军事武器装备造成的影响不容忽视，各国对电磁屏蔽方面的研究投入也逐渐加大，电磁屏蔽技术已成为研究的热点与重要课题，在军事领域和民用领域都具有广阔的市场前景和重大意义。
4.对uhmwpe纤维及织物进行表面改性可以提高其界面粘结性能，主要方法有：等离子体改性、辐照接枝改性、化学试剂改性、电晕放电改性和涂层改性，其他还有碱处理以及引入纳米粒子等方法。其中涂层法是众多优化界面方法中较为简便高效的方法，而且不会损伤纤维及织物原本力学性能。
5.中原工学院楚艳艳等用溶胶凝胶法在芳纶织物、碳纤维织物、超高性能聚乙烯织物表面生长纳米氧化锌制备一种兼具电磁屏蔽、耐紫外线的高性能柔性防弹材料(cn 110846894 a)，该方法制备流程长且uhmwpe织物表面呈惰性，与氧化锌纳米线的结合力不够强，为此提供一种uhmwpe纤维及织物表面改性与电磁屏蔽功能化的方法。


技术实现要素：

6.本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种uhmwpe纤维及织物表面改性与电磁屏蔽功能化的方法，以解决上述背景技术提出的问题。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种uhmwpe纤维及织物表面改性与电磁屏蔽功能化的方法，包括以下步骤：
8.s1：将uhmwpe纤维及织物浸泡于无水乙醇中超声清洗，取出烘干；
9.s2：配置含有盐酸多巴胺和三羟甲基氨基甲烷的乙醇溶液，加入乙酸锌二水合物及氢氧化钠，将s1所得纤维及织物浸入溶液中，在40～60℃下放置在摇床中反应12～24h，震荡速率为60～120r/min；
10.s3：将s2所得纤维及织物使用去离子水清洗，后放入90～100℃烘箱退火备用；
11.s4：均匀混合六水合硝酸锌和六亚甲基四胺制备zno生长液；将得到纤维及织物浸入到生长液中，在90-98℃保持一段时间，产物用去离子水清洗并在烘箱中干燥，得到改性后uhmwpe纤维及织物。
12.作为本发明的一种优选技术方案，所述s2中乙酸锌二水合物的浓度为1.0～1.8mm。
13.作为本发明的一种优选技术方案，所述s2中氢氧化钠的浓度为0.5～1.5mm。
14.作为本发明的一种优选技术方案，所述s4中六水合硝酸锌和六亚甲基四胺的浓度为0.02～0.03mm。
15.本发明的有益效果是：采用多巴胺和纳米氧化锌(zno nps)共沉积在uhmwpe纤维或织物表面形成涂层；利用多巴胺自身的粘附性能提高uhmwpe纤维或织物的界面性能，利用zno nps优异的介电性能使uhmwpe纤维或织物具有一定的电磁屏蔽性能。
16.本发明的改性方法反应条件温和，原料廉价易得、绿色环保可持续；不损伤uhmwpe纤维及织物自身力学性能，在提高纤维及织物界面性能的同时使其具有一定的电磁屏蔽性能。
17.1、本发明在提高uhmwpe纤维或织物与树脂基体的界面粘附性能的同时使其具有一定的电磁屏蔽性能；
18.2、本发明采用多巴胺和zno共沉积的方法，缩短了溶胶-凝胶法制备zno nps的制备工艺。
具体实施方式
19.下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易被本领域人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
20.实施例1：
21.s1：将超高分子量聚乙烯纤维及织物浸泡于无水乙醇中超声清洗，取出烘干；
22.s2：配置400ml含有0.8g盐酸多巴胺、0.24g三羟甲基氨基甲烷(tris)的40％乙醇溶液，加入0.12g乙酸锌二水合物搅拌均匀后加入35ml1mm氢氧化钠，将s1所得纤维及织物浸入溶液中，在50℃下放置在摇床中反应24h，搅拌速率为100r/min。
23.s3：将s2所得纤维及织物使用去离子水清洗，后放入100℃烘箱退火备用；
24.s4：按1:1的摩尔比均匀混合0.025mm的六水合硝酸锌和六亚甲基四胺制备zno生长液。将得到纤维及织物浸入到生长液中，在95℃保持一段时间。产物用去离子水清洗并在烘箱中干燥，得到改性后uhmwpe纤维及织物。
25.实施例2：
26.s1：将超高分子量聚乙烯纤维及织物浸泡于无水乙醇中超声清洗，取出烘干；
27.s2：配置400ml含有0.8g盐酸多巴胺、0.24g三羟甲基氨基甲烷(tris)的80％乙醇溶液，加入0.12g乙酸锌二水合物搅拌均匀后加入35ml1mm氢氧化钠，将s1所得纤维及织物浸入溶液中，在50℃下放置在摇床中反应24h，搅拌速率为100r/min；
28.s3：将s2所得纤维及织物使用去离子水清洗，后放入100℃烘箱退火备用；
29.s4：按1:1的摩尔比均匀混合0.02mm的六水合硝酸锌和六亚甲基四胺制备zno生长液；将得到纤维及织物浸入到生长液中，在95℃保持一段时间；产物用去离子水清洗并在烘箱中干燥，得到改性后uhmwpe纤维及织物。
30.实施例3：
31.s1：将超高分子量聚乙烯纤维及织物浸泡于无水乙醇中超声清洗，取出烘干；
32.s2：配置400ml含有0.8g盐酸多巴胺、0.24g三羟甲基氨基甲烷(tris)的20％乙醇溶液，加入0.12g乙酸锌二水合物搅拌均匀后加入35ml1mm氢氧化钠，将s1所得纤维及织物
浸入溶液中，在50℃下放置在摇床中反应24h，搅拌速率为100r/min。
33.s3：将s2所得纤维及织物使用去离子水清洗，后放入100℃烘箱退火备用；
34.s4：按1:1的摩尔比均匀混合0.03mm的六水合硝酸锌和六亚甲基四胺制备zno生长液；将得到纤维及织物浸入到生长液中，在95℃保持一段时间；产物用去离子水清洗并在烘箱中干燥，得到改性后uhmwpe纤维及织物。
35.测试例：
36.(1)将环氧树脂和聚醚胺固化剂按重量比3:1搅拌混合，随后置于真空中脱气15min得到无气泡的树脂液，利用针尖将少量的树脂液滴转移到测试纤维的表面，再在80℃下固化2h获得微球脱粘试样。
37.通过微球脱粘实验测试按实施例1-3所得纤维改性前后的界面强度变化，结果如表1所示。
[0038][0039]
(2)测试织物在x波段内的电磁参数，并计算了其电磁屏蔽效能，结果如
[0040]
表2所示。
[0041][0042]
本发明采用多巴胺和纳米氧化锌(zno nps)共沉积在uhmwpe纤维或织物表面形成涂层；利用多巴胺自身的粘附性能提高uhmwpe纤维或织物的界面性能，利用zno nps优异的介电性能使uhmwpe纤维或织物具有一定的电磁屏蔽性能。
[0043]
本发明的改性方法反应条件温和，原料廉价易得、绿色环保可持续；不损伤uhmwpe纤维及织物自身力学性能，在提高纤维及织物界面性能的同时使其具有一定的电磁屏蔽性能。
[0044]
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种uhmwpe纤维及织物表面改性与电磁屏蔽功能化的方法，其特征在于：包括以下步骤：s1：将uhmwpe纤维及织物浸泡于无水乙醇中超声清洗，取出烘干；s2：配置含有盐酸多巴胺和三羟甲基氨基甲烷的乙醇溶液，加入乙酸锌二水合物及氢氧化钠，并将s1所得纤维及织物浸入溶液中，在40～60℃下放置在摇床中反应12～24h，震荡速率为60～120r/min；s3：将s2所得纤维及织物使用去离子水清洗，后放入90～100℃烘箱退火备用；s4：均匀混合六水合硝酸锌和六亚甲基四胺制备zno生长液；将s3得到的纤维及织物浸入到生长液中，在90-98℃下保持一段时间，产物用去离子水清洗并在烘箱中干燥，得到改性后uhmwpe纤维及织物。2.根据权利要求1所述的一种uhmwpe纤维及织物表面改性与电磁屏蔽功能化的方法，其特征在于：所述s2中乙酸锌二水合物的浓度为1.0～1.8mm。3.根据权利要求1所述的一种uhmwpe纤维及织物表面改性与电磁屏蔽功能化的方法，其特征在于：所述s2中氢氧化钠的浓度为0.5～1.5mm。4.根据权利要求1所述的一种uhmwpe纤维及织物表面改性与电磁屏蔽功能化的方法，其特征在于：所述s4中六水合硝酸锌和六亚甲基四胺的浓度为0.02～0.03mm。

技术总结
本发明公开了一种UHMWPE纤维及织物表面改性与电磁屏蔽功能化的方法，S1：将UHMWPE纤维及织物浸泡于无水乙醇中超声清洗，取出烘干；S2：配置含有盐酸多巴胺和三羟甲基氨基甲烷的乙醇溶液，加入乙酸锌二水合物及氢氧化钠，将纤维及织物浸入溶液中，在40～60℃下放置在摇床中反应12～24h，震荡速率为60～120r/min；S3：通过清洗和烘箱退火备用；S4：制备ZnO生长液；将得到纤维及织物浸入到生长液中，在90-98℃下保持一段时间，产物用去离子水清洗并在烘箱中干燥，得到改性后UHMWPE纤维及织物。提高UHMWPE纤维或织物与树脂基体的界面粘附性能的同时使其具有一定的电磁屏蔽性能；采用多巴胺和ZnO共沉积的方法，缩短了溶胶-凝胶法制备ZnONps的制备工艺。法制备ZnONps的制备工艺。


技术研发人员：蒋干兵 严成 俞科静 苏领高 王爽芳 颜甜甜 王卉 李梦达
受保护的技术使用者：连云港神特新材料有限公司
技术研发日：2023.06.29
技术公布日：2023/8/13