一种耐高温双层防金属熔融喷溅面料及其加工工艺
技术领域
本发明涉及纺织品材料加工技术领域，具体是一种耐高温双层防金属熔融喷溅面料及其加工工艺。
背景技术
在冶金、铸造、电焊、玻璃等存在高温炽烤与熔融金属喷溅的工作环境中，操作工人必须穿着防金属熔融喷溅面料制成的防护服来保护自身安全。例如，冶炼工或焊接工在高温、金属熔融飞溅、高辐射等条件下工作的，液态铝的温度可达800摄氏度，熔融金属的温度最高可达1400摄氏度，如果不正确穿着防护服，很容易对身体产生伤害。防金属熔融喷溅面料制成的防护服具有耐磨、隔热、阻燃和防喷溅等性能，特别针对冶金、铸造、电焊行业而开发，当熔融液态金属飞溅到新型防喷溅面料上时，会沿着布面滑落而不会损伤面料，为存在高温熔融金属喷溅的工作环境提供可靠有效的防护。
目前，具有防金属熔融喷溅功能的防护服所用的面料主要有三类：(1)阻燃棉面料，是经过后整工艺加工而成，具有较好的防火作用，但是随着洗涤次数的增加，面料的强力及阻燃性能会逐渐降低，且面料厚重，纱支较粗，穿着舒适性差，尺寸稳定性不好，含甲醛，长时间接触会使皮肤过敏，另外其阻燃后整过程中需要氨气熏蒸，而氨气有强烈的刺激性气味，吸入过多对人体有害；(2)铝膜复合面料，采用此面料制成的铝膜复合防护服的热辐射性能虽好，但是铝本身并不耐高温，对熔融金属不能起到防护作用，这种防护服也存在透气性差的缺点，因此防护功能性和舒适性都不能满足要求；(3)阻燃纤维与普通纤维混纺的阻燃隔热防护服，只能作为普通的阻燃防护使用，不能适应一些特殊的高温作业场所。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐高温双层防金属熔融喷溅面料及其加工工艺，以解决现有技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种耐高温双层防金属熔融喷溅面料，其特征在于，主要包括以下重量份数的原料组分：40～60份面料，10～20份胶黏剂和50～65份里料。
作为优化，所述面料由改性聚乳酸纤维与芳纶混纺后，再编织而成；所述改性聚乳酸纤维由聚乳酸和改性碳纳米管制备而成；所述改性碳纳米管是由碳纳米管与金属有机骨架材料反应制备而成。
作为优化，所述胶黏剂是由苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物与二氧化硅气凝胶共混后制得。
作为优化，根据权利要求3所述的一种耐高温双层防金属熔融喷溅面料，其特征在于，所述面料为克重为120～140g/m2的平纹纯棉面料。
作为优化，所述耐高温双层防金属熔融喷溅面料主要包括以下重量份数的原料组分：45份面料，18份胶黏剂和60份里料。
作为优化，一种耐高温双层防金属熔融喷溅面料的加工工艺，主要包括以下制备步骤：
(1)将硝酸镁与2,5-二羟基对苯二甲酸混合，并加入预处理碳纳米管共同反应后，过滤，洗涤，干燥，得改性碳纳米管；
(2)将步骤(1)所得改性碳纳米管与硅烷偶联剂混合反应后，再与聚乳酸共混造粒，得改性聚乳酸母粒，将改性聚乳酸母粒熔融纺丝，得改性聚乳酸纤维；
(3)将步骤(2)所得改性改性聚乳酸纤维与阻燃黏胶纤维混纺，制得混合纤维，将混合纤维经编织后，制得面料。
(4)将胶黏剂涂覆于面料一侧，并将里料贴附于含有胶黏剂的面料一侧，于热压机中热压固化，得耐高温双层防金属熔融喷溅面料；
(5)对步骤(4)所得耐高温双层防金属熔融喷溅面料进行指标分析。
作为优化，一种耐高温双层防金属熔融喷溅面料的加工工艺，主要包括以下制备步骤：
(1)将硝酸镁与2,5-二羟基对苯二甲酸按质量比4:1混合，并加入硝酸镁质量0.05倍的2,5-二羟基对苯二甲酸和硝酸镁质量100～200倍的混合溶液，搅拌溶解，得混合分散液，将混合分散液置于内衬为聚四氟乙烯的不锈钢反应釜中，于温度为125℃的条件下恒温反应24h后，过滤，得滤饼，将滤饼用甲醇清洗6～8h后，真空干燥，得改性碳纳米管；
(2)将硅烷偶联剂KH-570与去离子水按质量比5:2混合，并加入去离子水质量9倍的甲醇，搅拌混合后，调节pH至3～4，得硅烷偶联剂水解液，将步骤(1)所得改性碳纳米管与硅烷偶联剂水解液按质量比1：50混合，搅拌反应后，过滤，干燥，得预处理改性碳纳米管，将预处理改性碳纳米管与聚乳酸按质量比1:15混合，置于双螺杆挤出机中，并于温度为175～185℃的条件下共混造粒，得聚乳酸混合切片，将聚乳酸混合切片于温度为70℃的条件下真空干燥5h，得改性聚乳酸母粒，将改性聚乳酸母粒于热熔纺丝机中纺织成丝，得改性聚乳酸纤维；
(3)将步骤(2)所得改性聚乳酸纤维与阻燃黏胶纤维质量比2:3进行混纺，得混合纤维，将混合纤维于纺织机中以经密500～600根/10cm，维密为420～550根/10cm的密度织造成克重为110～140g/m2的平纹织物，即得面料；
(4)将步骤(3)所得面料质量0.4倍的胶黏剂涂覆于步骤(3)所得面料的一侧，并将里料贴附于含有胶黏剂的面料一侧，置于热压机中于温度为200℃的条件下热压固化15min，得耐高温双层防金属熔融喷溅面料；
(5)对步骤(4)所得耐高温双层防金属熔融喷溅面料进行指标分析。
作为优化，步骤(2)所述人热熔纺丝的条件为纺丝速率为1000m/min，拉伸倍数为2.5～3.5倍。
作为优化，步骤(1)所述混合溶液为将N,N-二甲基甲酰胺、水和无水乙醇按体积比15:1:1混合，得混合溶液。
作为优化，步骤(4)所述胶黏剂为将苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物与乙酸乙酯按质量比1:4混合，并加入三嵌段共聚物质量0.3～0.4倍的石油树，三嵌段共聚物质量0.08～0.10倍的防老剂BHT和三嵌段共聚物质量0.1～0.2倍的二氧化硅气凝胶，搅拌混合后，得胶黏剂。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明在制备聚耐高温双层防金属熔融喷溅面料时在外层面料中加入含有改性碳纳米管的聚乳酸纤维；首先，碳纳米管在经过改性后碳纳米管吸附于金属有机骨架材料表面，在与聚乳酸共纺后，可使改性聚乳酸纤维具有较好的力学强度，同时改性碳纳米管可提高在高温状态下聚乳酸的成碳量，从而提高改性聚乳酸纤维的阻燃性能，进而提高产品的阻燃性能；其次，改性碳纳米管具有优异的二氧化碳吸附性能，且在高温状态下，改性碳纳米管可对二氧化碳实现解吸附，因此在产品使用过程中，在常温状态下，改性聚乳酸纤维中的改性碳纳米管可吸附空气中的二氧化碳，在遇到熔融金属时，由于熔融金属的高温，可使改性碳纳米管吸附的二氧化碳释放，从而在熔融金属与面料间形成一层空气层，从而提高产品的阻燃性和热防护性能；再者，聚乳酸纤维在与芳纶共混后，可在热压过程中熔融，使改性聚乳酸纤维中的改性碳纳米管暴露，并且与胶黏剂形成共混，从而进一步提高产品的力学性能和热防护性。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了更清楚的说明本发明提供的方法通过以下实施例进行详细说明，在以下实施例中制作的船甲板表面防腐材料的各指标测试方法如下：
热防护性：将各实施例所得的耐高温双层防金属熔融喷溅面料与对比例产品置于TPP热防护性测试仪中进行热防护测试。
阻燃性：将各实施例所得的耐高温双层防金属熔融喷溅面料与对比例产品置按GB/T5454测试极限氧指数。
力学性能：将各实施例所得的耐高温双层防金属熔融喷溅面料与对比例产品置于万能拉力机中测试试样经纬向断裂强度。
实施例1
一种耐高温双层防金属熔融喷溅面料，按重量份数计，主要包括：45份面料，18份胶黏剂和60份里料。
一种耐高温双层防金属熔融喷溅面料的加工工艺，所述耐高温双层防金属熔融喷溅面料的加工工艺主要包括以下制备步骤：
(1)将硝酸镁与2,5-二羟基对苯二甲酸按质量比4:1混合于烧杯中，并向烧杯中加入硝酸镁质量0.05倍的2,5-二羟基对苯二甲酸和硝酸镁质量150倍的混合溶液，于温度为45℃，转速为350r/min的条件下搅拌溶解5h后，得混合分散液，将混合分散液置于内衬为聚四氟乙烯的不锈钢反应釜中，于温度为125℃的条件下恒温反应24h后，过滤，得滤饼，将滤饼用甲醇清洗8h后，真空干燥，得改性碳纳米管；
(2)将硅烷偶联剂KH-570与去离子水按质量比5:2混合于烧瓶中，并向烧瓶中加入去离子水质量9倍的甲醇，于温度为40℃，转速为350r/min的条件下搅拌混合50min后，用质量分数为8％的盐酸调节烧瓶内物料的pH至3，得硅烷偶联剂水解液，将步骤(1)所得改性碳纳米管与硅烷偶联剂水解液按质量比1：50混合，于温度为45℃，转速为400r/min的条件下搅拌反应6h后，过滤，得预处理改性碳纳米管坯料，将预处理改性碳纳米管坯料于温度为85℃的条件下干燥2h，得预处理改性碳纳米管，将预处理改性碳纳米管与聚乳酸按质量比1:15混合，置于双螺杆挤出机中，并于温度为180℃的条件下共混造粒，得聚乳酸混合切片，将聚乳酸混合切片于温度为70℃的条件下真空干燥5h，得改性聚乳酸母粒，将改性聚乳酸母粒于热熔纺丝机中纺织成丝，得改性聚乳酸纤维；
(3)将步骤(2)所得改性聚乳酸纤维与阻燃黏胶纤维质量比2:3进行混纺，得混合纤维，将混合纤维于纺织机中以经密550根/10cm，维密为480根/10cm的密度织造成克重为115g/m2的平纹织物，即得面料；
(4)将步骤(3)所得面料质量0.4倍的胶黏剂涂覆于步骤(3)所得面料的一侧，并将里料贴附于含有胶黏剂的面料一侧，得复合面料，将复合面料置于热压机中于温度为200℃的条件下热压固化15min，得耐高温双层防金属熔融喷溅面料；
(5)对步骤(4)所得耐高温双层防金属熔融喷溅面料进行指标分析。
作为优化，步骤(2)所述人热熔纺丝的条件为纺丝速率为1000m/min，拉伸倍数为3倍。
作为优化，步骤(1)所述混合溶液为将N,N-二甲基甲酰胺、水和无水乙醇按体积比15:1:1混合，得混合溶液。
作为优化，步骤(4)所述胶黏剂为将苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物与乙酸乙酯按质量比1:4混合，并加入三嵌段共聚物质量0.4倍的石油树，三嵌段共聚物质量0.10倍的防老剂BHT和三嵌段共聚物质量0.2倍的二氧化硅气凝胶，搅拌混合后，得胶黏剂。
实施例2
一种耐高温双层防金属熔融喷溅面料，按重量份数计，主要包括：45份面料，18份胶黏剂和60份里料。
一种耐高温双层防金属熔融喷溅面料的加工工艺，所述耐高温双层防金属熔融喷溅面料的加工工艺主要包括以下制备步骤：
(1)将硅烷偶联剂KH-570与去离子水按质量比5:2混合于烧瓶中，并向烧瓶中加入去离子水质量9倍的甲醇，于温度为40℃，转速为350r/min的条件下搅拌混合50min后，用质量分数为8％的盐酸调节烧瓶内物料的pH至3，得硅烷偶联剂水解液，将碳纳米管与硅烷偶联剂水解液按质量比1：50混合，于温度为45℃，转速为400r/min的条件下搅拌反应6h后，过滤，得预处理改性碳纳米管坯料，将预处理改性碳纳米管坯料于温度为85℃的条件下干燥2h，得预处理改性碳纳米管，将预处理改性碳纳米管与聚乳酸按质量比1:15混合，置于双螺杆挤出机中，并于温度为180℃的条件下共混造粒，得聚乳酸混合切片，将聚乳酸混合切片于温度为70℃的条件下真空干燥5h，得改性聚乳酸母粒，将改性聚乳酸母粒于热熔纺丝机中纺织成丝，得改性聚乳酸纤维；
(2)将步骤(1)所得改性聚乳酸纤维与阻燃黏胶纤维质量比2:3进行混纺，得混合纤维，将混合纤维于纺织机中以经密550根/10cm，维密为480根/10cm的密度织造成克重为115g/m2的平纹织物，即得面料；
(3)将步骤(2)所得面料质量0.4倍的胶黏剂涂覆于步骤(2)所得面料的一侧，并将里料贴附于含有胶黏剂的面料一侧，得复合面料，将复合面料置于热压机中于温度为200℃的条件下热压固化15min，得耐高温双层防金属熔融喷溅面料；
(4)对步骤(3)所得耐高温双层防金属熔融喷溅面料进行指标分析。
作为优化，步骤(1)所述人热熔纺丝的条件为纺丝速率为1000m/min，拉伸倍数为3倍。
作为优化，步骤(3)所述胶黏剂为将苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物与乙酸乙酯按质量比1:4混合，并加入三嵌段共聚物质量0.4倍的石油树，三嵌段共聚物质量0.10倍的防老剂BHT和三嵌段共聚物质量0.2倍的二氧化硅气凝胶，搅拌混合后，得胶黏剂。
实施例3
一种耐高温双层防金属熔融喷溅面料，按重量份数计，主要包括：45份面料，18份胶黏剂和60份里料。
一种耐高温双层防金属熔融喷溅面料的加工工艺，所述耐高温双层防金属熔融喷溅面料的加工工艺主要包括以下制备步骤：
(1)将硝酸镁与2,5-二羟基对苯二甲酸按质量比4:1混合于烧杯中，并向烧杯中加入硝酸镁质量0.05倍的2,5-二羟基对苯二甲酸和硝酸镁质量150倍的混合溶液，于温度为45℃，转速为350r/min的条件下搅拌溶解5h后，得混合分散液，将混合分散液置于内衬为聚四氟乙烯的不锈钢反应釜中，于温度为125℃的条件下恒温反应24h后，过滤，得滤饼，将滤饼用甲醇清洗8h后，真空干燥，得改性碳纳米管；
(2)将改性碳纳米管与聚乳酸按质量比1:15混合，置于双螺杆挤出机中，并于温度为180℃的条件下共混造粒，得聚乳酸混合切片，将聚乳酸混合切片于温度为70℃的条件下真空干燥5h，得改性聚乳酸母粒，将改性聚乳酸母粒于热熔纺丝机中纺织成丝，得改性聚乳酸纤维；
(3)将步骤(2)所得改性聚乳酸纤维与阻燃黏胶纤维质量比2:3进行混纺，得混合纤维，将混合纤维于纺织机中以经密550根/10cm，维密为480根/10cm的密度织造成克重为115g/m2的平纹织物，即得面料；
(4)将步骤(3)所得面料质量0.4倍的胶黏剂涂覆于步骤(3)所得面料的一侧，并将里料贴附于含有胶黏剂的面料一侧，得复合面料，将复合面料置于热压机中于温度为200℃的条件下热压固化15min，得耐高温双层防金属熔融喷溅面料；
(5)对步骤(4)所得耐高温双层防金属熔融喷溅面料进行指标分析。
作为优化，步骤(2)所述人热熔纺丝的条件为纺丝速率为1000m/min，拉伸倍数为3倍。
作为优化，步骤(1)所述混合溶液为将N,N-二甲基甲酰胺、水和无水乙醇按体积比15:1:1混合，得混合溶液。
作为优化，步骤(4)所述胶黏剂为将苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物与乙酸乙酯按质量比1:4混合，并加入三嵌段共聚物质量0.4倍的石油树，三嵌段共聚物质量0.10倍的防老剂BHT和三嵌段共聚物质量0.2倍的二氧化硅气凝胶，搅拌混合后，得胶黏剂。
对比例
一种耐高温双层防金属熔融喷溅面料，按重量份数计，主要包括：45份面料，18份胶黏剂和60份里料。
一种耐高温双层防金属熔融喷溅面料的加工工艺，所述耐高温双层防金属熔融喷溅面料的加工工艺主要包括以下制备步骤：
(1)将改性碳纳米管与聚乳酸按质量比1:15混合，置于双螺杆挤出机中，并于温度为180℃的条件下共混造粒，得聚乳酸混合切片，将聚乳酸混合切片于温度为70℃的条件下真空干燥5h，得改性聚乳酸母粒，将改性聚乳酸母粒于热熔纺丝机中纺织成丝，得改性聚乳酸纤维；
(2)将步骤(1)所得改性聚乳酸纤维与阻燃黏胶纤维质量比2:3进行混纺，得混合纤维，将混合纤维于纺织机中以经密550根/10cm，维密为480根/10cm的密度织造成克重为115g/m2的平纹织物，即得面料；
(3)将步骤(2)所得面料质量0.4倍的胶黏剂涂覆于步骤(2)所得面料的一侧，并将里料贴附于含有胶黏剂的面料一侧，得复合面料，将复合面料置于热压机中于温度为200℃的条件下热压固化15min，得耐高温双层防金属熔融喷溅面料；
(4)对步骤(3)所得耐高温双层防金属熔融喷溅面料进行指标分析。
作为优化，步骤(1)所述人热熔纺丝的条件为纺丝速率为1000m/min，拉伸倍数为3倍。
作为优化，步骤(3)所述胶黏剂为将苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物与乙酸乙酯按质量比1:4混合，并加入三嵌段共聚物质量0.4倍的石油树，三嵌段共聚物质量0.10倍的防老剂BHT和三嵌段共聚物质量0.2倍的二氧化硅气凝胶，搅拌混合后，得胶黏剂。
效果例
下表1给出了采用本发明实施例1至3与对比例的耐高温双层防金属熔融喷溅面料性能分析结果。
表1
从表1中实施例1与对比例的实验数据比较可发现，当在制备耐高温双层防金属熔融喷溅面料时在外层面料中加入含有改性碳纳米管的聚乳酸纤维可有效提高产品的热防护性，并且使产品的力学性能得到有效提；从实施例1与实施例2的实验数据比较可发现，当改性聚乳酸纤维中加入的碳纳米管未经过改性时，碳纳米管在受热过程中无法释放气体从而使产品的热防护性降低；从实施例1与实施例3的实验数据比较可发现，当改性聚乳酸纤维中加入的改性碳纳米管未经硅烷偶联剂处理时，改性碳纳米管在聚乳酸中无法均匀分布，导致产品的热防护性和力学性能大大降低。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何标记视为限制所涉及的权利要求。
