一種擊劍比賽跑道用導電材料的製作方法
2023-04-30 18:26:11
專利名稱：一種擊劍比賽跑道用導電材料的製作方法
技術領域：
本發明涉及紡織品材料領域，具體涉及一種用作擊劍比賽跑道用導電材料。
背景技術：
隨著科學技術的進步和新材料的開發，紡織複合材料的應用層出不窮，柔性複合材料作為其中的一種新興複合材料已經得到了廣泛運用，且發展前景廣闊。它不僅廣泛應用於充氣筏，廣告燈箱布等領域，甚至開始應用於環保的科技產品。義大利卡馬比奧湖的湖水極為營養，因此人們利用以滌綸高強絲作為增強材料的產品，圈出一個浮動的水上實驗室以此來對湖水進行大規模分析研究；在沙漠地區人們用紡織布遮陽頂，開闢了出一片適合農作物生長的土地；人們還利用雙層布料製成軟性熱交換器，利用太陽、空氣和水的能量來保存資源。另外，還用於篷蓋領域為臨時需要而搭建的用於短期居住的帳篷，以及為災民、難民以及朝聖者提供的臨時住所，且已經擴展到高技術的可移動的、臨時使用的、耐久的庇護所以及為倉儲、生產、展覽、會議、文化交流和體育活動提供可改變的、大跨度的建築膜結構材料。另外，柔性複合材料在擊劍比賽跑道等體育領域也有很廣泛的應用。擊劍運動是一項歷史悠久的傳統體育運動項目。早在遠古時代，劍就是人類為了生存同野獸進行搏鬥和獵食所使用的工具。現代擊劍運動是奧運會的傳統項目，1896年在雅典舉行的第1屆現代奧運會上就設有男子花劍、佩劍的比賽。1931年，重劍比賽開始使用電動裁判器。電動裁判器的發明也是現代擊劍運動史上的一個裡程碑。它使擊劍比賽更加公平，同時推動擊劍技術向更新的高度發展。在擊劍比賽中，當甲方劍客的劍擊中乙方的導電服時，電路導通，乙方指示燈亮，反之亦然。電路導通需要兩劍客相遇時形成導電迴路，一般情況下，兩劍客各有一根導電線與擊劍跑道材料相連，該材料下層是導電的，所以能形成迴路。而上層是絕緣的，一般為PVC膜類材料，以保護劍客安全。但是傳統該類材料一般存在環保性能差、剝離負荷低、強度差、耐磨性低、易被刺破、導電性差等缺陷。如今，紡織品在工業生產中已扮演著越來越重要的角色。採用新型纖維和新紡織工藝製成的導電纖維紡織品用途不斷拓展，具有良好柔韌性的導電纖維受到了廣泛的關注。20世紀60年代人們開始研發導電纖維，隨著研究的不斷深入，不同類型的導電纖維被逐漸開發，紡織用導電纖維的生產和應用技術已逐漸趨於成熟，其產品在抗靜電紡織品、屏蔽電磁波紡織品、智能紡織品和防偵察偽裝材料等領域都有著廣泛的應用。導電纖維通常是指在標準狀態下(20°C，65%RH)電阻率小於IO8Ω · cm的纖維。雖然目前關於不鏽鋼導電纖維研究的相關報導有很多，如伏廣偉介紹了通過植入導電纖維包括不鏽鋼導電纖維以提高紡織品抗靜電性能的技術；劉榮清敘述了導電纖維的前景和分類，分析了有機導電纖維和無機金屬導電纖維的特性，並介紹了兩類纖維的紡紗工藝；張亮優化探討了導電纖維針織物的編織工藝；專利CN1082644提供了一種具有導電性能的纖維和導電布的制配方法。它由電解銅、純鎢、鎳按一定比例制配電解後，對清洗處理後的纖維及布進行電鍍。專利CN1408897報導了通過物理氣相沉積法生產導電布。專利CN101153462報導了一種彈性導電布的製造方法，其包括下列步驟提供一以天然纖維或人造纖維織成的布料；將發泡樹脂粘著於所述布料的至少一表面上，形成具有彈性的布料；所述第一薄膜進行電鍍以將所述布料金屬化。專利CN1408915介紹了採用金屬紗線及自然纖維為原料，先將金屬紗線經卷繞包覆短纖紗線，再在編纖過程中同時添加足以提升其耐用度的絲，如不鏽鋼絲、羊毛絲等，以構成大面積的導電布。但是將不鏽鋼導電纖維和棉纖維混紡而成的導電布與骨架材料以及PVC膜在一定的工藝條件下加工而成的擊劍比賽跑道用導電複合材料卻未見相關報導。
發明內容
本發明所要解決的技術問題在於提供一種環保性能好、剝離負荷高、強度好(拉伸負荷和撕裂負荷高)、導電性能高，並且具有優越的刺破強力和耐磨性能擊劍比賽跑道用導電材料。一種擊劍比賽跑道用導電材料，由下述方法製備而得
(1)採用高強滌綸絲織造而成的機織布，在機織布其中一表面刀刮一層E-PVC糊，然後 E-PVC糊面貼合PVC膜，此後在機織布另一表面塗一層PU糊；
(2)導電布表面塗一層PU糊，將導電布的PU糊面與步驟(1)機織布的PU糊面相互貼合，然後經軋花、溫煉工序即製得擊劍比賽跑道用導電材料。優選地，所述的機織布規格為線密度1000D X 1000D,織物密度為20 X 22根/英寸。 高強滌綸絲和高織物密度骨架材料的應用，保證了導電材料具有足夠的強度。優選地，所述的導電布由Φ5 15 μ m不鏽鋼長絲纖維和棉纖維混紡而成。Φ5 15 μ m不鏽鋼導電長絲纖維具有導電能力好，柔軟性能佳，且與其它紡織纖維易捻合，國內雖有很多將金屬絲短纖與其他纖維混紡織成各種織物的相關報導，而將金屬長絲與其它紗線加捻後作為緯紗或者單獨作為緯紗原料是一種新的嘗試，它比金屬絲混紡紗拉拔次數少且無牽切，無因不鏽鋼而出現的混紡抱合性差等問題，在織造工藝上更方便於控制。優選地，所述的PU糊採用水性聚氨酯。水性聚氨酯其具有環保性能好、粘結性能強、柔韌性好、耐衝擊性好、耐化學品性好、耐磨性好等特點。優選地，所述刀刮E-PVC糊的厚度為0. 06 0. 10mm。該厚度保證了 PVC膜材料的與骨架材料的充分粘合。優選地，所述步驟(1)貼合時，機織布預熱溫度150 V 士 10 °C，貼合溫度185 °C ±5°C，PVC膜預熱溫度165°C 士 10 °C，貼合溫度195 °C 士 5°C，貼合速度為18 25m/
mirio優選地，所述步驟(2)貼合時，機織布預熱溫度150 °C 士10 °C，貼合溫度170°C 士 5°C，導電布預熱溫度165°C 士 10 °C，貼合溫度185°C 士 5°C，貼合速度為10 14 m/min。 該加工工藝使PVC膜、骨架材料和不鏽鋼導電布三者間充分貼合，產品剝離負荷高，並且保證了產品的良好的導電能力。優選地，所述的PVC膜由下述方法製得將PVC配料經高速冷卻攪拌、密煉、粗煉、 精煉，後行星擠出，達到前期充分塑化，再經二輥開煉再次塑化後四輥壓延工藝製成PVC膜。優選地，所述的PVC配料由下述重量份的組份組成PVC樹脂粉100份、改性輕質碳酸鈣5 15份、納米碳酸鈣5 15份、增塑劑鄰苯二甲酸二異壬酯15 25份、硬脂酸鋅類穩定劑3 6份、熱塑性聚氨酯彈性體2 4份、環氧大豆油2 6份、阻燃劑氫氧化鋁 4 10份和氫氧化鎂2、份、鈦白粉2、份、色料0. 1 2份，耐磨添加劑SiC 0. 3 0. 8 份及改性納米SiO2 0. 3 0. 8份。優選地，所述的PVC樹脂粉聚合度為1300 1500。用此高聚合度的PVC樹脂粉是
賦予產品的高彈性。本發明提供的PVC膜具有很好的彈性和耐磨性。解決該問題的關鍵是在膜配方中提升PVC樹脂粉的聚合度、加入聚氨酯彈性體TPU以及耐磨添加劑使PVC膜具備高彈性和耐磨性。添加聚氨酯彈性體TPU提供膜彈性的主要原理是熱塑性聚氨酯彈性體TPU是由多異氰酸酯和帶有羥基的聚酯或聚醚二元醇和低分子二元醇擴鏈劑，通過逐步加成聚合反應製成的線狀或稍有支化或交聯的高分子材料。TPU分子中既含有柔性軟鏈段又含有剛性硬鏈段，軟鏈段決定了 TPU的一些最終性能，如彈性、低溫屈撓性，在某種程度上還有聚合物的膨脹性能和水解性。同樣，硬鏈段則顯示的是硬度、彈性模量、脫模性和高溫性能(熱穩定性)。硬鏈段通過分子間氫鍵獲得強的物理交聯結構，形成微相分離結構，所以即使無化學交聯結構也表現出了橡膠彈性。其彈性模量介於塑料和橡膠之間，在較寬的硬度範圍內仍能保持較好的彈性，TPU還兼有塑料加工工藝性能，並具有良好的耐低溫性能和耐油、 耐溶劑、耐臭氧性能。雖然用高聚合度PVC樹脂粉提升產品彈性的相關報導已有，如劉方的《高聚合度聚氯乙烯彈性體的性能及其應用》，陳國正的《高聚合度聚氯乙烯樹脂的開發》 等。另外董金虎的《SiOjf韌增強PVC人造革的研究》，王帆的《無機納米粒子SiO2增韌增強PVC的性能》，田滿紅的《納米SiO2增強增韌聚氯乙烯複合材料的研究》等介紹了 SiO2增韌增強PVC的性能。但是同時採用高聚合度PVC樹脂粉和加入聚氨酯彈性體TPU以及耐磨添加劑使PVC膜具備高彈性和耐磨性，在國內外尚未見報導。本發明的另一創新點是選擇適宜的助劑使導電織物與柔性複合材料的骨架材料能夠很好的粘合，並且不影響導電布的導電能力，而本發明選用了聚氨酯膠水來粘結「兩布」，使其具有高剝離負荷。聚氨酯是一種發展迅速的高分子材料，由於原料品種的多樣化以及分子結構的軟硬段可調，可以製成泡沫、塗料、塑料、彈性體、膠粘劑、纖維等多種形式的產品。它廣泛應用於機電、船舶、航空、車輛、土木建築、輕工、紡織等部門，產量與品種與日俱增，在材料工業中現已經佔有相當重要的地位。聚氨酯膠粘劑是一種中高檔膠粘劑，具有優良的柔韌性、耐衝擊性、耐化學品性、耐磨性，最重要的是它的耐低溫性。目前聚氨酯膠粘劑以溶劑型為主。國內使用的膠粘劑絕大部分是溶劑型，因此存在對環境的汙染和安全問題，並且耗用大量能源。有機溶劑易燃易爆、易揮發、氣味大、使用時造成空氣汙染，具有或多或少的毒性。溶劑型膠粘劑在生產過程中排放的溶劑不僅會汙染空氣，直接危害操作工人的健康，而且最終仍會有小部分溶劑無法排除，殘留在產品中。歐、美已立法限制溶劑型膠粘劑的使用量。因此，本發明選用了環保型膠粘劑即水性聚氨酯作為「兩布」之間的膠粘劑。本發明所採用的阻燃體系是氫氧化鋁和氫氧化鎂混合阻燃體系，這是由於無機阻燃劑(填料)因具有無毒，低煙或無煙、燃燒產物毒性小、不遷移、不滲出、不汙染環境、永久阻燃、成本低廉等特點，符合阻燃劑向環保型發展的大趨勢，已成為阻燃技術發展的主要方向。其中Al (0H)3、Mg(0H)2等無機阻燃劑已被越來越廣泛的應用於塑料加工等阻燃領域。 Al(OH)3* Mg(OH)2的阻燃作用主要是基於其脫水吸熱效應，而消煙作用表現在①由於加熱過程中生成的氧化鋁和氧化鎂有較大的表面積，能吸附煙塵；②由於在固相中促進了殘炭的形成。因此Al (OH)3和Mg(OH)2復配使用是軟PVC材料較為理想的阻燃抑煙劑。Al (OH)3和Mg(OH)2的阻燃主要是在凝聚相起作用。首先是分解吸熱。二者分解時從火焰中吸收輻射能，有利於降溫，促進脫氫反應和保護炭層；Al (OH) 3和Mg(OH)2分解生成的Al2O3及MgO屬表面積極高的活性物質，它能吸收自由基、可燃物和煙；分解放出的水起冷卻劑和稀釋劑的作用，能延遲材料的引燃時間，可減少材料生煙量和煙逸出的速度。 Mg (OH) 2具有很強的抑制HCl生成的能力，與Al (OH) 3並用可以彌補Al (OH) 3分解溫度較低的缺陷，使複合阻燃劑在235 455°C範圍內均存在脫水吸熱反應，在材料氧化分解過程中一直具有較好的阻燃效果。另外，較低添加量的18(0!1)2對41 (OH)3阻燃有促進作用，可以提高材料的碳化效果。本發明通過優化選擇了 4 10份的Al (OH) 3和2、份的Mg (OH) 2共同組合成產品的阻燃體系，賦予產品的高效阻燃作用。在PVC膜加工配方中還可加入環保增塑劑鄰苯二甲酸二異壬酯DINP，它的作用是增大PVC膜軟化溫度與分解溫度之間的距離，進而改善其流動性，使聚合物柔軟且有彈性， 並且環保，它與PVC膜的相容性好，增塑效率高，不離析，不滲出，製品的柔韌性好，使用壽命長。在PVC膜加工配方中還可加入耐磨添加劑改性納米SiO2和SiC，SiO2是目前應用最廣泛的改性材料之一，改性納米SiO2具有卓越的量子尺寸效應、小尺寸效應、表面效應和宏觀量子隧道效應等，與聚合物複合後，既有超細SiO2粒子的機械強度、熱穩定性等特性，又有質輕、高韌性等特點。SiO2的加入使交聯密度提高，引起應力集中，起到了阻止裂紋擴散的作用，使基體強度提高。另一方面，由於SiC具有高耐磨性，它也能增加PVC膜的耐磨度，因此，本發明優選的SiC和改性納米SiO2能有效增強產品的耐磨性以及其它的物理性能，使產品具有高耐磨性。本發明製得的擊劍比賽跑道用導電材料，不僅導電性能高、環保性能好、剝離負荷高、強度好(拉伸負荷和撕裂負荷高)、阻燃性能佳，並且具有優越的刺破強力和耐磨性等優
點ο
圖1是本發明步驟(1)的製備工藝示意圖。圖2是本發明步驟(2)的製備工藝示意圖。圖3是本發明製得擊劍比賽跑道用導電材料的結構圖。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明作進一步說明，但本發明的保護範圍並不限於此。實施例1 4
參照圖1，一種擊劍比賽跑道用導電材料，由下述方法製備而得 (1)採用高強滌綸絲織造而成的機織布，在機織布其中一表面刀刮一層E-PVC糊，然後 E-PVC糊面貼合PVC膜，此後在機織布另一表面塗一層PU糊；(2)對導電布表面塗一層PU 糊，將導電布的PU糊面與步驟(1)機織布的PU糊面相互貼合，然後經軋花、溫煉工序即製得擊劍比賽跑道用導電材料。最終製得的擊劍比賽跑道用導電材料結構如圖3所示，其中1為PVC膜(聚合度 2700)，2為PVC糊料層(E-PVC糊)，3為機織布，4為PU糊料層，5為導電布。所述的高強滌綸絲的機織布規格為線密度1000DX 1000D，織物密度(20X22)根/ 英寸。所述的導電布由Φ 5 10 μ m不鏽鋼導電纖維和棉纖維混紡而成。所述的膠粘劑是PU糊即水性聚氨酯。所述刀刮E-PVC糊厚度0. 08 mm。 所述步驟(1)的機織布預熱溫度150 貼合溫度185 °C，PVC膜預熱溫度165 °C，貼合溫度195 °C，貼合速度為20 m/min。所述步驟(2)的機織布預熱溫度150 °C，貼合溫度170 °C，導電布預熱溫度165 °C，貼合溫度185 °C，貼合速度為11 m/min。所述的PVC膜由下述方法製得將PVC配料經高速冷卻攪拌、密煉、粗煉、精煉，後行星擠出，達到前期充分塑化，再經二輥開煉再次塑化後四輥壓延工藝製成PVC膜。所述的 PVC樹脂粉聚合度為2500。PVC配料及製得複合材料的性能如下表1 :
權利要求
1.一種擊劍比賽跑道用導電材料，其特徵在於由下述方法製備而得(1)採用高強滌綸絲織造而成的機織布，在機織布其中一表面刀刮一層E-PVC糊，然後 E-PVC糊面貼合PVC膜，此後在機織布另一表面塗一層PU糊；(2)導電布表面塗一層PU糊，將導電布的PU糊面與步驟(1)機織布的PU糊面相互貼合，然後經軋花、溫煉工序即製得擊劍比賽跑道用導電材料。
2.根據權利要求1所述的一種擊劍比賽跑道用導電材料，其特徵在於所述的機織布規格為線密度1000DX 1000D，織物密度為20 X 22根/英寸。
3.根據權利要求1所述的一種擊劍比賽跑道用導電材料，其特徵在於所述的導電布由Φ 5 15 μ m不鏽鋼長絲纖維和棉纖維混紡而成。
4.根據權利要求1所述的一種擊劍比賽跑道用導電材料，其特徵在於所述的PU糊採用水性聚氨酯。
5.根據權利要求1所述的一種擊劍比賽跑道用導電材料，其特徵在於所述刀刮E-PVC 糊的厚度為0. 06 0. 10mm。
6.根據權利要求1所述的一種擊劍比賽跑道用導電材料，其特徵在於所述步驟(1)貼合時，機織布預熱溫度150 V 士 10 °C，貼合溫度185 V 士 5°C，PVC膜預熱溫度165 V 士 10 °C，貼合溫度195 V 士 5°C，貼合速度為18 25m/min。
7.根據權利要求1所述的一種擊劍比賽跑道用導電材料，其特徵在於所述步驟(2)貼合時，機織布預熱溫度150 0C 士 10 °C，貼合溫度170 0C 士 5°C，導電布預熱溫度165 °C 士 10 °C，貼合溫度185 V 士 5°C，貼合速度為10 14 m/min。
8.根據權利要求1所述的一種擊劍比賽跑道用導電材料，其特徵在於所述的PVC膜由下述方法製得將PVC配料經高速冷卻攪拌、密煉、粗煉、精煉，後行星擠出，達到前期充分塑化，再經二輥開煉再次塑化後四輥壓延工藝製成PVC膜。
9.根據權利要求8所述的一種擊劍比賽跑道用導電材料，其特徵在於所述的PVC配料由下述重量份的組份組成PVC樹脂粉100份、改性輕質碳酸鈣5 15份、納米碳酸鈣 5 15份、增塑劑鄰苯二甲酸二異壬酯15 25份、硬脂酸鋅類穩定劑3 6份、熱塑性聚氨酯彈性體2 4份、環氧大豆油2 6份、阻燃劑氫氧化鋁4 10份和氫氧化鎂2、份、鈦白粉2、份、色料0. 1 2份，耐磨添加劑SiC 0. 3 0. 8份及改性納米SiO2 0. 3 0. 8 份。
10.根據權利要求9所述的一種擊劍比賽跑道用導電材料，其特徵在於所述的PVC樹脂粉聚合度為1300 1500。
全文摘要
本發明涉及一種擊劍比賽跑道用導電材料，由下述方法製備而得(1)採用高強滌綸絲織造而成的機織布，在機織布其中一表面刀刮一層E-PVC糊，然後E-PVC糊面貼合PVC膜，此後在機織布另一表面塗一層PU糊；(2)導電布表面塗一層PU糊，將導電布的PU糊面與步驟(1)機織布的PU糊面相互貼合，然後經軋花、溫煉工序即製得擊劍比賽跑道用導電材料。本發明製得的擊劍比賽跑道用導電材料，不僅導電性能高、環保性能好、剝離負荷高、強度好(拉伸負荷和撕裂負荷高)、阻燃性能佳，並且具有優越的刺破強力和耐磨性等優點。
文檔編號D06N3/08GK102505515SQ20111033972
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月1日 優先權日2011年11月1日
發明者於華娟, 吳承農, 吳遠平, 朱靜江, 郝恩全, 黃強 申請人:浙江明士達新材料有限公司