[發明專利]一種納米纖維復合的單向布、其制備方法及應用

在審

• 申請號: 202011039808.2
• 申請日: 2020-09-28
• 公開（公告）號: CN112549701A
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 張立銘;曹煜彤;宋數賓;趙開榮;曹美榮;宋向陽;朱俊強;王倩
• 申請（專利權）人: 中化高性能纖維材料有限公司;江蘇瑞盛新材料科技有限公司
• 主分類號: B32B27/02
• 分類號: B32B27/02;B32B27/12;B32B27/32;B32B37/06;B32B37/10;F41H1/02;F41H1/04;D06M15/564;D06M15/59;D06M101/20
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 辛元石;韋東

1.一種納米纖維復合的單向布，其特征在于，所述納米纖維復合的單向布包括至少兩個單向片層和位于相鄰的單向片層之間的納米纖維，所述單向片層包括單向排布的高性能纖維和膠黏劑，所述膠黏劑包括納米纖維。

2.如權利要求1所述的納米纖維復合的單向布，其特征在于，所述納米纖維復合的單向布具有以下一項或多項特征：

相鄰的兩個單向片層的高性能纖維排布方向之間的夾角為90±10°；

所述高性能纖維的質量占所述納米纖維復合的單向布總質量的70-90％；

所述納米纖維復合的單向布包括兩個單向片層時的面密度為70-350g/m²，優選為100-300g/m²，更優選為120-250g/m²；

所述膠黏劑中，納米纖維占膠黏劑的質量分數為5-50％，優選為5-30％；

所述高性能纖維為拉伸強度大于等于20g/d、初始模量大于等于40GPa的纖維。

3.如權利要求1所述的納米纖維復合單向布，其特征在于，所述高性能纖維選自超高分子量聚乙烯纖維、芳綸纖維、聚酰亞胺纖維和聚對苯撐苯并二噁唑纖維中的一種或多種，優選為超高分子量聚乙烯纖維和/或芳綸纖維，更優選為超高分子量聚乙烯纖維和/或對位芳綸纖維；和/或，所述高性能纖維的拉伸強度大于等于1.8GPa，初始模量為85-170GPa，斷裂伸長率大于等于3.5％。

4.如權利要求1所述的納米纖維復合的單向布，其特征在于，所述納米纖維為芳綸納米纖維，優選為對位芳綸納米纖維；和/或，所述納米纖維的纖維長度為50-100nm，比表面積為50-500m²/g。

5.如權利要求1所述的納米纖維復合的單向布，其特征在于，所述膠黏劑包括樹脂基體，所述樹脂基體選自聚氨酯、苯乙烯嵌段共聚物和聚丙烯酸酯中的一種或多種、優選為聚氨酯；和/或，所述樹脂基體的拉伸強度為15-40MPa。

6.如權利要求5所述的納米纖維復合的單向布，其特征在于，所述納米纖維復合的單向布具有以下一項或多項特征：

所述膠黏劑中，樹脂基體占膠黏劑的質量分數為30-80％，優選為40-80％；

所述膠黏劑中，樹脂基體和納米纖維的質量比為1：(0.1-1)，優選為1：(0.1-0.6)；

所述膠黏劑還包括添加劑，優選地，添加劑占膠黏劑的質量分數不超過25％。

7.制備權利要求1-6中任一項所述的納米纖維復合的單向布的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

(1)制備包括單向排列的高性能纖維和膠黏劑的單向片層，其中，膠黏劑包括納米纖維；

(2)在單向片層上噴涂納米纖維的水分散液，干燥，再對單向片層進行層疊；

(3)對層疊的單向片層進行熱壓復合，得到納米纖維復合的單向布。

8.如權利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法具有以下一項或多項特征：

步驟(1)中，使膠黏劑的水分散體附著在單向排布的高性能纖維上，干燥，得到單向片層；優選地，所述膠黏劑水分散體中，水與除納米纖維以外的固體成分的質量比為7：3到4：6，優選為7：3到5：5；優選地，附著在單向排布的高性能纖維上的膠黏劑水分散體的厚度為0.01-0.1mm；

步驟(2)中，納米纖維的水分散液在相鄰的兩個單向片層之間的噴涂量為1-10g/m²；

步驟(2)中，進行層疊時，相鄰的兩個單向片層的高性能纖維排布方向之間的夾角為90±10°；

步驟(3)中，熱壓溫度為70-120℃，熱壓壓力為0.1-2MPa。