一种具备高抗毒高阻燃性能的防护复合材料及其制备方法与流程

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1.本发明涉及防护材料技术领域，特别涉及抗毒阻燃防护材料技术领域，具体为一种具备高抗毒高阻燃性能的防护复合材料及其制备方法。

背景技术：

2.在从事有明火、散发火花、熔融金属附近操作和有易燃物质并发火危险的场所中，需要从业工作人员着防护服装，防护服装由阻燃材料制成，国家标准gb8965.1-2009《防护服装阻燃防护》中规定了防护服装的分级标准，阻燃材料a级适用于从事有明火、散发火花、在熔融金属附近操作有辐射热和对流热的场合穿用的阻燃服，属于最高等级的阻燃材料，根据gb8965.1-2009《防护服装阻燃防护》标准中规定的阻燃性能项目和指标，a级标准指标为：损毁长度≤50mm，阴燃和续燃时间≤2s。这种阻燃复合材料通常是在外层复合材料中添加阻燃剂来达到相应的阻燃要求。
3.在实际的工作中，现场的工作环境复杂，高温下危险场所中产生有毒有害物质，可能威胁工作人员的人身安全，并造成不可逆的影响。仅具有阻燃效果的防护服装无法满足实际现场的需求，目前市场上对抗毒产品采用的是复合单层的防毒膜，在防毒膜外再复合一层tpu或pvc等材料，由于防毒膜材料比较脆，耐寒性能差，与骨架材料之间的剥离强度也低，使产品在使用时经常出现折痕、分层等现象，影响产品使用性能，进而导致使用寿命短等一系列问题。

技术实现要素：

4.本发明为了解决目前现有的防护材料无法满足在复杂的工作环境下，对于阻燃抗毒的要求，而防毒膜材料因其结构特性，存在脆、易折，耐寒性差的问题，在使用时常常出现的折痕、分层等质量问题，导致需要频繁更换，使用寿命短，增加了使用成本等存在的诸多问题，提供了一种具备高抗毒高阻燃性能的防护复合材料及其制备方法。
5.本发明采用如下技术实现：本发明提供一种具备高抗毒高阻燃性能的防护复合材料，包括位于中间的骨架层，所述骨架层的两侧面依次复合防毒层和阻燃层；防毒层采用防毒共挤膜，防毒共挤膜采用tpu、pvdc、pe多层共挤制备；阻燃层采用阻燃膜，阻燃膜由多种阻燃剂混合制得；骨架层采用芳纶骨架材料。
6.实施时，本发明所设计的一种具备高抗毒高阻燃性能的防护复合材料，该复合材料采用多层复合工艺制备得到，包括位于中间的骨架层，所述骨架层的两侧面依次复合防毒层和阻燃层；位于两侧面的的防毒层完全一致，位于两侧面的阻燃层完全一致，防护复合材料正反两面对称复合；防毒层采用防毒共挤膜，防毒共挤膜采用tpu（聚氨酯）、pvdc(聚偏二氯乙烯)、pe（聚乙烯）薄膜材料多层共挤制备，可以改善防毒膜材料比较脆，耐寒性差的问题，也可提高其与骨架材料之间的剥离强度，解决产品在使用时出现的折痕、分层等质量问题，还可减少
一次复合工序，降低成本和提高产品质量；防毒共挤膜采用五层复合共挤，包括基层、功能层，基层为pe层，对功能层具有良好的支撑和保持作用；功能层包括tpu层和pvdc层，pe层的两侧面依次复合tpu层和pvdc层，pvdc作为阻隔材料时，其氧气透过量、水蒸气透过量都非常低，有效起到阻隔作用；阻燃层采用阻燃膜，阻燃膜由多种阻燃剂混合搅得，阻燃膜直接复合在骨架材料上，满足复合材料对阻燃高要求，同时相比现有技术采用阻燃涂层，提高复合材料撕裂强力；骨架层采用芳纶骨架材料。
7.一种具备高抗毒高阻燃性能的防护复合材料的制造方法，包括以下步骤：a，防毒层的制备；选取tpu、pvdc、pe材料作为原料，采用多层共挤出复合工艺制备得防毒共挤膜，具体为，将tpu、pvdc、pe原料分别加入到各自的挤出机中，在各自的挤出机中分别熔融塑化后，流入多层共挤出复合模头中并按照层间结构分布，然后经过挤出复合、冷却成型后，得到防毒共挤膜；b，阻燃层的制备；在混合搅拌机中加入100份tpu，并加入阻燃剂，初步混合；随后分三次共加入100份dmac溶剂，充分混合搅拌，涂覆在离心纸上成膜，阻燃层的重量为45~70g/m2；进一步的，阻燃层的重量选取50~60g/m2；更进一步的，阻燃层的重量选取53g/m2；c，复合工艺；选取芳纶骨架材料为骨架层，骨架层的重量为200~260g/m2，进一步的，骨架层的重量选取220~230g/m2；更进一步的，骨架层的重量选取228g/m2；使用热熔胶喷涂复合机将阻燃膜、防毒共挤膜依次胶合在骨架层两侧；具体为，芳纶骨架材料、阻燃膜、防毒共挤膜安装到支架上，对好线位，再把布从预热缸放到烘道口，放好胶水，打开回胶电机，上胶量为8～10g/m2，预热，将皮带装紧，打开电源，启动电机，低速运转，复合温度为95～100℃，复合后的防护复合材料的重量为550~600g/m2，进一步的，防护复合材料的重量为550~560g/m2，更进一步的，防护复合材料的重量为550g/m2。
8.一种具备高抗毒高阻燃性能的防护复合材料在集体防护装备上应用于柔性掩蔽体或帐篷。
9.与现有技术相比本发明具有以下有益效果：本发明所设计的一种具备高抗毒高阻燃性能的防护复合材料，将tpu、pe、pvdc等材料通过共挤的方式复合在一起的工艺，代替目前市场上大多数采用复合单层的防毒膜，在防毒膜外面再复合一层tpu或pvc等材料的工艺。该材料阻燃性能可达到损毁长度≤1mm，阴燃时间0s，防护等级远远大于gb8965.1-2009《防护服装阻燃防护》标准中规定的最高等级a级所要求的损毁长度≤50mm，阴燃和续燃时间≤2s的性能指标，满足国家标准，阻燃效果优良，首次将具备高抗毒、更高阻燃性能的复合材料应用在集体防护装备上，在保留原先抗毒和阻燃防护性能的同时，不会出现折痕、脱层等质量缺陷，极大程度的降低了产品在使用时出现折痕、分层等现象的问题，提高了产品质量，延长了产品寿命，降低使用成本，安全可靠，适合大范围推广使用。
附图说明
10.图1为本发明的结构示意图。
11.图2为本发明中防毒共挤膜的结构示意图。
12.图中：1-防毒层，2-阻燃层，3-骨架层，4-tpu层，5-pvdc层，6-pe层。
具体实施方式
13.下面对本发明的具体实施例进行详细说明。
14.实施例1一种具备高抗毒高阻燃性能的防护复合材料，如图1所示：该复合材料采用多层复合工艺制备得到，包括位于中间的骨架层3，所述骨架层3的两侧面依次复合防毒层1和阻燃层2，位于两侧面的防毒层1完全一致，位于两侧面的阻燃层2完全一致，防护复合材料正反两面对称复合；如图2所示：防毒层1采用防毒共挤膜，防毒共挤膜采用tpu（聚氨酯）、pvdc(聚偏二氯乙烯)、pe（聚乙烯）薄膜材料多层共挤制备，可以改善防毒膜材料比较脆，耐寒性差的问题，也可提高其与骨架材料之间的剥离强度，解决产品在使用时出现的折痕、分层等质量问题，还可减少一次复合工序，降低成本和提高产品质量；防毒共挤膜采用五层复合共挤，包括基层、功能层，基层为pe层6，对功能层具有良好的支撑和保持作用；功能层包括tpu层4和pvdc层5，pe层6的两侧面依次复合tpu层4和pvdc层5，pvdc(聚偏二氯乙烯)作为阻隔材料时，其氧气透过量、水蒸气透过量都非常低，有效起到阻隔作用；阻燃层2采用阻燃膜，阻燃膜由多种阻燃剂混合制得，阻燃膜直接复合在骨架材料上，满足复合材料对阻燃高要求，同时相比现有技术采用阻燃涂层，提高复合材料撕裂强力；骨架层采用芳纶骨架材料。
15.一种具备高抗毒高阻燃性能的防护复合材料的制造方法，包括以下步骤：a，防毒层的制备；选取tpu、pvdc、pe材料作为原料，采用多层共挤出复合工艺制备得防毒共挤膜，具体为，将tpu、pvdc、pe原料分别加入到各自的挤出机中，在各自的挤出机中分别熔融塑化后，流入多层共挤出复合模头中并按照层间结构分布，然后经过挤出复合、冷却成型后，得到防毒共挤膜；b，阻燃层的制备；在混合搅拌机中加入100份tpu，并加入阻燃剂，初步混合；随后分三次共加入100份dmac溶剂，充分混合，涂覆在离心纸上成膜，阻燃层的重量为45~70g/m2；优选的，阻燃层的重量选取50~60g/m2；更优选的，阻燃层的重量选取53g/m2；c，复合工艺；选取芳纶骨架材料为骨架层，骨架层的重量为200~260g/m2，优选的，骨架层的重量选取220~230g/m2；更优选的，骨架层的重量选取228g/m2；使用热熔胶喷涂复合机将阻燃膜、防毒共挤膜依次胶合在骨架层两侧；具体为，芳纶骨架材料、阻燃膜、防毒共挤膜安装到支架上，对好线位，再把布从预热缸放到烘道口，放好胶水，打开回胶电机，上胶量为8g/m2，
预热，将皮带装紧，打开电源，启动电机，低速运转，复合温度为100℃，复合后的防护复合材料的重量为550~600g/m2，优选的，防护复合材料的重量为550~560g/m2，更优选的，防护复合材料的重量为550g/m2，控制材料整体重量，避免材料过重导致材料携带性降低，在兼顾高抗毒性、高阻燃性的同时，尽量降低原料重量，以便复合材料的应用，提高便携性。
16.一种具备高抗毒高阻燃性能的防护复合材料在集体防护装备上应用于柔性掩蔽体或帐篷。
17.根据gb8965.1-2009《防护服装阻燃防护》标准中规定各项指标进行检验，检测其阻燃效果。
18.一、阻燃性能检测1、续燃时间分别剪取径向（纵向）、纬向（横向）的试样，测定在规定的试验条件下，移开（点）火源后材料持续有焰燃烧的时间。
19.经过试验测得经、纬向的续燃时间分别为t≤5.1秒，w≤2秒。
20.2、阴燃时间分别剪取径向（纵向）、纬向（横向）的试样，测定在规定的试验条件下，当有焰燃烧终止后，或者移开（点）火源后材料持续无焰燃烧的时间。
21.经过试验测得经、纬向的阴燃时间均为0秒。
22.3、损毁长度分别剪取径向（纵向）、纬向（横向）的试样，测定在规定的试验条件下，材料损毁面积在规定方向上的最大长度，经过试验测得经、纬向的损毁长度分别为t≤1mm，w≤1mm。
23.二、耐毒剂渗透性能经过试验测得，耐“液-气”芥子气渗透时间＞24h。
24.三、撕裂强力分别剪取径向（纵向）、纬向（横向）的试样，测定在规定的试验条件下，在经纬两方向的撕裂强力。
25.经过试验测得经、纬向的撕裂强力分别为t≥480n，w≥370n。
26.实施例2一种具备高抗毒高阻燃性能的防护复合材料的制造方法，包括以下步骤：a，防毒层的制备；选取tpu、pvdc、pe材料作为原料，采用多层共挤出复合工艺制备得防毒共挤膜，具体为，将tpu、pvdc、pe原料分别加入到各自的挤出机中，在各自的挤出机中分别熔融塑化后，流入多层共挤出复合模头中并按照层间结构分布，然后经过挤出复合、冷却成型后，得到防毒共挤膜；b，阻燃层的制备；在混合搅拌机中加入100份tpu，并加入阻燃剂，初步混合；随后分三次共加入100份dmac溶剂，充分混合，涂覆在离心纸上成膜，阻燃层的重量为60g/m2；c，复合工艺；选取芳纶骨架材料为骨架层，骨架层的重量为225g/m2；使用热熔胶喷涂复合机将
阻燃膜、防毒共挤膜依次胶合在骨架层两侧；具体为，芳纶骨架材料、阻燃膜、防毒共挤膜安装到支架上，对好线位，再把布从预热缸放到烘道口，放好胶水，打开回胶电机，上胶量为10g/m2，预热，将皮带装紧，打开电源，启动电机，低速运转，复合温度为95℃，复合后的防护复合材料的重量为为555g/m2。。
27.本发明要求保护的范围不限于以上具体实施方式，而且对于本领域技术人员而言，本发明可以有多种变形和更改，凡在本发明的构思与原则之内所作的任何修改、改进和等同替换都应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种具备高抗毒高阻燃性能的防护复合材料，其特征在于：包括位于中间的骨架层（3），所述骨架层（3）的两侧面依次复合防毒层（1）和阻燃层（2）所述防毒层（1）采用防毒共挤膜，所述防毒共挤膜采用tpu、pvdc、pe多层共挤制备；所述阻燃层（2）采用阻燃膜，所述阻燃膜由多种阻燃剂混合制得；所述骨架层（3）采用芳纶骨架材料。2.根据权利要求1所述的一种具备高抗毒高阻燃性能的防护复合材料，其特征在于：所述防毒共挤膜采用五层复合共挤，包括基层、功能层，所述基层为pe层（6），所述功能层包括tpu层（4）和pvdc层（5），所述pe层的两侧面依次复合tpu层（4）和pvdc层（5）。3.根据权利要求1所述的一种具备高抗毒高阻燃性能的防护复合材料，其特征在于：位于两侧面的防毒层完全一致，位于两侧面的阻燃层完全一致。4.一种权利要求1~3任一所述的一种具备高抗毒高阻燃性能的防护复合材料的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：a，防毒层的制备选取tpu、pvdc、pe材料作为原料，采用多层共挤出复合工艺制备得防毒共挤膜；b，阻燃层的制备在混合搅拌机中加入100份tpu，并加入阻燃剂，初步混合；随后分三次共加入100份dmac溶剂，充分混合，涂覆在离心纸上成膜，阻燃层（2）的重量为45~70g/m2；c，复合工艺选取芳纶骨架材料为骨架层（3），骨架层（3）的重量为200~260g/m2，使用热熔胶喷涂复合机将阻燃膜、防毒共挤膜依次胶合在骨架层（3）两侧，复合后的防护复合材料的重量为550~600g/m2。5.根据权利要求4所述的一种具备高抗毒高阻燃性能的防护复合材料的制造方法，其特征在于：步骤a中，将tpu、pvdc、pe原料分别加入到各自的挤出机中，在各自的挤出机中分别熔融塑化后，流入多层共挤出复合模头中并按照层间结构分布，然后经过挤出复合、冷却成型后，得到防毒共挤膜。6.根据权利要求4所述的一种具备高抗毒高阻燃性能的防护复合材料的制造方法，其特征在于：步骤c中，芳纶骨架材料、阻燃膜、防毒共挤膜安装到支架上，对好线位，再把布从预热缸放到烘道口，放好胶水，打开回胶电机，上胶量为8～10g/m2，预热，将皮带装紧，打开电源，启动电机，低速运转。7.根据权利要求6所述的一种具备高抗毒高阻燃性能的防护复合材料的制造方法，其特征在于：复合温度为95～100℃。8.一种权利要求1~3任一所述的具备高抗毒高阻燃性能的防护复合材料在集体防护装备上的应用。9.根据权利要求8所述的具备高抗毒高阻燃性能的防护复合材料在集体防护装备上的应用，其特征在于：所述集体防护装备为柔性掩蔽体或帐篷。

技术总结

本发明涉及防护材料技术领域，公开了一种具备高抗毒高阻燃性能的防护复合材料，包括依次层叠的防毒层、阻燃层、骨架层、阻燃层和防毒层；防毒层采用防毒共挤膜，防毒共挤膜采用TPU、PVDC、PE材料多层共挤；阻燃层采用阻燃膜；骨架层采用芳纶骨架材料。一种具备高抗毒高阻燃性能的防护复合材料的制造方法，包括以下步骤：选取TPU、PVDC、PE材料多层共挤出复合工艺制备得防毒共挤膜；在混合搅拌TPU、阻燃剂；加入DMAC溶剂，充分混合搅拌；选取芳纶骨架材料为骨架层，将阻燃膜、防毒共挤膜依次热熔胶合在骨架层两侧。本材料满足国家标准，在保留原先抗毒和阻燃防护性能的同时，降低产品在使用时出现折痕、分层等现象的问题，提高了产品质量，延长了产品寿命。延长了产品寿命。延长了产品寿命。