[发明专利]一种利用报废防弹头盔制备芳纶浆粕的方法

说明书

本发明涉及一种利用报废防弹头盔制备芳纶浆粕的方法，属于高分子材料技术领域。首先解体头盔，将其切割粉碎成条状，然后用溶剂浸泡后用球磨机剥离掉纤维表面附着的树脂，然后通过离心分离的方式脱除树脂，最后再将芳纶纤维经过疏解盘磨得到芳纶浆粕。本方法与已有技术相比，几乎全部回收了头盔中的芳纶纤维，做到了资源最高效的利用；利用溶剂溶胀和物理剪切相结合的方式剥离树脂和纤维不仅效率高，而且条件温和，设备简单，便于规模化生产。

技术领域

本发明涉及一种利用报废防弹头盔制备芳纶浆粕的方法，属于高分子材料技术领域。

背景技术

对位芳纶纤维是一种高性能高分子材料，具有高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀、阻燃等一系列优异性能，广泛应用于军事、航空航天、机电、建筑等领域。利用对位芳纶制备的头盔大量装备各国军警系统，对保证军警人员战斗力和生命安全起到非常重要的作用。但是由于对位芳纶纤维和其固化材料均是高分子聚合物，都存在使用寿命的问题，到期必须报废处理。

目前并没有一个通用的成熟的处理报废防弹头盔的方法。从公开报道来看，目前主要采用露天焚烧、地下填埋、堆放等处置方式处理退役头盔，但是这些方法都存在污染、浪费、成本高等问题。CN201710052354.4提供了一种新的处理警用防弹头盔的方法，采用高温降解气化的方法将高分子材质的头盔做无害化处理。但是该方法还是存在浪费的问题。因为芳纶头盔所用的芳纶纤维具有重要的回收再利用价值，芳纶头盔中的芳纶纤维在整个服役期间，因为有固化树脂保护和外层遮光防护，并不会发生显著的性能降低，所以如果只是高温裂解处理，还是会对资源造成巨大浪费。

利用报废头盔的纤维做浆粕是一个可行的回收再利用方法，但是该方法在技术上还存在很大的挑战。芳纶防弹头盔一般是由芳纶纤维和酚醛或环氧树脂等固化复合而成。要回收芳纶纤维，就必须将芳纶纤维和树脂进行有效的分离。而用于头盔的酚醛和环氧树脂都是交联结构，很难用溶解法将其去除，用物理破碎的方法也难以将树脂去掉，对带有树脂的芳纶浆粕的进一步应用构成严重的障碍。

发明内容

本发明的目的是提出一种利用报废防弹头盔制备芳纶浆粕的方法，旨在克服现有技术缺陷，以使报废防弹头盔能够有效处理并将芳纶纤维进行再利用。

本发明提出的利用报废防弹头盔制备芳纶浆粕的方法，包括以下步骤：

(1)解体报废防弹头盔：

去除报废防弹头盔表面的防护布料以及头部支持结构，将报废防弹头盔的主体部分切割粉碎成1-5cm的条状芳纶纤维/树脂复合物；

(2)剥离纤维和树脂：

将上述步骤(1)的条状芳纶纤维/树脂复合物浸泡到酰胺类溶剂中，溶剂添加量以浸没条状芳纶纤维/树脂复合物为准，浸泡时间为1-2小时，然后加入到球磨机中，球磨5-10小时出料，球磨后的芳纶纤维长度控制在5cm以内，所述的酰胺类溶剂为N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺；

(3)分离纤维和树脂：

将上述步骤(2)球磨后的物料倒入2-5倍水中，搅拌均匀后加入到滤网网目为50-100目的离心机中进行离心处理，离心处理后的纤维物料再次加水分散洗涤，然后再次离心处理，多次离心处理后得到纯净的芳纶纤维，使芳纶纤维中的溶剂含量低于500ppm，树脂含量低于3％；

(4)制备浆粕：

将上述步骤(3)分离纯化的对位芳纶纤维再次分散到2-5倍水中，搅拌均匀后，用疏解机疏解成分散的短纤维，然后用双盘磨浆机叩解成芳纶浆粕水分散液，控制打浆度在30-50°SR(肖伯尔度)，对芳纶浆粕水进行脱水后干燥，控制干燥温度在60-120℃之间，使干燥后的芳纶浆粕的含水率为3-7wt％，芳纶浆粕干燥后再经过开松机械处理，得到蓬松干燥的芳纶浆粕；

(5)溶剂回收：