CN104562283B

CN104562283B - 南极磷虾网纲用纤维的制备方法

Info

Publication number: CN104562283B
Application number: CN201410842088.1A
Authority: CN
Inventors: 石建高; 陈雪忠; 刘永利
Original assignee: East China Sea Fishery Research Institute Chinese Academy of Fishery Sciences
Current assignee: East China Sea Fishery Research Institute Chinese Academy of Fishery Sciences
Priority date: 2014-12-29
Filing date: 2014-12-29
Publication date: 2016-05-11
Anticipated expiration: 2034-12-29
Also published as: CN104562283A

Abstract

南极磷虾网纲用纤维的制备方法，采用HDPE树脂、助剂、茂金属LLDPE树脂、搅拌机、单螺杆挤出机、两次牵伸电加热牵伸机、收丝机、分丝机，其特征是用搅拌机将HDPE树脂、助剂、茂金属LLDPE树脂混合搅拌均匀，共混物经单螺杆挤出机料筒熔融挤出，熔融挤出的初生丝经过冷却和预牵伸，预牵伸丝经两次热牵伸，牵伸总倍数控制在12.031倍后采用0.56MPa～0.63MPa高压气流除油后快速冷却，纤维束经分丝机分丝为制备南极磷虾网纲用纤维。

Description

南极磷虾网纲用纤维的制备方法

技术领域

本发明涉及极地渔业技术领域中一种制备南极磷虾网纲用纤维的方法。

背景技术

南极磷虾是一种生活在南冰洋的南极洲水域的磷虾，它是似虾的无脊椎动物，并以群集方式生活，有时密度达到10000只/m³～30000只/m³。二十世纪七八十年代，一些国家开始对南极磷虾进行大规模商业化捕捞，最高年捕获量约为48万t。南极磷虾渔业对维护我国海洋权益、保障人类蛋白质的供给、丰富海洋食品种类等具有重要意义。纤维是南极磷虾网纲制备用主要材料，与其它技术领域的普通聚乙烯单丝等纤维相比，南极磷虾网纲用纤维需要具备断裂强力高、耐温差变化适应性较好等特定性能，这既直接关系到南极磷虾网纲断裂强力及其安全、南极磷虾渔业的成败，又关系到极地南极磷虾渔业的网纲消耗，关系到极地渔业的节能减排，但现有南极磷虾网纲用纤维一般以单一高密度聚乙烯树脂(简称HDPE树脂)为原料采用热水纺丝工艺制备，其断裂强度与结晶度相对较低、不同环境温度下的耐温差变化适应性较差，这影响到南极磷虾网纲破断强力及其安全性，南极磷虾网纲渔用适应性相对较差，难以满足极地南极磷虾生产需要，因此，南极磷虾网纲用纤维的制备方法就成了极地渔业技术领域人们长期悬而未决的技术难题。随着极地南极磷虾渔业生产发展，急需大量破断裂强度高、耐温差变化适应性较好的南极磷虾网纲制备用纤维，只有改变传统工艺并采用创造性工艺方法才能制备出符合上述性能要求的适用纤维。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供极地渔业技术领域一种南极磷虾网纲用纤维的制备方法，以提高南极磷虾网纲用纤维的断裂强度、改善恶劣海况下的纤维及其网纲耐温差变化适应性、提高网纲的破断强力及其安全性。

本发明的技术方案采用纺丝级干燥HDPE树脂、白油或松节油助剂、茂金属LLDPE树脂、搅拌机、单螺杆挤出机、两次牵伸电加热牵伸机、收丝机、分丝机，其特征是纺丝级干燥HDPE树脂过筛处理，熔融指数应满足0.7g/10min～1.4g/10min；白油或松节油助剂添加量为纺丝级干燥HDPE树脂重量的0.55％～0.61％；茂金属LLDPE树脂熔融指数为1g/10min，密度为0.918g/cm³，茂金属LLDPE树脂添加量为纺丝级干燥HDPE树脂重量的9.9％～10.2％；用搅拌机将纺丝级干燥HDPE树脂、白油或松节油助剂、茂金属LLDPE树脂混合搅拌22min～34min至料都拌均匀，混合料拌均匀后就获得HDPE/茂金属LLDPE树脂共混物；HDPE/茂金属LLDPE树脂共混物经单螺杆挤出机熔融挤出，单螺杆挤出机料筒电加热区的第Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区、Ⅳ区的温控范围分别为161℃～167℃、265℃～271℃、308℃～316℃、344℃～349℃，从喷丝孔熔融挤出的初生丝经过冷却水箱低温水和第一牵伸辊得到冷却和预牵伸，初生丝冷却距离控制在0.91m～1.01m、喷丝板与冷却水箱内水面之间的垂直距离控制在4cm～9cm、水温控制在24℃～35℃，预牵伸丝经98℃～99℃高温第一牵伸水浴槽和第二牵伸辊、109℃～114℃高温第二牵伸热油浴槽和第三牵伸辊进行两次热牵伸，第二牵伸热油浴槽以菜籽油或乙二醇作为牵伸加热介质，预牵伸丝通过两次牵伸电加热牵伸机进行上述两次热牵伸，牵伸总倍数范围达到12.031倍～12.820倍后采用0.56MPa～0.63MPa高压气流除油后快速冷却，以使用力矩电动机的收丝机收卷纤维束；纤维束经分丝机分丝为制备南极磷虾网纲用纤维，分丝张力控制在纤维断裂强力的18％～21％。

本发明的突出特点是在HDPE树脂母料中添加特定比例的白油或松节油助剂、茂金属LLDPE树脂，通过搅拌机拌均匀后再采用特殊的纺丝技术生产出适合制备南极磷虾网纲用纤维，在确保纤维可以连续产业化纺丝生产的同时，同时提高了纤维的断裂强度与结晶度，提高了纤维耐温差变化适应性和可纺性，本发明制备的南极磷虾网纲用纤维的综合性能优势明显；本发明采用特殊的分丝张力控制在纤维断裂强力的18％～21％，保证分丝张力既能将收卷在筒管上纤维束中相互交叉的纤维分开，又能防止筒管接受卷绕张力过大造成压痕纤维，从而提高了纤维产品的综合理化性能；本发明采用菜籽油或乙二醇等作为特殊的牵伸加热介质取代传统热水纺丝工艺用热水介质、针对一种南极磷虾网纲用纤维的特点所采用12.031倍～12.820倍的特殊牵伸倍数，确保纤维在第二浴槽牵伸时的热处理温度高于109℃、确保纤维制备过程中纺丝正常且牵伸顺利，以利于纤维断裂强度及结晶度的提高，使得制备出的纤维的耐温差变化适应性较好、断裂强度达到73.3cN/tex且断裂伸长率位于8.6％～11.6％的区间内。考虑极地渔业温差变化大的特点以及南极磷虾网纲成本，本发明在HDPE树脂母料中添加特定比例的白油或松节油助剂、茂金属LLDPE树脂(价格相对便宜)，通过改性技术改善并增强了纤维的耐温差变化适应性，以降低南极磷虾网纲用纤维成本、助力发明产品在南极磷虾网纲上的产业化应用。不同环境温度的影响试验结果表明：与其它技术领域的普通聚乙烯单丝纤维相比，本技术方案制备的南极磷虾网纲用纤维的模量具有较低的变化率，这是因为本发明制备的南极磷虾网纲用纤维的结晶度较高；纤维分子链间的运动受限于结晶区，表现为本技术方案制备的纤维产品新材料对温度的敏感性下降、耐温差变化适应性增强，因此，本技术方案提高了南极磷虾网纲用纤维的耐温差变化适应性，从而显著提高南极磷虾网纲用纤维及其下游南极磷虾网纲产品的综合理化性能。

采用本发明技术方案生产的直径为0.196mm的一种南极磷虾网纲用纤维的可纺性好、断裂强度高达73.3cN/tex且断裂伸长率位于8.6％～11.6％的区间内，它的断裂强度可以较现有普通聚乙烯单丝标准指标(36.0cN/tex)提高103.7％；其断裂伸长率完全符合极地南极磷虾渔业生产需要。以本技术方案制备的高强纤维制备成南极磷虾网纲，在南极磷虾网纲强力相同的条件下，既可使南极磷虾网纲直径减小、南极磷虾网具水阻力降低，又可使南极磷虾网纲重量减轻、南极磷虾网具操作方便、耐温差变化适应性增强，大大提高了南极磷虾网纲的综合理化性能及其渔用适应性，在极地渔业技术领域南极磷虾网纲用纤维的性价比优势与技术效果明显，可在极地渔业技术领域产业化推广应用，经济效益、社会效益及生态效益明显。

具体实施方式

本发明采用过筛处理后纺丝级干燥HDPE树脂、助剂、茂金属LLDPE树脂、搅拌机、单螺杆挤出机、两次牵伸电加热牵伸机、收丝机、分丝机，过筛处理后纺丝级干燥HDPE树脂，熔融指数应满足0.7g/10min～1.4g/10min(市场有售，扬子石化生产)、白油或松节油助剂添加量为HDPE树脂重量的0.55％～0.61％)以及干燥茂金属LLDPE树脂(市场有售，大庆石化公司生产)，熔融指数为1g/10min，密度为0.918g/cm³，添加量为过筛处理后纺丝级HDPE树脂重量的9.9％～10.2％(例如10.1％)，用搅拌机混合搅拌22min～34min至料都拌均匀，例如搅拌31min至料都拌均匀，混合料拌均匀后就获得HDPE/茂金属LLDPE树脂共混物；HDPE/茂金属LLDPE树脂共混物经单螺杆挤出机在料筒电加热区的第Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区、Ⅳ区的温度分别为161℃～167℃、265℃～271℃、308℃～316℃、344℃～349℃熔融挤出，例如第Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区、Ⅳ区的温度分别为164℃、269℃、313℃、346℃下熔融挤出，从喷丝孔熔融挤出的初生丝经过冷却水箱低温水(初生丝冷却距离控制在0.91m～1.01m、喷丝板与冷却水箱内水面之间的垂直距离控制在4cm～9cm、水温控制在24℃～35℃、冷却水箱尺寸为0.57m×0.57m×0.57m)和第一牵伸辊得到冷却和预牵伸，预牵伸丝经98℃～99℃高温第一牵伸水浴槽和第二牵伸辊109℃～114℃高温第二牵伸热油浴槽，例如112℃高温第二牵伸热油浴槽(以菜籽油或乙二醇作为特殊的牵伸加热介质)和第三牵伸辊进行两次热牵伸，预牵伸丝通过两次牵伸电加热牵伸机进行上述两次热牵伸，两次热牵伸总倍数范围控制在12.031倍～12.820倍后采用高压气流(气流压力范围控制在0.56MPa～0.63MPa)除油后快速冷却，以使用力矩电动机的收丝机收卷南极磷虾网纲用纤维束；南极磷虾网纲用纤维束在特定分丝张力(分丝张力控制在纤维断裂强力的18％～21％)下经分丝机分丝为一种南极磷虾网纲用纤维。这种南极磷虾网纲用纤维断裂强度高达73.3cN/tex且断裂伸长率位于8.6％～11.6％的区间内，纤维产品质量稳定、可连续产业化纺丝生产。本发明技术方案生产的网纲用纤维直径为0.196mm特别适合制备成南极磷虾网纲；在网纲强力相同的条件下，以本发明制备出的纤维替代现有普通聚乙烯单丝纤维材料，既可使南极磷虾网纲重量减轻、网纲水阻力减小、网纲用原材料消耗减少，又可增强南极磷虾网纲及其网具的耐温差变化适应性及其渔用适应性，这大大提高了纤维、网纲及网具的综合理化性能与渔用适应性，在极地渔业技术领域中的技术效果明显。

Claims

1.南极磷虾网纲用纤维的制备方法，采用纺丝级干燥HDPE树脂、白油或松节油助剂、茂金属LLDPE树脂、搅拌机、单螺杆挤出机、两次牵伸电加热牵伸机、收丝机、分丝机，其特征是纺丝级干燥HDPE树脂过筛处理，熔融指数应满足0.7g/10min～1.4g/10min；白油或松节油助剂添加量为纺丝级干燥HDPE树脂重量的0.55％～0.61％；茂金属LLDPE树脂熔融指数为1g/10min，密度为0.918g/cm³，茂金属LLDPE树脂添加量为纺丝级干燥HDPE树脂重量的9.9％～10.2％；用搅拌机将纺丝级干燥HDPE树脂、白油或松节油助剂、茂金属LLDPE树脂混合搅拌22min～34min至料都拌均匀，混合料拌均匀后就获得HDPE/茂金属LLDPE树脂共混物；HDPE/茂金属LLDPE树脂共混物经单螺杆挤出机料筒电加热区的第Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区、Ⅳ区的温控范围分别为161℃～167℃、265℃～271℃、308℃～316℃、344℃～349℃熔融挤出，从喷丝孔熔融挤出的初生丝经过冷却水箱低温水和第一牵伸辊得到冷却和预牵伸，初生丝冷却距离控制在0.91m～1.01m、喷丝板与冷却水箱内水面之间的垂直距离控制在4cm～9cm、水温控制在24℃～35℃，预牵伸丝经98℃～99℃高温第一牵伸水浴槽和第二牵伸辊、109℃～114℃高温第二牵伸热油浴槽和第三牵伸辊进行两次热牵伸，第二牵伸热油浴槽以菜籽油或乙二醇作为牵伸加热介质，预牵伸丝通过两次牵伸电加热牵伸机进行上述两次热牵伸，两次热牵伸总倍数控制在12.031倍后采用0.56MPa～0.63MPa高压气流除油后快速冷却，以使用力矩电动机的收丝机收卷纤维束；纤维束经分丝机分丝为制备南极磷虾网纲用纤维，分丝张力控制在纤维断裂强力的18％～21％。

2.根据权利要求1所述的南极磷虾网纲用纤维的制备方法，其特征是HDPE/茂金属LLDPE树脂共混物经单螺杆挤出机在挤出机料筒电加热区的第Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区、Ⅳ区的温度分别为164℃、269℃、313℃、346℃熔融挤出。

3.根据权利要求1所述的南极磷虾网纲用纤维的制备方法，其特征是生产的网纲用纤维直径为0.196mm。