CN106192496A - 渔用纲索专用绳材及其制备工艺和用于拖网上空纲的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了渔用纲索专用绳材及其制备工艺和用于拖网上空纲的应用，渔用纲索专用绳材，其原料包括以下组分：MMWPE粒料，其熔融指数为0.5g/10min‑3.0g/10min，分子量60万‑100万；LLDPE粒料，熔融指数1.5g/10min‑2.5g/10min，添加量为MMWPE粒料重量的10.0%‑12.5%；纳米二氧化钛，粒度范围为20nm‑50nm，添加量为MMWPE粒料重量的2.0%‑5.5%；柠檬黄颜料；荧光黄颜料；硅酮粉；羟基硬脂酸；纳米级白炭黑；纳米级硅灰石；四[β‑（3，5‑二叔丁基‑4‑羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯；硫代二丙酸双月桂酯。本发明的优点包括有强度高和安全性好。

Description

渔用纲索专用绳材及其制备工艺和用于拖网上空纲的应用
技术领域
本发明涉及渔用材料领域，具体是指渔用纲索专用绳材及其制备工艺和应用。
背景技术
现代渔业中拖网是主要捕捞方式之一，产量接近海洋产量的40%。拖网袖端上、下纲延伸的纲索统称空纲；其中，拖网袖端上纲延伸的纲索称为上空纲；拖网袖端下纲延伸的纲索称为下空纲。空纲对鱼类的拦截和诱导鱼类起积极作用，上空纲在曳行中的抖动和引起的水花，下空纲在海底刮起的泥幕形成鱼类向两空纲间逃逸的屏障。
现有技术，人们多采用普通聚乙烯（PE）单丝绳索制作上空纲。随着拖网向远海和大型化方向发展，对上空纲的安全性和断裂强度性能提出了更高要求。按分子量的大小，渔用聚乙烯可分为高密度聚乙烯（简称为HDPE）、中等分子量聚乙烯（亦称中高分子量聚乙烯）和超高分子量聚乙烯（简称UHMWPE）。UHMWPE和HDPE分子量太大、熔体黏度极高、加工流动性极差，因而难以用传统熔融纺丝工艺与设备直接进行纺丝。而上空纲用聚乙烯单丝以HDPE粒料为原料加工制作，这使得产出上空纲的破断强力低，这给上空纲及其拖网渔业带来严重安全隐患。
发明内容
本发明的第一目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种强度和安全性好的渔用纲索专用绳材。
本发明的第二个目的是提供一种渔用纲索专用绳材制备工艺。
本发明的第三个目的是提供一种渔用纲索专用绳材用于制作拖网上空纲的用途。
为实现本发明的第一个发明目的，本发明的技术方案是其原料包括以下组分：
MMWPE粒料，其熔融指数为0.5g/10min-3.0g/10min，分子量60万-100万；
LLDPE粒料，熔融指数1.5g/10min-2.5g/10min，添加量为MMWPE粒料重量的10.0%-12.5%；
纳米二氧化钛，粒度范围为20nm-50nm，添加量为MMWPE粒料重量的2.0%-5.5%；
柠檬黄颜料，添加量为MMWPE粒料重量的1.2‰～1.5‰；
荧光黄颜料，添加量为MMWPE粒料重量的0.2‰～0.5‰；
硅酮粉，添加量为MMWPE粒料重量的1.5‰-3.5‰，其中的有机硅含量65%-80%；
羟基硬脂酸，添加量为MMWPE粒料重量的0.5%-1.6%，其羟基值为150mgKOH/g-156mgKOH/g；
纳米级白炭黑，其SiO2含量≥90%、水分含量≤0.1%，添加量为MMWPE粒料重量的0.6%-2.2%；
纳米级硅灰石，粒径范围为5nm-20nm，添加量为MMWPE粒料重量的1.1‰-2.2‰；
四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯，初熔点≥110℃、挥发份≤0.5%且灰分≤0.1%，添加量为MMWPE粒料重量的1.8‰-2.2‰；
硫代二丙酸双月桂酯，酸值不大于0.05mgKOH/g，添加量为MMWPE粒料重量的0.6‰-1.1‰。
实现本发明的第二个发明目的，其技术方案是包括以下步骤：
（1）将所述组分的原料预混合后倒入高速捏合锅中在750r/min-800r/min的转速下进行高速捏合25min-50min，高速捏合锅中混合料温度升至70℃即可出料，获得MMWPE混合料；
（2）MMWPE混合料经双螺杆挤出机在料筒电加热区的第①区、第②区、第③区、第④区、第⑤区的温控范围分别为70℃-90℃、230℃-270℃、250℃-275℃、260℃-280℃、270℃-288℃下熔融挤出，挤出物冷却后经造粒机进行造粒获得MMWPE复合粒料；
（3）MMWPE复合粒料再经双螺杆挤出机在料筒电加热区的第①区、第②区、第③区、第④区、第⑤区的温控范围分别为90℃-100℃、285℃～305℃、305℃～307℃、305℃～310℃、310℃～315℃下熔融挤出，挤出物通过双螺杆出口加装的计量泵计量后从喷丝孔熔融挤出，双螺杆挤出机机头温度范围为305℃-310℃，双螺杆挤出机长径比范围为1:25-1:50，喷丝板上喷丝孔的孔径为1.00mm、孔数为72孔，冷却水箱尺寸为0.72m×0.72m×0.72m、冷却水箱低温水的水温控制在25.7℃～35.2℃、初生丝冷却距离控制在0.75m～1.02mm、挤出的初生丝经冷却水箱低温净化水和第一牵伸辊得到冷却和预牵伸，预牵伸丝经93℃-98℃高温第一牵伸水浴槽和第二牵伸辊、108℃-115℃高温第二牵伸乙二醇槽和第三牵伸辊、97℃-99℃高温第三牵伸水浴槽和第四牵伸辊进行三次热牵伸，第一牵伸水浴槽尺寸为2.5m长×0.9m宽×1.1m高、第二牵伸乙二醇槽尺寸为2.0m长×0.9m宽×0.6m高、第三牵伸水浴槽尺寸为2.5m长×0.9m宽×1.1m高；牵伸总倍数控制在9.2倍-11.5倍后，经规格为1.3m长×0.3m宽×0.3m高恒温箱热定型后以使用力矩电动机的收丝机收卷MMWPE复合熔纺丝束，恒温箱热定型温度范围为101℃-110℃；
（4）MMWPE复合熔纺丝丝束以229T/m～233T/m的捻度捻成Z捻MMWPE复合绳股；再将三根Z捻MWPE复合绳股以52.5mm的捻距加工成直径为15.98mm、捻向为S捻的渔用纲索专用绳材。
实现本发明的第三个目的，其技术方案是将该渔用纲索专用绳材用于拖网的上空纲。
本发明MMWPE粒料系指中高分子量聚乙烯树脂，人们有时将MMWPE粒料称之为中等分子量聚乙烯树脂，所述的LLDPE粒料系指线性低密度聚乙烯粒料，其名称叫法为化工领域的惯用叫法。
本发明首创一种渔用纲索专用绳材技术方案，在原料中添加特定剂量的LLDPE粒料、纳米二氧化钛等多种助剂，大幅度开拓了渔用纲索专用绳材的原料组成，确保了纺丝生产的顺利进行；本发明在不同牵伸介质、生产成本、牵伸倍数与原料助剂组成的条件下进行无数开拓性试验论证，确保了渔用纲索专用绳材的性能；本发明采用先双螺杆挤出造粒后熔融纺丝的工艺过程，使得纳米材料上空纲用熔纺丝基体中分散均匀；在本发明采用LLDPE粒料、羟基硬脂酸改进了纺丝的流动性，既使上空纲用丝成本降低、性能提高，又解决了加工过程中出现的熔体破裂问题，使加工流动性得到改善；本发明采用纳米二氧化钛既增强了产品的强度，又使产品具有了一定的阻隔紫外线功能；本发明采用硅酮粉改进了纺丝的润滑性，提高了MMWPE复合料流动均匀性，确保了纺丝的顺利进行；本发明采用抗氧剂1010、助抗氧剂DLTP，保证了产品加工过程中不降解，改进了产品的抗氧化性，提高了产品的耐久性与使用寿命；本发明采用纳米级白炭黑改进了产品的破断强力，提高了产品的力学性能；本发明以纳米级硅灰石作为增强填料，它作为成核剂很好地补偿了因低分子量的LLDPE加入MMWPE而导致的产出复合熔纺丝结晶度下降引起的力学性能的降低；本发明创造不同介质下的组合式三次热牵伸，在通过特定高温高倍热牵伸大幅度提高熔纺丝产品分子取向的同时，经高温第三牵伸水浴槽清除了产品表面可能残留的乙二醇，大大提高了产品的质量和环保要求，增加了MMWPE复合熔纺丝束中熔纺丝之间的亲和力；本发明挤出物经双螺杆出口加装的计量泵计量后从喷丝孔熔融挤出，使压力均衡稳定，确保了上空纲用丝生产的质量稳定性；本发明在收丝机收卷MMWPE复合熔纺丝束前经恒温箱热定型，使分子链有足够的松弛能力并消除了内应力，降低了产品的不匀率；本发明采用特殊的喷丝孔孔数，降低了绳股加工所需的分丝工序，方便生产中直接以合股机将含有72根MMWPE复合熔纺丝的MMWPE复合熔纺丝束以特殊内捻度初捻成MMWPE复合绳股，降低最终上空纲产品的生产成本，实现了上空纲加工的节能降耗；本发明产出的一种拖网用上空纲加工方法的强度与安全性明显高于现有技术领域同直径的聚乙烯绳索；发明的15.98mm直径上空纲的破断强力高达503N、结节强力高达329N、断裂伸长率为14%，该绳索结强利用率高达65.4%，其上空纲用丝断裂强力、结节强力分别较聚乙烯单丝标准（SC/T 5007标准）指标提高22.7%、33.7%，它的延伸性完全符合上空纲加工制作需要；本发明产出的15.98mm的渔用纲索专用绳材在应用于拖网用上空纲时，安全性好（同等直径及外部生产作业条件下纲索断裂事故发生率降低15%以上）、价格低（价格低于钢丝上空纲5%以上）、耐磨性优（较现有聚乙烯绳索提高10%以上）。试验或生产实践结果表明以本发明技术方案生产的一种拖网用上空纲，产出的上空纲成品质量稳定、在保持破断强力不变的前提下，可降低拖网用上空纲断裂事故发生率，降低拖网用上空纲重量、水阻力和工作量，本发明产品在拖网上的创新应用可助推低碳型渔业发展，技术效果显著，本发明在拖网纲索技术领域推广应用具有可行性。
下面结合具体实施方式对本发明做进一步介绍。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体的描述，只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限定，该领域的技术工程师可根据上述发明的内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。
以15.98mm直径的一种拖网用上空纲加工方法为例，说明本发明的具体实施方式。
本发明的技术方案采用MMWPE粒料、LLDPE粒料、纳米二氧化钛、501柠檬黄、S101荧光黄、硅酮粉、羟基硬脂酸、纳米级白炭黑、纳米级硅灰石、抗氧剂1010、助抗氧剂DLTP原料和计量泵、合股机、捻线机、高速捏合机、双螺杆挤出机、造粒机设备，其特征是MMWPE粒料熔融指数为0.5g/10min-3.0g/10min，分子量60万-100万；LLDPE粒料熔融指数1.5g/10min-2.5g/10min，添加量为MMWPE粒料重量的10.0%-12.5%；纳米二氧化钛粒度范围为20nm-50nm，添加量为MMWPE粒料重量的2.0%-5.5%；501柠檬黄颜料，添加量为MMWPE粒料重量的1.2‰～1.5‰；S101荧光黄颜料，添加量为MMWPE粒料重量的0.2‰～0.5‰；硅酮粉的有机硅含量65%-80%，添加量为MMWPE粒料重量的1.5‰-3.5‰；羟基硬脂酸的羟基值为150mgKOH/g-156mgKOH/g，添加量为MMWPE粒料重量的0.5%-1.6%；纳米级白炭黑的SiO2含量≥90%、水分含量≤0.1%，添加量为MMWPE粒料重量的0.6%-2.2%；纳米级硅灰石的粒径范围为5nm-20nm，添加量为MMWPE粒料重量的1.1‰-2.2‰；抗氧剂1010的初熔点≥110℃、挥发份≤0.5%且灰分≤0.1%，添加量为MMWPE粒料重量的1.8‰-2.2‰；助抗氧剂DLTP的酸值不大于0.05mgKOH/g，添加量为MMWPE粒料重量的0.6‰-1.1‰；将按配方称量后的MMWPE粒料、LLDPE粒料、纳米二氧化钛、501柠檬黄、S101荧光黄、硅酮粉、羟基硬脂酸、纳米级白炭黑、纳米级硅灰石、抗氧剂1010、助抗氧剂DLTP预混合后倒入高速捏合锅中在750r/min-800r/min的转速下进行高速捏合25min-50min，当高速捏合锅中混合料温度升至70℃即可出料，获得MMWPE混合料；MMWPE混合料经双螺杆挤出机在料筒电加热区的第①区、第②区、第③区、第④区、第⑤区的温控范围分别为70℃-90℃、230℃-270℃、250℃-275℃、260℃-280℃、270℃-288℃下熔融挤出，挤出物冷却后经造粒机进行造粒获得MMWPE复合粒料，MMWPE复合粒料再经双螺杆挤出机在料筒电加热区的第①区、第②区、第③区、第④区、第⑤区的温控范围分别为90℃-100℃、285℃～305℃、305℃～307℃、305℃～310℃、310℃～315℃下熔融挤出，挤出物通过双螺杆出口加装的计量泵计量后从喷丝孔熔融挤出，双螺杆挤出机机头温度范围为305℃-310℃，双螺杆挤出机长径比范围为1:25-1:50，喷丝板上喷丝孔的孔径为1.00mm、孔数为72孔，冷却水箱尺寸为0.72m×0.72m×0.72m、冷却水箱低温水的水温控制在25.7℃～35.2℃、初生丝冷却距离控制在0.75m～1.02mm、挤出的初生丝经冷却水箱低温净化水和第一牵伸辊得到冷却和预牵伸，预牵伸丝经93℃-98℃高温第一牵伸水浴槽和第二牵伸辊、108℃-115℃高温第二牵伸乙二醇槽和第三牵伸辊、97℃-99℃高温第三牵伸水浴槽和第四牵伸辊进行三次热牵伸，第一牵伸水浴槽尺寸为2.5m长×0.9m宽×1.1m高、第二牵伸乙二醇槽尺寸为2.0m长×0.9m宽×0.6m高、第三牵伸水浴槽尺寸为2.5m长×0.9m宽×1.1m高；牵伸总倍数控制在9.2倍-11.5倍后，经规格为1.3m长×0.3m宽×0.3m高恒温箱热定型后以使用力矩电动机的收丝机收卷MMWPE复合熔纺丝束，恒温箱热定型温度范围为101℃-110℃；MMWPE复合熔纺丝丝束以229T/m～233T/m的捻度捻成Z捻MMWPE复合绳股；再将三根Z捻MWPE复合绳股以52.5mm的捻距加工成直径为15.98mm、捻向为S捻的拖网用上空纲。

Claims (3)

1.一种渔用纲索专用绳材，其特征在于其原料包括以下组分：
MMWPE粒料，其熔融指数为0.5g/10min-3.0g/10min，分子量60万-100万；
LLDPE粒料，熔融指数1.5g/10min-2.5g/10min，添加量为MMWPE粒料重量的10.0%-12.5%；
纳米二氧化钛，粒度范围为20nm-50nm，添加量为MMWPE粒料重量的2.0%-5.5%；
柠檬黄颜料，添加量为MMWPE粒料重量的1.2‰～1.5‰；
荧光黄颜料，添加量为MMWPE粒料重量的0.2‰～0.5‰；
硅酮粉，添加量为MMWPE粒料重量的1.5‰-3.5‰，其中的有机硅含量65%-80%；
羟基硬脂酸，添加量为MMWPE粒料重量的0.5%-1.6%，其羟基值为150mgKOH/g-156mgKOH/g；
纳米级白炭黑，其SiO2含量≥90%、水分含量≤0.1%，添加量为MMWPE粒料重量的0.6%-2.2%；
纳米级硅灰石，粒径范围为5nm-20nm，添加量为MMWPE粒料重量的1.1‰-2.2‰；
四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯，初熔点≥110℃、挥发份≤0.5%且灰分≤0.1%，添加量为MMWPE粒料重量的1.8‰-2.2‰；
硫代二丙酸双月桂酯，酸值不大于0.05mgKOH/g，添加量为MMWPE粒料重量的0.6‰-1.1‰。
2.一种如权利要求1所述的原料制备渔用纲索专用绳材的方法，其特征在于包括以下步骤：
将所述组分的原料预混合后倒入高速捏合锅中在750r/min-800r/min的转速下进行高速捏合25min-50min，高速捏合锅中混合料温度升至70℃即可出料，获得MMWPE混合料；
MMWPE混合料经双螺杆挤出机在料筒电加热区的第①区、第②区、第③区、第④区、第⑤区的温控范围分别为70℃-90℃、230℃-270℃、250℃-275℃、260℃-280℃、270℃-288℃下熔融挤出，挤出物冷却后经造粒机进行造粒获得MMWPE复合粒料；
MMWPE复合粒料再经双螺杆挤出机在料筒电加热区的第①区、第②区、第③区、第④区、第⑤区的温控范围分别为90℃-100℃、285℃～305℃、305℃～307℃、305℃～310℃、310℃～315℃下熔融挤出，挤出物通过双螺杆出口加装的计量泵计量后从喷丝孔熔融挤出，双螺杆挤出机机头温度范围为305℃-310℃，双螺杆挤出机长径比范围为1:25-1:50，喷丝板上喷丝孔的孔径为1.00mm、孔数为72孔，冷却水箱尺寸为0.72m×0.72m×0.72m、冷却水箱低温水的水温控制在25.7℃～35.2℃、初生丝冷却距离控制在0.75m～1.02mm、挤出的初生丝经冷却水箱低温净化水和第一牵伸辊得到冷却和预牵伸，预牵伸丝经93℃-98℃高温第一牵伸水浴槽和第二牵伸辊、108℃-115℃高温第二牵伸乙二醇槽和第三牵伸辊、97℃-99℃高温第三牵伸水浴槽和第四牵伸辊进行三次热牵伸，第一牵伸水浴槽尺寸为2.5m长×0.9m宽×1.1m高、第二牵伸乙二醇槽尺寸为2.0m长×0.9m宽×0.6m高、第三牵伸水浴槽尺寸为2.5m长×0.9m宽×1.1m高；牵伸总倍数控制在9.2倍-11.5倍后，经规格为1.3m长×0.3m宽×0.3m高恒温箱热定型后以使用力矩电动机的收丝机收卷MMWPE复合熔纺丝束，恒温箱热定型温度范围为101℃-110℃；
MMWPE复合熔纺丝丝束以229T/m～233T/m的捻度捻成Z捻MMWPE复合绳股；再将三根Z捻MWPE复合绳股以52.5mm的捻距加工成直径为15.98mm、捻向为S捻的渔用纲索专用绳材。
3.一种基于权利要求1或2所述的渔用纲索专用绳材的应用，其特征在于，将该渔用纲索专用绳材用于拖网的上空纲。
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