CN106283606A - 一种提高海洋平台应急撤离系统滑道柔性材料耐磨性能的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供一种提高海洋平台应急撤离系统滑道柔性材料耐磨性能的方法，包括如下步骤:(1)依次用丙酮、乙醇和蒸馏水清洗芳纶纤维，并将清洗后的芳纶纤维烘干，然后用等离子体装置对芳纶纤维进行蚀刻处理；(2)配制氧化锆凝胶溶液；(3)将步骤(1)中处理过的芳纶纤维放入步骤(2)配制的氧化锆凝胶溶液中超声浸渍；(4)将经步骤(3)处理后的芳纶纤维烘干；(5)将经过步骤(4)处理的芳纶纤维长丝捻制成芳纶线，再将该芳纶线编织成为海洋平台应急撤离系统滑道网。本发明明显提高了芳纶纤维的耐磨性能，减小了芳纶纤维的摩擦损伤，确保滑道材料符合SOLAS公约、LSA、IMO标准对海上救生设备材料、海上撤离平台材料的要求。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种提高材料耐磨性能的方法，具体地说是提高滑道柔性材料耐磨性能的方法。
背景技术
随着人们对海洋平台的安全保障能力的要求越来越高，海洋平台应急撤离系统成为了海洋平台必不可少的组成部分。传统的垂直式撤离系统通常使用橡胶布作为滑道的主体材料，但由于海面上的大风大浪和其它一些比较复杂恶劣海况的影响，使得这类传统垂直式撤离系统大幅晃动，不能保持其撤离逃生功能，不能保证撤离人员通过这类撤离系统安全逃生。而现在通过先进的柔性纤维材料编织的撤离滑道由于其特殊的网状结构，大大减小了垂直式撤离系统的受风面积，保证了海洋平台应急撤离系统在大风大浪等复杂海况的稳定性。
芳纶1414是主链由芳香环和酰胺键构成的一种纤维，具有高强度、高模量、耐海水腐蚀、质量轻等优良性能，其中比强度是钢的5～6倍，模量是钢丝和玻璃纤维的2～3倍，韧性是钢丝的2倍，而密度仅为钢丝的五分之一左右，在一定高温低温环境下均能使用。但是芳纶纤维在作为撤离系统柔性滑道材料使用时会不断的与人员的衣物及一些救生设备摩擦，所以需要具有一定的耐磨性；滑道材料还需要具有一定的摩擦阻力，以缓冲撤离人员下坠的能量，防止撤离人员打滑，使其能够安全撤离。因此如何提高芳纶纤维的耐磨性能并且有一定摩擦阻力的成为材料研究、设计及使用者十分关心的问题。
芳纶纤维表面十分光滑且缺少活性基团，自身浸润性差，导致芳纶纤维与涂层的界面结合力较弱，因此无法使用直接掺杂或是溶胶凝胶等这些传统方法提高芳纶纤维的耐磨性能。
发明内容
本发明的目的在于提供提高海洋平台应急撤离系统滑道使用的安全性、可靠性和稳定性，确保滑道材料符合SOLAS公约、LSA、IMO标准对海上救生设备材料、海上撤离平台材料要求的一种提高海洋平台应急撤离系统滑道柔性材料耐磨性能的方法。
本发明的目的是这样实现的：
本发明一种提高海洋平台应急撤离系统滑道柔性材料耐磨性能的方法，其特征是：
(1)芳纶纤维预处理：依次用丙酮、蒸馏水和乙醇清洗芳纶纤维，并将清洗后的芳纶纤维烘干，然后用等离子体装置对芳纶纤维进行蚀刻处理；
(2)氧化锆凝胶溶液的配备:将氧氯化锆和聚氧化乙烯用混合的水和乙醇溶液溶解，然后用注射器向其中加入环氧丙院，并使其混合均匀，接着陈化并使用乙醇对样品进行溶剂置换；
(3)浸渍处理：将步骤(1)中得到的芳纶纤维沉浸于步骤(2)得到的氧化锆凝胶溶液中，同时用进行超声处理；
(4)烘干：将步骤(3)得到的具有氧化锆涂层的芳纶纤维在40℃下烘干；
(5)海洋平台应急撤离系统滑道网的制备：将步骤(4)得到的芳纶纤维捻制成芳纶线，再将该芳纶线编织成为海洋平台应急撤离系统滑道网。
本发明还可以包括：
1、所述用等离子体装置对芳纶纤维进行蚀刻处理具体为：用等离子体装置用20-80W/cm3的电流密度对芳纶纤维进行蚀刻处理5-20s。
2、所述氧化锆凝胶溶液的配备，将氧氯化锆和聚氧化乙烯用混合的水和乙醇溶液溶解，搅拌1-4h；向其加入环氧丙院，并使其混合均匀后，在60-80℃下反应并陈化，在60-80℃下使用乙醇对样品进行溶剂置换，得到氧化锆的质量百分比为10％-30％的溶胶溶液。
3、所述浸渍处理中，将步骤(1)中得到的芳纶纤维沉浸于步骤(2)得到的氧化锆凝胶溶液中，进行超声处理的时间为2-8min或3-5min。
4、所述海洋平台应急撤离系统滑道网的制备中，海洋平台应急撤离系统滑道网的网眼大小为15-50mm。
本发明的优势在于：本发明利用等离子表面处理技术对芳纶纤维表面进行蚀刻处理，增大了芳纶纤维的表面粗糙度，并且通过调控等离子设备的功率和处理时间，使得蚀刻不会对芳纶内芯造成影响。通过溶胶凝胶法制得的纳米氧化锆比表面积大，能够在一定程度上面弥补常规化学作用力，与芳纶纤维之间能形成较好的结合力。通过超声浸渍处理加快了处理速度，缩短了工艺时间，同时也能提高氧化锆纳米粒子与芳纶纤维的结合程度。
另外,与现有技术相比,过调控等离子设备的功率和处理时间，使得蚀刻不会对芳纶内芯造成影响，同时能够有效提高芳纶纤维的表面粗糙度。而传统的化学蚀刻处理很难控制其蚀刻程度，往往使得经过表面处理的芳纶纤维的力学性能有一定的下降。通过本发明对芳纶纤维的改性处理，使得纳米氧化锆能够很好的附着在芳纶纤维表面，由于氧化锆具有很好的耐磨性，大大提高了芳纶纤维的耐磨损能力，同时提高了芳纶纤维的表面粗糙度，使其具有更大的摩擦阻力。最终提高了海洋平台应急撤离系统滑道使用的安全性、可靠性和稳定性，确保了滑道材料符合SOLAS公约、LSA、IMO标准对海上救生设备材料、海上撤离平台材料的要求。
具体实施方式
下面举例对本发明做更详细地描述：
实施例1：
芳纶纤维预处理：依次用丙酮、蒸馏水和乙醇清洗芳纶纤维，并将清洗后的芳纶纤维在50-80℃烘干，然后用等离子体装置用20-80W/cm3的电流密度对芳纶纤维进行蚀刻处理5-20s，增大表面粗糙度；
氧化锆凝胶溶液的配备:称量一定量的氧氯化锆和聚氧化乙烯，用按一定比例混合的水和乙醇溶液溶解，搅拌1-4h，然后用注射器迅速向其中加入环氧丙院，并使其混合均匀。接着在60-80℃下反应并陈化一段时间之后，在60-80℃下使用乙醇对样品进行溶剂置换，得到氧化锆的质量百分比为10％-30％的溶胶溶液；
浸渍处理：将步骤(1)中得到的芳纶纤维沉浸于步骤(2)得到的氧化锆凝胶溶液中，同时用进行超声处理2-8min；
烘干：将步骤(3)得到的具有氧化锆涂层的芳纶纤维在40℃下缓慢烘干。
海洋平台应急撤离系统滑道网的制备：将经过步骤(4)处理的芳纶纤维长丝捻制成一定规格的芳纶线，再将该芳纶线编织成为海洋平台应急撤离系统滑道网，网眼大小为15-20mm。
实施例2：
芳纶纤维预处理：依次用丙酮、蒸馏水和乙醇清洗芳纶纤维，并将清洗后的芳纶纤维在50-80℃烘干，然后用等离子体装置用20-40W/cm3的电流密度对芳纶纤维进行蚀刻处理5-10s，增大表面粗糙度；
氧化锆凝胶溶液的配备:称量一定量的氧氯化锆和聚氧化乙烯，用按一定比例混合的水和乙醇溶液溶解，搅拌1-4h，然后用注射器迅速向其中加入环氧丙院，并使其混合均匀。接着在60-80℃下反应并陈化一段时间之后，在60-80℃下使用乙醇对样品进行溶剂置换，得到氧化锆的质量百分比为10％-20％的溶胶溶液；
浸渍处理：将步骤(1)中得到的芳纶纤维沉浸于步骤(2)得到的氧化锆凝胶溶液中，同时用进行超声处理3-5min；
烘干：将步骤(3)得到的具有氧化锆涂层的芳纶纤维在40℃下缓慢烘干。
海洋平台应急撤离系统滑道网的制备：将经过步骤(4)处理的芳纶纤维长丝捻制成一定规格的芳纶线，再将该芳纶线编织成为海洋平台应急撤离系统滑道网，网眼大小为20-40mm。
实施例3：
芳纶纤维预处理：依次用丙酮、蒸馏水和乙醇清洗芳纶纤维，并将清洗后的芳纶纤维在50-80℃烘干，然后用等离子体装置用40-80W/cm3的电流密度对芳纶纤维进行蚀刻处理10-15s，增大表面粗糙度；
氧化锆凝胶溶液的配备:称量一定量的氧氯化锆和聚氧化乙烯，用按一定比例混合的水和乙醇溶液溶解，搅拌1-4h，然后用注射器迅速向其中加入环氧丙院，并使其混合均匀。接着在60-80℃下反应并陈化一段时间之后，在60-80℃下使用乙醇对样品进行溶剂置换，得到氧化锆的质量百分比为20％-30％的溶胶溶液；
浸渍处理：将步骤(1)中得到的芳纶纤维沉浸于步骤(2)得到的氧化锆凝胶溶液中，同时用进行超声处理5-10min；
烘干：将步骤(3)得到的具有氧化锆涂层的芳纶纤维在40℃下缓慢烘干。
海洋平台应急撤离系统滑道网的制备：将经过步骤(4)处理的芳纶纤维长丝捻制成一定规格的芳纶线，再将该芳纶线编织成为海洋平台应急撤离系统滑道网，网眼大小为40-50mm。
Claims (9)
1.一种提高海洋平台应急撤离系统滑道柔性材料耐磨性能的方法，其特征是：
(1)芳纶纤维预处理：依次用丙酮、蒸馏水和乙醇清洗芳纶纤维，并将清洗后的芳纶纤维烘干，然后用等离子体装置对芳纶纤维进行蚀刻处理；
(2)氧化锆凝胶溶液的配备:将氧氯化锆和聚氧化乙烯用混合的水和乙醇溶液溶解，然后用注射器向其中加入环氧丙院，并使其混合均匀，接着陈化并使用乙醇对样品进行溶剂置换；
(3)浸渍处理：将步骤(1)中得到的芳纶纤维沉浸于步骤(2)得到的氧化锆凝胶溶液中，同时用进行超声处理；
(4)烘干：将步骤(3)得到的具有氧化锆涂层的芳纶纤维在40℃下烘干；
(5)海洋平台应急撤离系统滑道网的制备：将步骤(4)得到的芳纶纤维捻制成芳纶线，再将该芳纶线编织成为海洋平台应急撤离系统滑道网。
2.根据权利要求1所述的一种提高海洋平台应急撤离系统滑道柔性材料耐磨性能的方法，其特征是：所述用等离子体装置对芳纶纤维进行蚀刻处理具体为：用等离子体装置用20-80W/cm3的电流密度对芳纶纤维进行蚀刻处理5-20s。
3.根据权利要求1或2所述的一种提高海洋平台应急撤离系统滑道柔性材料耐磨性能的方法，其特征是：所述氧化锆凝胶溶液的配备，将氧氯化锆和聚氧化乙烯用混合的水和乙醇溶液溶解，搅拌1-4h；向其加入环氧丙院，并使其混合均匀后，在60-80℃下反应并陈化，在60-80℃下使用乙醇对样品进行溶剂置换，得到氧化锆的质量百分比为10％-30％的溶胶溶液。
4.根据权利要求1或2所述的一种提高海洋平台应急撤离系统滑道柔性材料耐磨性能的方法，其特征是：所述浸渍处理中，将步骤(1)中得到的芳纶纤维沉浸于步骤(2)得到的氧化锆凝胶溶液中，进行超声处理的时间为2-8min或3-5min。
5.根据权利要求3所述的一种提高海洋平台应急撤离系统滑道柔性材料耐磨性能的方法，其特征是：所述浸渍处理中，将步骤(1)中得到的芳纶纤维沉浸于步骤(2)得到的氧化锆凝胶溶液中，进行超声处理的时间为2-8min或3-5min。
6.根据权利要求1或2所述的一种提高海洋平台应急撤离系统滑道柔性材料耐磨性能的方法，其特征是：所述海洋平台应急撤离系统滑道网的制备中，海洋平台应急撤离系统滑道网的网眼大小为15-50mm。
7.根据权利要求3所述的一种提高海洋平台应急撤离系统滑道柔性材料耐磨性能的方法，其特征是：所述海洋平台应急撤离系统滑道网的制备中，海洋平台应急撤离系统滑道网的网眼大小为15-50mm。
8.根据权利要求4所述的一种提高海洋平台应急撤离系统滑道柔性材料耐磨性能的方法，其特征是：所述海洋平台应急撤离系统滑道网的制备中，海洋平台应急撤离系统滑道网的网眼大小为15-50mm。
9.根据权利要求5所述的一种提高海洋平台应急撤离系统滑道柔性材料耐磨性能的方法，其特征是：所述海洋平台应急撤离系统滑道网的制备中，海洋平台应急撤离系统滑道网的网眼大小为15-50mm。
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