CN107200900A - 一种高强高韧性渔网线的加工工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强高韧性渔网线的加工工艺，包括如下步骤：先将聚丙烯、聚乙烯干燥粉碎后，再同橡胶、硬脂酸单甘油酯、微晶石蜡、二氢喹啉、双十八碳醇酯、改性纳米氧化锌混合造粒，然后再置于注塑机中注塑成型，最后对成型所得的半成品进行冷却、牵引、拉伸即可。本发明合理选配了多种原料成分，同时又对具体的加工工艺进行了改进，有效改善了成品渔网线的使用特性，其外形粗细均匀、整体品质稳定，其断裂强度可提升14~20%，结节强度可提升10~15%，在强度提升的基础上，其断裂伸长率下降幅度控制在4%之内，此外其加工的成品率可达到99.9%以上，综合特性较好，推广价值较高。

Description

一种高强高韧性渔网线的加工工艺
技术领域
本发明属于渔具加工技术领域，具体涉及一种高强高韧性渔网线的加工工艺。
背景技术
渔网，顾名思义是捕鱼用的网，古代人使用粗布加上麻作为原料，通过捆卷的方法制成渔网，虽然这种渔网易腐烂，坚韧度差，但是其捕鱼效率已经大大提高。现在捕鱼专用工具结构材料99%以上用合成纤维加工而成，主要有尼龙、聚乙烯、聚酯、聚偏氯乙烯等纤维。随着渔业的发展，渔猎的对象不只是鱼，捕捞的工具也与时俱进。渔网要求高透明度和强度，好的耐冲击特性、耐磨性、网目尺寸稳定性和柔软性，适当的断裂伸长特性。渔网线正是编织渔网的原料，因此对渔网线的加工制造提出了较高的要求。目前人们为了提升渔网的强度，而使用了大量的填料等成分，虽然强度有所提升，但其断裂伸长率则下降较大，同样不利于渔网的正常使用，因此出现了此消彼长的不良问题，故需要保证综合性能良好的基础上，再适当增强其某方面的特性。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种高强高韧性渔网线的加工工艺。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种高强高韧性渔网线的加工工艺，包括如下步骤：
（1）将聚丙烯、聚乙烯分别对应粉碎成颗粒状后置于干燥箱内进行干燥处理，控制干燥时的温度为83~88℃，相对湿度控制为40~50%，干燥处理30~35min后取出备用；
（2）将干燥好的聚丙烯、聚乙烯取出，然后与其余成分按照下列重量比进行混合：12~16份聚丙烯、90~100份聚乙烯、4~8份橡胶、0.5~2份硬脂酸单甘油酯、1~3份微晶石蜡、0.3~0.6份二氢喹啉、0.1~0.4份双十八碳醇酯、3~6份改性纳米氧化锌，充分混合后放入挤出机中进行造粒，然后再置于注塑机中注塑成型，最后对成型所得的半成品进行冷却、牵引、拉伸即可。
进一步的，步骤（2）中所述的改性纳米氧化锌的制备方法包括如下步骤：
a.将纤维素放入反应釜内，加热保持反应釜内的温度为90~95℃，提升反应釜内的压力为2~2.5MPa，保温保压处理15~20min后再进行快速卸温卸压；
b.向操作a处理后的反应釜内添加纤维素总质量70~75%的2-甲基氮丙啶、8~13%的酚醛树脂、2~5%的马来酸酐，350~400%的甲苯，接着加热保持反应釜内的温度为70~74℃，以1000~1200转/分的转速搅拌处理40~50min后停止，得混合物Ⅰ备用；
c.对操作b所得的混合物Ⅰ进行抽滤处理，对抽滤所得的物质进行去离子水清洗并干燥后得混合物Ⅱ备用；
d.将氢氧化钠溶液和硝酸锌溶液按照体积比3：1进行混合，加热保持其温度为67~71℃，以400~500转/分的转速搅拌处理45~50min后，再加入两者总质量5~8%的钛酸酯偶联剂，然后将温度升至75~80℃，以200~300转/分的转速搅拌处理1.2~1.5h后得混合物Ⅲ备用；
e.将操作c所得的混合物Ⅱ按重量百分比3~5%的量加入到操作d所得的混合物Ⅲ中，加热保持其温度为48~52℃，以100~150转/分的转速搅拌处理2~2.5h后得混合物Ⅳ备用；
f. 对操作e所得的混合物Ⅳ进行抽滤处理，对抽滤所得的物质进行去离子水清洗并干燥后得混合物Ⅴ，所得混合物Ⅴ即为改性纳米氧化锌。
进一步的，操作d中所述的氢氧化钠溶液的浓度为0.4mol/L，所述的硝酸锌溶液的浓度为0.7mol/L。
进一步的，步骤（2）中所述的注塑机注塑成型时采用4段加热方式，控制此四段的温度分别为：235~237℃、239~241℃、244~246℃、249~251℃。
进一步的，步骤（2）中所述冷却时所用的冷却液的各组分及对应重量分数为：5~8份甘油、1~1.5份碳酸氢钠、0.5~1.5份壳聚糖、3~6份山梨酸钾、50~60份水。
目前市售的聚乙烯渔网线综合性能已无法有效满足人们的设计使用需求，如其强度需要进一步的提高，针对此类问题，本发明通过改善聚乙烯渔网线的使用原料成分以及加工工艺，进而改善了其使用特性，其中在聚乙烯中添加了聚丙烯成分，改善了整体的断裂强度和结节强度，添加了橡胶成分又能很好的增强渔网线的韧性，传统方法中添加的纳米氧化锌等颗粒主要为了提升渔网线的强度、耐磨性等，但在加工中此类颗粒存在易团聚、分散不均匀等现象，同时还会固化渔网线组织结构，造成韧性下降较大的问题，对此本发明对纳米氧化锌进行了特殊的改性处理，通过纤维素等成分对其表面进行改性处理，而若使用单一的纤维素进行接枝改性，因其仅仅是通过物理包覆作用连接在纳米氧化锌的表面上，造成吸附量极少，改性效果不佳的问题，于是在改姓处理前又对纤维素进行了处理，先对纤维素进行升温升压再卸温卸压的处理可松散纤维素结构，便于后续的处理，然后用2-甲基氮丙啶对其进行活化处理，增强了其活性，可提高后续的接枝改性吸附量，添加的酚醛树脂和马来酸酐又能进一步改善纤维素的表面特性，使其又能与聚乙烯等基体成分有很好的相容性，在制备纳米氧化锌时，添加使用了钛酸酯偶联剂成分，在纳米氧化锌的表面引入活性氨基，生成了-SiO-ZnO共价键，同时还能有效的与处理后的纤维素发生接枝反应，增强了接枝的效果，此方法处理后的纳米氧化锌分散相容性好，表面接枝的特殊处理后的纤维素能增强纳米氧化锌的填充效果，同时又能改善组织结构过于紧致的问题，提升了韧性，在注塑成型时采用4段加热方式，严格控制各个阶段的温度，提升了物质间的相互混合相容效果，并能降低加工的气泡率，改善了渔网线的成型品质，提升了成品率。
本发明相比现有技术具有以下优点：
本发明合理选配了多种原料成分，同时又对具体的加工工艺进行了改进，有效改善了成品渔网线的使用特性，其外形粗细均匀、整体品质稳定，其断裂强度可提升14~20%，结节强度可提升10~15%，在强度提升的基础上，其断裂伸长率下降幅度控制在4%之内，此外其加工的成品率可达到99.9%以上，综合特性较好，推广价值较高。
具体实施方式
实施例1
一种高强高韧性渔网线的加工工艺，包括如下步骤：
（1）将聚丙烯、聚乙烯分别对应粉碎成颗粒状后置于干燥箱内进行干燥处理，控制干燥时的温度为83~84℃，相对湿度控制为40~43%，干燥处理30min后取出备用；
（2）将干燥好的聚丙烯、聚乙烯取出，然后与其余成分按照下列重量比进行混合：12份聚丙烯、90份聚乙烯、4份橡胶、0.5份硬脂酸单甘油酯、1份微晶石蜡、0.3份二氢喹啉、0.1份双十八碳醇酯、3份改性纳米氧化锌，充分混合后放入挤出机中进行造粒，然后再置于注塑机中注塑成型，最后对成型所得的半成品进行冷却、牵引、拉伸即可。
进一步的，步骤（2）中所述的改性纳米氧化锌的制备方法包括如下步骤：
a.将纤维素放入反应釜内，加热保持反应釜内的温度为90℃，提升反应釜内的压力为2MPa，保温保压处理15min后再进行快速卸温卸压；
b.向操作a处理后的反应釜内添加纤维素总质量70%的2-甲基氮丙啶、8%的酚醛树脂、2%的马来酸酐，350%的甲苯，接着加热保持反应釜内的温度为70℃，以1000转/分的转速搅拌处理40min后停止，得混合物Ⅰ备用；
c.对操作b所得的混合物Ⅰ进行抽滤处理，对抽滤所得的物质进行去离子水清洗并干燥后得混合物Ⅱ备用；
d.将氢氧化钠溶液和硝酸锌溶液按照体积比3：1进行混合，加热保持其温度为67℃，以400转/分的转速搅拌处理45min后，再加入两者总质量5%的钛酸酯偶联剂，然后将温度升至75℃，以200转/分的转速搅拌处理1.2h后得混合物Ⅲ备用；
e.将操作c所得的混合物Ⅱ按重量百分比3%的量加入到操作d所得的混合物Ⅲ中，加热保持其温度为48℃，以100转/分的转速搅拌处理2h后得混合物Ⅳ备用；
f. 对操作e所得的混合物Ⅳ进行抽滤处理，对抽滤所得的物质进行去离子水清洗并干燥后得混合物Ⅴ，所得混合物Ⅴ即为改性纳米氧化锌。
进一步的，操作d中所述的氢氧化钠溶液的浓度为0.4mol/L，所述的硝酸锌溶液的浓度为0.7mol/L。
进一步的，步骤（2）中所述的注塑机注塑成型时采用4段加热方式，控制此四段的温度分别为：235℃、239℃、244℃、249℃。
进一步的，步骤（2）中所述冷却时所用的冷却液的各组分及对应重量分数为：5份甘油、1份碳酸氢钠、0.5份壳聚糖、3份山梨酸钾、50份水。
实施例2
一种高强高韧性渔网线的加工工艺，包括如下步骤：
（1）将聚丙烯、聚乙烯分别对应粉碎成颗粒状后置于干燥箱内进行干燥处理，控制干燥时的温度为85℃，相对湿度控制为44~47%，干燥处理33min后取出备用；
（2）将干燥好的聚丙烯、聚乙烯取出，然后与其余成分按照下列重量比进行混合：14份聚丙烯、95份聚乙烯、6份橡胶、1.5份硬脂酸单甘油酯、2份微晶石蜡、0.5份二氢喹啉、0.3份双十八碳醇酯、5份改性纳米氧化锌，充分混合后放入挤出机中进行造粒，然后再置于注塑机中注塑成型，最后对成型所得的半成品进行冷却、牵引、拉伸即可。
进一步的，步骤（2）中所述的改性纳米氧化锌的制备方法包括如下步骤：
a.将纤维素放入反应釜内，加热保持反应釜内的温度为93℃，提升反应釜内的压力为2.2MPa，保温保压处理18min后再进行快速卸温卸压；
b.向操作a处理后的反应釜内添加纤维素总质量73%的2-甲基氮丙啶、11%的酚醛树脂、4%的马来酸酐，380%的甲苯，接着加热保持反应釜内的温度为72℃，以1100转/分的转速搅拌处理45min后停止，得混合物Ⅰ备用；
c.对操作b所得的混合物Ⅰ进行抽滤处理，对抽滤所得的物质进行去离子水清洗并干燥后得混合物Ⅱ备用；
d.将氢氧化钠溶液和硝酸锌溶液按照体积比3：1进行混合，加热保持其温度为69℃，以450转/分的转速搅拌处理48min后，再加入两者总质量7%的钛酸酯偶联剂，然后将温度升至78℃，以250转/分的转速搅拌处理1.4h后得混合物Ⅲ备用；
e.将操作c所得的混合物Ⅱ按重量百分比4%的量加入到操作d所得的混合物Ⅲ中，加热保持其温度为50℃，以130转/分的转速搅拌处理2.2h后得混合物Ⅳ备用；
f. 对操作e所得的混合物Ⅳ进行抽滤处理，对抽滤所得的物质进行去离子水清洗并干燥后得混合物Ⅴ，所得混合物Ⅴ即为改性纳米氧化锌。
进一步的，操作d中所述的氢氧化钠溶液的浓度为0.4mol/L，所述的硝酸锌溶液的浓度为0.7mol/L。
进一步的，步骤（2）中所述的注塑机注塑成型时采用4段加热方式，控制此四段的温度分别为：236℃、240℃、245℃、250℃。
进一步的，步骤（2）中所述冷却时所用的冷却液的各组分及对应重量分数为：7份甘油、1.2份碳酸氢钠、1份壳聚糖、4.5份山梨酸钾、55份水。
实施例3
一种高强高韧性渔网线的加工工艺，包括如下步骤：
（1）将聚丙烯、聚乙烯分别对应粉碎成颗粒状后置于干燥箱内进行干燥处理，控制干燥时的温度为88℃，相对湿度控制为47~50%，干燥处理35min后取出备用；
（2）将干燥好的聚丙烯、聚乙烯取出，然后与其余成分按照下列重量比进行混合：16份聚丙烯、100份聚乙烯、8份橡胶、2份硬脂酸单甘油酯、3份微晶石蜡、0.6份二氢喹啉、0.4份双十八碳醇酯、6份改性纳米氧化锌，充分混合后放入挤出机中进行造粒，然后再置于注塑机中注塑成型，最后对成型所得的半成品进行冷却、牵引、拉伸即可。
进一步的，步骤（2）中所述的改性纳米氧化锌的制备方法包括如下步骤：
a.将纤维素放入反应釜内，加热保持反应釜内的温度为95℃，提升反应釜内的压力为2.5MPa，保温保压处理20min后再进行快速卸温卸压；
b.向操作a处理后的反应釜内添加纤维素总质量75%的2-甲基氮丙啶、13%的酚醛树脂、5%的马来酸酐，400%的甲苯，接着加热保持反应釜内的温度为74℃，以1200转/分的转速搅拌处理50min后停止，得混合物Ⅰ备用；
c.对操作b所得的混合物Ⅰ进行抽滤处理，对抽滤所得的物质进行去离子水清洗并干燥后得混合物Ⅱ备用；
d.将氢氧化钠溶液和硝酸锌溶液按照体积比3：1进行混合，加热保持其温度为71℃，以500转/分的转速搅拌处理50min后，再加入两者总质量8%的钛酸酯偶联剂，然后将温度升至80℃，以300转/分的转速搅拌处理1.5h后得混合物Ⅲ备用；
e.将操作c所得的混合物Ⅱ按重量百分比5%的量加入到操作d所得的混合物Ⅲ中，加热保持其温度为52℃，以150转/分的转速搅拌处理2.5h后得混合物Ⅳ备用；
f. 对操作e所得的混合物Ⅳ进行抽滤处理，对抽滤所得的物质进行去离子水清洗并干燥后得混合物Ⅴ，所得混合物Ⅴ即为改性纳米氧化锌。
进一步的，操作d中所述的氢氧化钠溶液的浓度为0.4mol/L，所述的硝酸锌溶液的浓度为0.7mol/L。
进一步的，步骤（2）中所述的注塑机注塑成型时采用4段加热方式，控制此四段的温度分别为：237℃、241℃、246℃、251℃。
进一步的，步骤（2）中所述冷却时所用的冷却液的各组分及对应重量分数为：8份甘油、1.5份碳酸氢钠、1.5份壳聚糖、6份山梨酸钾、60份水。
对比实施例1
本对比实施例1与实施例2相比，在改性纳米氧化锌的制备过程中，省去步骤b中的酚醛树脂和马来酸酐成分，除此外的方法步骤均相同。
对比实施例2
本对比实施例2与实施例2相比，用等质量份的普通纳米氧化锌取代改性纳米氧化锌，除此外的方法步骤均相同。
对比实施例3
本对比实施例3与实施例2相比，在加工制造中不添加改性纳米氧化锌成分，除此外的方法步骤均相同。
对照组
现有常规的聚乙烯渔网线制备方法。
为了对比本发明效果，选用上述实施例2、对比实施例1、对比实施例2、对比实施例3、对照组所述的方法加工制造渔网线单丝，制成的单丝直径规格均为0.20±0.01mm，然后对所述的单丝进行力学性能实验，具体对比数据如下表1所示：
表1
断裂强度（cN/dtex） 结节强度（cN/dtex） 断裂伸长率（%）
实施例2 6.88 5.01 21.2
对比实施例1 6.64 4.86 19.7
对比实施例2 6.32 4.67 16.4
对比实施例3 6.13 4.55 22.6
对照组 5.94 4.53 22.0
注：上表1中所述的断裂强度和结节强度均是通过英国INSTRON-4466型强力试验机测得，测试时控制温度条件为20±2℃，相对湿度控制为65±5%，控制拉伸的速度为330mm/min，单丝的长度为600mm。
由上表1可以看出，本发明处理工艺制得的渔网线的强度得到了有效的改善，同时其断裂伸长率控制较好，与原性能相差无几，综合特性强，极具推广价值。

Claims (5)

1.一种高强高韧性渔网线的加工工艺，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将聚丙烯、聚乙烯分别对应粉碎成颗粒状后置于干燥箱内进行干燥处理，控制干燥时的温度为83~88℃，相对湿度控制为40~50%，干燥处理30~35min后取出备用；
（2）将干燥好的聚丙烯、聚乙烯取出，然后与其余成分按照下列重量比进行混合：12~16份聚丙烯、90~100份聚乙烯、4~8份橡胶、0.5~2份硬脂酸单甘油酯、1~3份微晶石蜡、0.3~0.6份二氢喹啉、0.1~0.4份双十八碳醇酯、3~6份改性纳米氧化锌，充分混合后放入挤出机中进行造粒，然后再置于注塑机中注塑成型，最后对成型所得的半成品进行冷却、牵引、拉伸即可。
2.根据权利要求1所述的一种高强高韧性渔网线的加工工艺，其特征在于，步骤（2）中所述的改性纳米氧化锌的制备方法包括如下步骤：
a.将纤维素放入反应釜内，加热保持反应釜内的温度为90~95℃，提升反应釜内的压力为2~2.5MPa，保温保压处理15~20min后再进行快速卸温卸压；
b.向操作a处理后的反应釜内添加纤维素总质量70~75%的2-甲基氮丙啶、8~13%的酚醛树脂、2~5%的马来酸酐，350~400%的甲苯，接着加热保持反应釜内的温度为70~74℃，以1000~1200转/分的转速搅拌处理40~50min后停止，得混合物Ⅰ备用；
c.对操作b所得的混合物Ⅰ进行抽滤处理，对抽滤所得的物质进行去离子水清洗并干燥后得混合物Ⅱ备用；
d.将氢氧化钠溶液和硝酸锌溶液按照体积比3：1进行混合，加热保持其温度为67~71℃，以400~500转/分的转速搅拌处理45~50min后，再加入两者总质量5~8%的钛酸酯偶联剂，然后将温度升至75~80℃，以200~300转/分的转速搅拌处理1.2~1.5h后得混合物Ⅲ备用；
e.将操作c所得的混合物Ⅱ按重量百分比3~5%的量加入到操作d所得的混合物Ⅲ中，加热保持其温度为48~52℃，以100~150转/分的转速搅拌处理2~2.5h后得混合物Ⅳ备用；
f. 对操作e所得的混合物Ⅳ进行抽滤处理，对抽滤所得的物质进行去离子水清洗并干燥后得混合物Ⅴ，所得混合物Ⅴ即为改性纳米氧化锌。
3.根据权利要求2所述的一种高强高韧性渔网线的加工工艺，其特征在于，操作d中所述的氢氧化钠溶液的浓度为0.4mol/L，所述的硝酸锌溶液的浓度为0.7mol/L。
4.根据权利要求1所述的一种高强高韧性渔网线的加工工艺，其特征在于，步骤（2）中所述的注塑机注塑成型时采用4段加热方式，控制此四段的温度分别为：235~237℃、239~241℃、244~246℃、249~251℃。
5.根据权利要求1所述的一种高强高韧性渔网线的加工工艺，其特征在于，步骤（2）中所述冷却时所用的冷却液的各组分及对应重量分数为：5~8份甘油、1~1.5份碳酸氢钠、0.5~1.5份壳聚糖、3~6份山梨酸钾、50~60份水。
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