CN108841171B - 一种可长时间防海生物污着的尼龙复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可长时间防海生物污着的尼龙复合材料，由如下质量百分比的原料制备而成：铜防污剂粉末0.5～10％；偶联剂0.1～1％；羧甲基纤维素钠粉末1‑20％；尼龙粉末余量。还提供了上述尼龙纳米复合材料的制备方法，将尼龙粉末、铜防污剂以及羧甲基纤维素钠粉末分别放入干燥箱中干燥；将干燥后的尼龙粉末、铜防污剂、羧甲基纤维素钠粉末以及偶联剂按预定比例放入高速混合机中混合均匀后取出，得到尼龙铜复合粉料；将尼龙复合粉料加入挤出机中，经熔融共混后挤出，经过水冷、切粒机造粒；将造好的粒子干燥，用注塑机注射成型，得到可长时间防生物污着的尼龙复合材料。本发明材料保持防污效果的时间长。

Description

一种可长时间防海生物污着的尼龙复合材料及其制备方法

技术领域

本发明属于高分子材料领域，涉及一种尼龙复合材料，具体来说是一种可长时间防海生物污着的尼龙复合材料及其制备方法。

背景技术

海洋上的船舶、钻井平台、港湾建筑以及其它与海水接触的水下设施表面易附着海生物，遭受海洋附着物的污损。对船舶而言，由于海生物的附着，将明显地增加表面摩擦阻力，使船舶燃料消耗增加，航速下降。此外，船舶水下声呐装置，如声呐导流罩、消声瓦和声障板的外表面及水雷声窗部位等会因海生物的附着和生长加速腐蚀破坏，因污损致使其灵敏度、声学特性降低，明显缩短使用寿命。海水进水管路、接头和阀门污损，导致流速降低，甚至堵塞和加速腐蚀。

尼龙材料是海洋工程中常用的一种材料，比如在传统的海产品养殖上，网箱网衣普遍采用尼龙材料，尼龙网箱耐生物附着性能较差，在海区使用一段时间后，网箱网衣上会布满海洋附着生物，其中最主要的类群是藻类、水螅、外肛动物、龙介虫、双壳类、藤壶和海鞘等。大量生物的附着，不仅影响渔网箱体内的水流畅通，减少了养殖品的活动空间，而且影响了养殖品的生长与口感，严重的还会导致养殖鱼类生病，故而需要养殖户频繁进行人工维护，费时费力。

针对上述各种海洋污损海生物，人们曾探索多种防污方法，其中在材料表面使用氧化亚铜防污涂料的方法应用最为广泛，但是涂料使用时容易剥落，缩短了使用寿命。

为了解决涂层易剥落的问题，有方案提出将有防污效果的氧化亚铜防污剂掺入尼龙基体中，做成尼龙复合材料，这样就可以解决防污剂脱落的问题。但是这种尼龙复合材料使用时出现了新的问题，就是尼龙复合材料在制备时，防污剂外面被尼龙所包裹。使用时处于表层的防污剂可以起到防污效果，但是材料内部的防污剂由于与海水不接触，很难浸出，也就是没办法发挥防污着的作用。因此，这种尼龙复合材料长时间使用时，当表层的氧化亚铜完全浸出后，里层的氧化亚铜无法浸出，就不能发挥抗海生物污着的能力，因此还是会出现海生物污着的问题，也造成了防污剂的浪费，缩短了材料的使用寿命。如何使得尼龙复合材料内部的铜类防污剂顺利浸出，就成为尼龙防海生物污着材料能否长时间使用的一个关键。

发明内容

针对现有技术中的上述技术问题，本发明提供了一种可长时间防海生物污着的尼龙复合材料，由如下质量百分比的原料制备而成：

所述的铜防污剂粉末为氧化铜、氧化亚铜或者碳酸铜中的任意一种或者两种以上混合物。

进一步的，所述的铜防污剂粉末的平均粒度为50--600目筛。

进一步的，所述的尼龙粉末为尼龙6、尼龙66、尼龙11、尼龙12、尼龙610、尼龙612、尼龙1010、尼龙46、尼龙7、尼龙9或者尼龙13中的任意一种或者两种的混合。

本发明还提供了上述的一种可长时间防生物污着的尼龙纳米复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1)将尼龙粉末、铜防污剂以及羧甲基纤维素钠粉末分别放入干燥箱中，在温度为60～150℃条件下干燥；

2)将干燥后的尼龙粉末、铜防污剂、羧甲基纤维素钠粉末以及偶联剂按预定比例放入高速混合机中混合均匀后取出，得到尼龙铜复合粉料；

3)将尼龙复合粉料加入挤出机中，经熔融共混后挤出，经过水冷、切粒机造粒，挤出机的操作温度为180-225℃；

4)将造好的粒子干燥，用注塑机注射成型，注塑喷嘴温度为210℃-230℃，得到可长时间防生物污着的尼龙复合材料。

由于本发明的尼龙复合材料中含有铜防污剂，使用时可以起到防海生物附着污着的效果；而且，复合材料中含有CMC成分，而CMC属于水溶性高分子，尼龙铜复合材料在海水中使用时，由于CMC溶出，在复合材料中形成了很多微通道，通过这些微通道，复合材料内部的铜防污剂就可以与海水接触，从而溶出，起到防海生物附着的作用。由于复合材料内部的铜防污剂可以发挥防污的效果，因此，材料保持防污效果的时间就长，也即材料使用寿命延长。

本发明和已有技术相比，其技术进步是显著的。本发明提供了一种可以长时间使用的耐海生物附着性能好、加工性能好的尼龙复合材料以及该尼龙复合材料的制备方法，该材料中内部的铜类防污剂可以顺利浸出，起到防海生物污着的作用。同时，复合材料中使用的CMC、铜防污剂、偶联剂以及尼龙这些常见组分，成分简单，不含有毒物质，对环境无污染。另外，本发明提供的尼龙铜复合材料的制备方法将尼龙粉末、铜粉末以及偶联剂的混合，并在一定挤出温度下制得尼龙复合材料，制备方法简单，易操作，制备成本低。更重要的是本发明使得复合材料内部的铜防污剂也可以发挥防污的效果，延长了材料使用寿命。

具体实施方式

为了使本发明的技术手段、创造特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例对本发明的尼龙复合材料、该尼龙复合材料的制备方法做具体阐述。

实施例1

一种尼龙铜复合材料，其组分为：氧化铜，质量分数为10％；硅烷偶联剂，质量分数为1％；CMC 10％；以及尼龙6余量。氧化铜以粉末形式添加，粉末平均粒度为100目筛。将配方中成分经过干燥，混合均匀，然后使用双螺杆挤出机挤出，造粒后注塑成型得到尼龙铜复合材料。制备得到的尼龙铜复合材料强度65MPa，在海水中使用3年，没有发现海生物污着。

实施例2

一种尼龙铜复合材料，其组分为：氧化亚铜，质量分数为10％；硅烷偶联剂，质量分数为1％；CMC 10％；以及尼龙6余量。氧化亚铜以粉末形式添加，粉末平均粒度为100目筛。将配方中成分经过干燥，混合均匀，然后使用双螺杆挤出机挤出，造粒后注塑成型得到尼龙铜复合材料。制备得到的尼龙铜复合材料强度65MPa，在海水中使用3年，没有发现海生物污着。

实施例3

一种尼龙铜复合材料，其组分为：碳酸铜，质量分数为10％；硅烷偶联剂，质量分数为1％；CMC 10％，以及尼龙6余量。碳酸铜以粉末形式添加，粉末平均粒度为100目筛。将配方中成分经过干燥，混合均匀，然后使用双螺杆挤出机挤出，造粒后注塑成型得到尼龙铜复合材料。制备得到的尼龙铜复合材料强度65MPa，在海水中使用3年，没有发现海生物污着。

实施例4

一种尼龙铜复合材料，其组分为：氧化铜，质量分数为5％；硅烷偶联剂，质量分数为0.5％；CMC 1％，以及尼龙6余量。氧化铜以粉末形式添加，粉末平均粒度为100目筛。将配方中成分经过干燥，混合均匀，然后使用双螺杆挤出机挤出，造粒后注塑成型得到尼龙铜复合材料。制备得到的尼龙铜复合材料强度58MPa，在海水中使用2年，没有发现海生物污着。

实施例5

一种尼龙铜复合材料，其组分为：氧化铜，质量分数为0.5％；硅烷偶联剂，质量分数为0.1％；CMC 1％，以及尼龙6余量。氧化铜以粉末形式添加，粉末平均粒度为100目筛。将配方中成分经过干燥，混合均匀，然后使用双螺杆挤出机挤出，造粒后注塑成型得到尼龙铜复合材料。制备得到的尼龙铜复合材料强度55MPa，在海水中使用1年，没有发现海生物污着。

实施例6

一种尼龙铜复合材料，其组分为：氧化铜，质量分数为20％；硅烷偶联剂，质量分数为1％；CMC 20％，以及尼龙6余量。氧化铜以粉末形式添加，粉末平均粒度为50目筛。将配方中成分经过干燥，混合均匀，然后使用双螺杆挤出机挤出，造粒后注塑成型得到尼龙铜复合材料。制备得到的尼龙铜复合材料强度60MPa，在海水中使用3年，没有发现海生物污着。

实施例7

一种尼龙铜复合材料，其组分为：氧化铜，质量分数为10％；硅烷偶联剂，质量分数为1％；CMC 20％，以及尼龙66余量。氧化铜以粉末形式添加，粉末平均粒度为100目筛。将配方中成分经过干燥，混合均匀，然后使用双螺杆挤出机挤出，造粒后注塑成型得到尼龙铜复合材料。制备得到的尼龙铜复合材料强度65MPa，在海水中使用2年，没有发现海生物污着。

以上实施例仅为本发明构思下的基本说明，不对本发明进行限制。而依据本发明的技术方案所作的任何等效变换，均属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种可长时间防海生物污着的尼龙复合材料，其特征在于由如下质量百分比的原料制备而成：

所述的铜防污剂粉末为氧化铜、氧化亚铜或者碳酸铜中的任意一种或者两种以上混合物。

2.根据权利要求1所述的一种可长时间防海生物污着的尼龙复合材料，其特征在于：所述的铜防污剂粉末的平均粒度为50--600目筛。

3.根据权利要求1所述的一种可长时间防海生物污着的尼龙复合材料，其特征在于：所述的尼龙粉末为尼龙6、尼龙66、尼龙11、尼龙12、尼龙610、尼龙612、尼龙1010、尼龙46、尼龙7、尼龙9或者尼龙13中的任意一种或者两种的混合。

4.权利要求1所述的一种可长时间防海生物污着的尼龙复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1)将尼龙粉末、铜防污剂以及羧甲基纤维素钠粉末分别放入干燥箱中，在温度为60～150℃条件下干燥；

2)将干燥后的尼龙粉末、铜防污剂、羧甲基纤维素钠粉末以及偶联剂按预定比例放入高速混合机中混合均匀后取出，得到尼龙铜复合粉料；

3)将尼龙复合粉料加入挤出机中，经熔融共混后挤出，经过水冷、切粒机造粒，挤出机的操作温度为180-225℃；

4)将造好的粒子干燥，用注塑机注射成型，注塑喷嘴温度为210℃-230℃，得到可长时间防生物污着的尼龙复合材料。