CN109321995A - 一种高强度防火防尘安全绳网的制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度防火防尘安全绳网的制备工艺，首先对聚乙烯纤维进行γ射线辐照处理；然后改进无机填料的制备方法，在无机填料制备过程中添加了黄连提取液和羟基锡酸锌，其协同作用显著提升了绳网产品的防火性能和强度；再通过注塑牵引拉伸制成网线，最后经捻线机加捻、热蒸处理后置于织网机上编织成安全绳网。与现有产品相比，本发明产品具有强度高、网量轻、隔热通风、透光防火、防尘降噪等特点，同时还具有较强的耐磨性、耐腐蚀性和耐酸碱性；此外，本发明提供的安全绳网具有显著的防尘功效，可以显著降低施工区域的粉尘含量。

Description

一种高强度防火防尘安全绳网的制备工艺
技术领域
本发明涉及一种高强度防火防尘安全绳网的制备工艺，尤其是一种提高安全绳网强度和防火防尘能力的安全绳网的制备工艺，属于绳网加工技术领域。
背景技术
随着社会的发展，人们对安全的关注度越来越高，随着高层大厦、高速公路、铁路建设事业的迅速发展，以及大型重点工程项目的日益增多，人们对安全问题越来越重视，对防护网的数量和质量的要求与日俱增。安全网是建筑工地保护施工人员的必备防护装备，其质量的好坏直接影响到施工人员的生命安全。目前我国绳网多为铁丝网或普通的纤维防护网，普通的纤维网强力低，不耐磨，容易刺破使得防护网安全性得不到保障，现有技术中通过将超高分子量聚乙烯纤维加捻成股线，股线经织网机编织成型，具有较高的强度和使用稳定性，目前已报到了一些提高绳网强度、耐腐蚀能力等的方法，如专利201711351436.5公开了一种用于提升绳网线强度的填料的制备方法，包括如下步骤：（1）基础液配制、（2）分级填料制备、（3）成品填料的制备；制得的填料用于绳网线的制作中能有效的增强其耐腐、耐磨、强度高等特性，明显提升了绳网线的使用寿命；专利201711360995.2公开了一种耐酸碱聚乙烯纤维绳网的制备方法，包括辐照聚乙烯中间料制备、长丝制备以及防护网制备，通过利用60Co源γ射线对对超高分子量聚乙烯辐照处理，纤维力学性能有了更高的水平，同时能够提高对氟化镁和氯化钯的吸附能力，绳网制成率高，长丝之间抱合性强，合适的制备条件能够减少纤维损伤，所得绳网具有较高的断裂强力和抗冲击性，同时还具有较强的耐磨性、耐腐蚀性和耐酸碱性；专利201711336787.9公开了一种一种耐腐抗老化绳网线的制作工艺，包括如下步骤：（1）聚乙烯颗粒处理、（2）无机填料制备、（3）原料称取混合、（4）成品制备，该发明对绳网线的加工制备方法进行了特殊的改进处理，有效提升了绳网线的强度、耐腐、耐磨特性，很好的延长了其使用寿命。
比较现有技术可以发现，尽管目前已经报道提高安全绳网强度和耐腐蚀能力的方法，但针对高层建筑而言安全绳网的强度需要进一步提升，同时随着清洁施工的要求，对安全绳网的防火防尘能力需要进一步提升，现有技术中并没有给出解决上述技术问题的启示方案。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，满足现在高层建筑等安全施工的需求，本发明提供一种高强度防火防尘的安全网及其制备工艺，产品具有强度高、网量轻、隔热通风、透光防火、防尘降噪等优势。
本发明通过下述技术方案实现上述技术效果：
一种高强度防火防尘安全绳网的制备工艺，具体包括如下步骤：
（1）聚乙烯颗粒处理：将高分子量聚乙烯纤维和低分子量聚乙烯纤维混合后用60Co源γ射线进行辐照，辐照计量为600-800Gy、剂量率为50-60Gy/min，辐照6-10分钟，得到辐照聚乙烯中间料备用；
（2）无机填料的制备：
（a）将十六烷基二羟乙基氧化胺、十四烷基二羟乙基氧化胺、乙醇溶液按照质量比2:3:40混合后加入到反应釜内，在超声波辅助条件下搅拌处理10-15min后再向反应釜内滴加氨水，搅拌处理5-8min后再向反应釜内加入正硅酸乙酯，再次在超声波辅助条件下搅拌处理20-25min后备用；
（b）向操作（a）处理后的反应釜内加入改性溶液，在超声波辅助条件下搅拌处理20-30min后得混合液备用；
（c）将步骤(b)所得混合液进行离心过滤，用蒸馏水将滤渣清洗至中性，然后放入到干燥箱内进行干燥处理，完成后取出即得无机填料；
（3）原料称取混合：按对应重量份称取下列原料备用：100-120份步骤（1）处理后的聚乙烯中间料、10-15份步骤（2）制得的无机填料、6-10份封闭型多异氰酸酯、4-6份脲醛树脂、2-3份萜烯树脂、1-2份二氧化锆、1-1.5份铝酸酯偶联剂、0.2-0.5份硬脂酸锌、0.1-0.2份抗氧化缓蚀剂、0.2-0.5份羟基锡酸锌，将上述原料放入混合机中高速混合均匀制得预混料；
（4）绳网线制备：将步骤（3）所得的预混料投入挤出机中进行挤出造粒处理，然后将所造颗粒投入到注塑机内进行注塑处理，最后对注塑所得的半成品进行牵引拉伸处理后即得绳网线，直径6.0-8.0mm；
（5）安全绳网制备：将上述所得长丝选用5-9根利用并线机在相同张力条件下合成一股，然后用捻线机加捻，捻度为120-160捻/米，将加捻后的股线在温度为82-88℃、压强为0.16-0.22MPa的条件下，热蒸处理40-60分钟，完成后将股线置于织网机上编织成安全绳网。
上述步骤（1）中高分子量聚乙烯纤维和低分子量聚乙烯纤维的质量比为3-4:1。
上述步骤（2）a中超声波的频率为100-200kHZ，反应温度为55-65℃；步骤（2）b中超声波的频率为60-80kHZ。
上述步骤（2）a中氨水的添加量为十六烷基二羟乙基氧化胺和十四烷基二羟乙基氧化胺质量之和的1-1.5倍；所述正硅酸乙酯的添加量为乙醇溶液总重量的10-15倍。
上述步骤（2）b中的改性溶液由以下重量份数的原料组成：无水乙醇20-25份、氨水8-10份、黄连提取液2-3份、羟基锡酸锌4-6份、植物蛋白粉6-8份、聚乙烯醇2-4份、橡胶3-5份、丙烯酸甲酯3-5份、N-甲基吡咯烷酮1-2份、水100-120份；所述植物蛋白粉以大豆蛋白为最优。
上述步骤（2）c中的干燥温度以不超过90℃为宜。
上述步骤（3）抗氧化缓蚀剂为酵母脂肪酸、石油酵母脂肪酸、油酸中的一种或几种的混合物。
上述步骤（3）中的离心高速转速为2500-3000r/min。
本发明提供了一种高强度防火防尘安全绳网的制备工艺，产品具有强度高、网量轻、隔热通风、透光防火、防尘降噪等特点，与现有产品相比具有以下优势：
（1）本发明中科学复配高分子量和低分子量聚乙烯纤维，并通过对聚乙烯纤维进行辐照处理，不仅可以使高分子纤维发生交联和裂解，提升纤维力学性能，而且通过γ射线的辐照作用，使低分子量和高分子量的聚乙烯纤维发生交联，既提高了聚乙烯纤维间的交联，也促进了对无机填料等辅料的吸附作用，从而提高了安全绳网的断裂强力和抗冲击性；
（2）本发明对绳网线的制备方法进行了特殊的改进处理，尤其是对其组成的原料成分进行了改进处理，其中添加了一种特殊配制的无机填料成分，其是以正硅酸乙酯为硅源，乙醇溶液为溶剂，氨水为催化剂，选用复合改性剂，十六烷基二羟乙基氧化胺和十四烷基二甲基氧化胺为活性剂和模板，聚乙烯醇和橡胶为裹覆剂，共同制成的具有多孔、核壳结构的二氧化硅填料，此填料与绳网线高分子基体材料间具有很好的分散结合特性，改善了普通填料成分填充使用的弊端，增强了绳网线的强度、耐腐等特性，此外添加的脲醛树脂、萜烯树脂等成分进一步提升了绳网线的韧性、力学品质等，共同改善了绳网线的性能；
（3）本发明在无机填料中添加了黄连提取液和羟基锡酸锌，并在绳网预混料中添加了一定量的羟基锡酸锌，显著提升了安全绳网的防火性能；其中黄连提取液的添加不仅提高了绳网的抗菌能力，而且对提高产品的防火性能起到了显著的促进作用，现有技术中并没有黄连提取液提高绳网防火性能的技术启示；
（4）与现有产品相比，本发明产品具有强度高、网量轻、隔热通风、透光防火、防尘降噪等特点，同时还具有较强的耐磨性、耐腐蚀性和耐酸碱性；
（5）本发明提供的安全绳网具有显著的防尘功效，可以显著降低施工区域的粉尘含量。
具体实施方式
实施例1
一种高强度防火防尘安全绳网的制备工艺，具体包括如下步骤：
（1）聚乙烯颗粒处理：将高分子量聚乙烯纤维和低分子量聚乙烯纤维混合后用60Co源γ射线进行辐照，辐照计量为600-800Gy、剂量率为50-60Gy/min，辐照8分钟，得到辐照聚乙烯中间料备用；所述高分子量聚乙烯纤维和低分子量聚乙烯纤维的质量比为3.5:1；
（2）无机填料的制备：
（a）将十六烷基二羟乙基氧化胺、十四烷基二羟乙基氧化胺、乙醇溶液按照质量比2:3:40混合后加入到反应釜内，在超声波辅助条件下搅拌处理12min后再向反应釜内滴加氨水，搅拌处理7min后再向反应釜内加入正硅酸乙酯，再次在超声波辅助条件下搅拌处理23min后备用；其中超声波的频率为100-200kHZ，反应温度为55-65℃；氨水的添加量为十六烷基二羟乙基氧化胺和十四烷基二羟乙基氧化胺质量之和的1.2倍；正硅酸乙酯的添加量为乙醇溶液总重量的12倍；
（b）向操作（a）处理后的反应釜内加入改性溶液，在超声波辅助条件下搅拌处理25min后得混合液备用，其中超声波的频率为60-80kHZ；所述改性溶液由以下重量份数的原料组成：无水乙醇22份、氨水9份、黄连提取液2.5份、羟基锡酸锌5份、植物蛋白粉7份、聚乙烯醇3份、橡胶4份、丙烯酸甲酯4份、N-甲基吡咯烷酮1.5份、水110份；
（c）将步骤(b)所得混合液进行离心过滤，用蒸馏水将滤渣清洗至中性，然后放入到干燥箱内进行干燥处理，完成后取出即得无机填料；干燥温度以不超过90℃为宜；
（3）原料称取混合：按对应重量份称取下列原料备用：110份步骤（1）处理后的聚乙烯中间料、12份步骤（2）制得的无机填料、8份封闭型多异氰酸酯、5份脲醛树脂、2.5份萜烯树脂、1.5份二氧化锆、1.2份铝酸酯偶联剂、0.35份硬脂酸锌、0.15份抗氧化缓蚀剂、0.35份羟基锡酸锌，将上述原料放入混合机中高速混合均匀制得预混料；所述抗氧化缓蚀剂为酵母脂肪酸；所述离心高速转速为2500-3000r/min；
（4）绳网线制备：将步骤（3）所得的预混料投入挤出机中进行挤出造粒处理，然后将所造颗粒投入到注塑机内进行注塑处理，最后对注塑所得的半成品进行牵引拉伸处理后即得绳网线，直径6.0-8.0mm；
（5）安全绳网制备：将上述所得长丝选用5-9根利用并线机在相同张力条件下合成一股，然后用捻线机加捻，捻度为120-160捻/米，将加捻后的股线在温度为82-88℃、压强为0.16-0.22MPa的条件下，热蒸处理40-60分钟，完成后将股线置于织网机上编织成安全绳网。
实施例2
一种高强度防火防尘安全绳网的制备工艺，具体包括如下步骤：
（1）聚乙烯颗粒处理：将高分子量聚乙烯纤维和低分子量聚乙烯纤维混合后用60Co源γ射线进行辐照，辐照计量为600-800Gy、剂量率为50-60Gy/min，辐照10分钟，得到辐照聚乙烯中间料备用；所述高分子量聚乙烯纤维和低分子量聚乙烯纤维的质量比为4:1；
（2）无机填料的制备：
（a）将十六烷基二羟乙基氧化胺、十四烷基二羟乙基氧化胺、乙醇溶液按照质量比2:3:40混合后加入到反应釜内，在超声波辅助条件下搅拌处理15min后再向反应釜内滴加氨水，搅拌处理8min后再向反应釜内加入正硅酸乙酯，再次在超声波辅助条件下搅拌处理25min后备用；其中超声波的频率为100-200kHZ，反应温度为55-65℃；氨水的添加量为十六烷基二羟乙基氧化胺和十四烷基二羟乙基氧化胺质量之和的1.5倍；正硅酸乙酯的添加量为乙醇溶液总重量的15倍；
（b）向操作（a）处理后的反应釜内加入改性溶液，在超声波辅助条件下搅拌处理30min后得混合液备用，其中超声波的频率为60-80kHZ；所述改性溶液由以下重量份数的原料组成：无水乙醇25份、氨水8份、黄连提取液3份、羟基锡酸锌4份、植物蛋白粉8份、聚乙烯醇2份、橡胶5份、丙烯酸甲酯3份、N-甲基吡咯烷酮2份、水100份；
（c）将步骤(b)所得混合液进行离心过滤，用蒸馏水将滤渣清洗至中性，然后放入到干燥箱内进行干燥处理，完成后取出即得无机填料；干燥温度以不超过90℃为宜；
（3）原料称取混合：按对应重量份称取下列原料备用：120份步骤（1）处理后的聚乙烯中间料、10份步骤（2）制得的无机填料、10份封闭型多异氰酸酯、4份脲醛树脂、3份萜烯树脂、1份二氧化锆、1.5份铝酸酯偶联剂、0.2份硬脂酸锌、0.2份抗氧化缓蚀剂、0.2份羟基锡酸锌，将上述原料放入混合机中高速混合均匀制得预混料；所述抗氧化缓蚀剂为石油酵母脂肪酸；所述离心高速转速为2500-3000r/min；
（4）绳网线制备：将步骤（3）所得的预混料投入挤出机中进行挤出造粒处理，然后将所造颗粒投入到注塑机内进行注塑处理，最后对注塑所得的半成品进行牵引拉伸处理后即得绳网线，直径6.0-8.0mm；
（5）安全绳网制备：将上述所得长丝选用5-9根利用并线机在相同张力条件下合成一股，然后用捻线机加捻，捻度为120-160捻/米，将加捻后的股线在温度为82-88℃、压强为0.16-0.22MPa的条件下，热蒸处理40-60分钟，完成后将股线置于织网机上编织成安全绳网。
实施例3
一种高强度防火防尘安全绳网的制备工艺，具体包括如下步骤：
（1）聚乙烯颗粒处理：将高分子量聚乙烯纤维和低分子量聚乙烯纤维混合后用60Co源γ射线进行辐照，辐照计量为600-800Gy、剂量率为50-60Gy/min，辐照6分钟，得到辐照聚乙烯中间料备用；所述高分子量聚乙烯纤维和低分子量聚乙烯纤维的质量比为3:1；
（2）无机填料的制备：
（a）将十六烷基二羟乙基氧化胺、十四烷基二羟乙基氧化胺、乙醇溶液按照质量比2:3:40混合后加入到反应釜内，在超声波辅助条件下搅拌处理10min后再向反应釜内滴加氨水，搅拌处理5min后再向反应釜内加入正硅酸乙酯，再次在超声波辅助条件下搅拌处理20min后备用；其中超声波的频率为100-200kHZ，反应温度为55-65℃；氨水的添加量为十六烷基二羟乙基氧化胺和十四烷基二羟乙基氧化胺质量之和的1倍；正硅酸乙酯的添加量为乙醇溶液总重量的10倍；
（b）向操作（a）处理后的反应釜内加入改性溶液，在超声波辅助条件下搅拌处理20min后得混合液备用，其中超声波的频率为60-80kHZ；所述改性溶液由以下重量份数的原料组成：无水乙醇20份、氨水10份、黄连提取液2份、羟基锡酸锌6份、植物蛋白粉6份、聚乙烯醇4份、橡胶3份、丙烯酸甲酯5份、N-甲基吡咯烷酮1份、水120份；
（c）将步骤(b)所得混合液进行离心过滤，用蒸馏水将滤渣清洗至中性，然后放入到干燥箱内进行干燥处理，完成后取出即得无机填料；干燥温度以不超过90℃为宜；
（3）原料称取混合：按对应重量份称取下列原料备用：100份步骤（1）处理后的聚乙烯中间料、15份步骤（2）制得的无机填料、6份封闭型多异氰酸酯、6份脲醛树脂、2份萜烯树脂、2份二氧化锆、1份铝酸酯偶联剂、0.5份硬脂酸锌、0.1份抗氧化缓蚀剂、0.5份羟基锡酸锌，将上述原料放入混合机中高速混合均匀制得预混料；所述抗氧化缓蚀剂为油酸；所述离心高速转速为2500-3000r/min；
（4）绳网线制备：将步骤（3）所得的预混料投入挤出机中进行挤出造粒处理，然后将所造颗粒投入到注塑机内进行注塑处理，最后对注塑所得的半成品进行牵引拉伸处理后即得绳网线，直径6.0-8.0mm；
（5）安全绳网制备：将上述所得长丝选用5-9根利用并线机在相同张力条件下合成一股，然后用捻线机加捻，捻度为120-160捻/米，将加捻后的股线在温度为82-88℃、压强为0.16-0.22MPa的条件下，热蒸处理40-60分钟，完成后将股线置于织网机上编织成安全绳网。
实施例4 比较不同制备工艺对安全绳网强度的影响
1、对照组：对照组无机填料选择市售二氧化硅，其余制备工艺同实施例1；
2、对比实施例1：步骤（2）中改性溶液中黄连提取液以纯净水替代，其余制备工艺同实施例1；
3、对比实施例2：步骤（2）中改性溶液中羟基锡酸锌以纯净水替代，其余制备工艺同实施例1；
4、对比实施例3：步骤（2）中不添加改性溶液，其余制备工艺同实施例1；
5、对比实施例4：无机填料选择专利2017113514365所述填料，其余制备工艺同实施例1；
表1 不同工艺条件对安全绳网强度的影响
测定指标 断裂强度（cN/dtex） 结节强度（cN/dtex）
对照组 6.15 5.08
实施例1试验组 8.65 7.23
实施例2试验组 8.49 7.08
实施例3试验组 8.55 6.97
对比实施例1 6.87 5.79
对比实施例2 6.55 5.61
对比实施例3 5.82 5.01
对比实施例4 7.93 6.73
上述试验结果表明，本发明制备工艺显著提升了安全绳网产品的强度，从而提高了产品的断裂强力和抗冲击性；此外，试验结果还表明改变产品的原料组成会显著降低绳网产品的强度。
以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对被发明进行了详细的说明，但对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而对这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种高强度防火防尘安全绳网的制备工艺，其特征在于具体包括如下步骤：
（1）聚乙烯颗粒处理：将高分子量聚乙烯纤维和低分子量聚乙烯纤维混合后用60Co源γ射线进行辐照，辐照计量为600-800Gy、剂量率为50-60Gy/min，辐照6-10分钟，得到辐照聚乙烯中间料备用；
（2）无机填料的制备：
（a）将十六烷基二羟乙基氧化胺、十四烷基二羟乙基氧化胺、乙醇溶液按照质量比2:3:40混合后加入到反应釜内，在超声波辅助条件下搅拌处理10-15min后再向反应釜内滴加氨水，搅拌处理5-8min后再向反应釜内加入正硅酸乙酯，再次在超声波辅助条件下搅拌处理20-25min后备用；
（b）向操作（a）处理后的反应釜内加入改性溶液，在超声波辅助条件下搅拌处理20-30min后得混合液备用；
（c）将步骤(b)所得混合液进行离心过滤，用蒸馏水将滤渣清洗至中性，然后放入到干燥箱内进行干燥处理，完成后取出即得无机填料；
（3）原料称取混合：按对应重量份称取下列原料备用：100-120份步骤（1）处理后的聚乙烯中间料、10-15份步骤（2）制得的无机填料、6-10份封闭型多异氰酸酯、4-6份脲醛树脂、2-3份萜烯树脂、1-2份二氧化锆、1-1.5份铝酸酯偶联剂、0.2-0.5份硬脂酸锌、0.1-0.2份抗氧化缓蚀剂、0.2-0.5份羟基锡酸锌，将上述原料放入混合机中高速混合均匀制得预混料；
（4）绳网线制备：将步骤（3）所得的预混料投入挤出机中进行挤出造粒处理，然后将所造颗粒投入到注塑机内进行注塑处理，最后对注塑所得的半成品进行牵引拉伸处理后即得绳网线，直径6.0-8.0mm；
（5）安全绳网制备：将上述所得长丝选用5-9根利用并线机在相同张力条件下合成一股，然后用捻线机加捻，捻度为120-160捻/米，将加捻后的股线在温度为82-88℃、压强为0.16-0.22MPa的条件下，热蒸处理40-60分钟，完成后将股线置于织网机上编织成安全绳网。
2.根据权利要求1所述的一种高强度防火防尘安全绳网的制备工艺，其特征在于所述步骤（1）中高分子量聚乙烯纤维和低分子量聚乙烯纤维的质量比为3-4:1。
3.根据权利要求1所述的一种高强度防火防尘安全绳网的制备工艺，其特征在于所述步骤（2）a中超声波的频率为100-200kHZ，反应温度为55-65℃；步骤（2）b中超声波的频率为60-80kHZ。
4.根据权利要求1所述的一种高强度防火防尘安全绳网的制备工艺，其特征在于所述步骤（2）a中氨水的添加量为十六烷基二羟乙基氧化胺和十四烷基二羟乙基氧化胺质量之和的1-1.5倍；所述正硅酸乙酯的添加量为乙醇溶液总重量的10-15倍。
5.根据权利要求1所述的一种高强度防火防尘安全绳网的制备工艺，其特征在于所述步骤（2）b中的改性溶液由以下重量份数的原料组成：无水乙醇20-25份、氨水8-10份、黄连提取液2-3份、羟基锡酸锌4-6份、植物蛋白粉6-8份、聚乙烯醇2-4份、橡胶3-5份、丙烯酸甲酯3-5份、N-甲基吡咯烷酮1-2份、水100-120份；所述植物蛋白粉以大豆蛋白为最优。
6.根据权利要求1所述的一种高强度防火防尘安全绳网的制备工艺，其特征在于所述步骤（2）c中的干燥温度以不超过90℃为宜。
7.根据权利要求1所述的一种高强度防火防尘安全绳网的制备工艺，其特征在于所述步骤（3）抗氧化缓蚀剂为酵母脂肪酸、石油酵母脂肪酸、油酸中的一种或几种的混合物。
8.根据权利要求1所述的一种高强度防火防尘安全绳网的制备工艺，其特征在于所述步骤（3）中的离心高速转速为2500-3000r/min。
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