CN111394993A - 一种抗老化塑料绳及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗老化塑料绳，由改性聚丙烯纤维和聚酰胺纤维制成，所述改性聚丙烯纤维包括如下重量份原料：改性聚丙烯70‑80份、分散剂2‑3份、抗氧剂1.2‑1.5份、纳米二氧化钛8‑10份；该塑料绳由如下步骤制成：第一步、制备聚丙烯纤维；第二步、配制改性液；第三步、改性处理；第四步、将改性聚丙烯纤维和聚酰胺纤维制绳。聚丙烯纤维分子链经过改性处理，引入了羧基官能团，羧基官能团与多巴胺分子上的酚羟基作用，使多巴胺分子接枝于聚丙烯分子链，多巴胺起到桥梁作用，增大纳米二氧化钛与纤维的结合力，纳米二氧化钛具有较高的吸收和反射紫外光的能力，能够有效提升塑料绳的强度、耐磨性和抗老化性能。

Description

一种抗老化塑料绳及其制备方法
技术领域
本发明属于塑料绳加工技术领域，具体是涉及一种抗老化塑料绳及其制备方法。
背景技术
绳子作为一种常用工具，在很多领域都得到了广泛的实用，在工商业飞速发展的今天，人们对绳子的质量要求也越来越高，塑料绳作为一种成本低廉、加工方便的绳子，也在很多领域受到了人们的青睐，但是由于其原料性质限制，塑料绳在紫外线、潮湿、臭氧、霉菌、阳光、细菌等外部环境的影响下很容易就会出现老化的现象，这也造成了绳子所能承受的最大压力下降，在没有及时发现时甚至会对使用者的生命安全带来威胁。
专利号为CN201710787144.X的中国发明专利公开了一种弹性抗老化塑料绳及其制备方法，该弹性抗老化塑料绳由如下步骤制成：(1)将三元乙丙橡胶基体、石墨烯、促进剂、加工助剂、抗氧剂、防老剂制备抗老化三元乙丙橡胶；(2)选用聚丙烯纤维和聚酰胺纤维作为制绳丝原料，经过串联机组一次性混捻而出；在串联机组的后段即股层合拢处使用喷防护油脂装置喷防护油脂；(3)涂覆：将抗老化三元乙丙橡胶加热至230-250℃，成熔融状态，将熔体涂覆在绳体的外表面，冷却固化后制得弹性抗老化塑料绳。该申请在纤维绳体的表面包覆有一层三元乙丙橡胶层，在保持纤维绳体高强度、高耐磨性、强耐腐蚀性的性能的基础上，增强了绳子的弹性和抗老化性，但是该申请的橡胶耐磨层包含有石墨烯，石墨烯易于团聚，与橡胶基体相容性差，影响橡胶层的性能，使得到的塑料绳在抗老化性上不能满足使用要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗老化塑料绳及其制备方法，该塑料绳由改性聚丙烯纤维和聚酰胺纤维制成，聚丙烯纤维分子链上经过改性处理，引入了羧基官能团，羧基官能团与多巴胺分子上的酚羟基作用，使多巴胺分子接枝于聚丙烯分子链，多巴胺分子上不仅具有氨基，还具有未反应的酚羟基，氨基能够与纳米二氧化钛表面的羟基作用，酚羟基能够与纳米二氧化钛表面的羟基形成氢键作用，多巴胺相当于起到桥梁作用，增大纳米二氧化钛与纤维的结合力，纳米二氧化钛具有较高的吸收和反射紫外光的能力，进而能够提高聚丙烯纤维的抗老化性能；将改性聚丙烯纤维作为塑料绳的主要原料之一，能够有效提升塑料绳的强度、耐磨性和抗老化性能，提高塑料绳的使用寿命。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种抗老化塑料绳，由改性聚丙烯纤维和聚酰胺纤维制成，所述改性聚丙烯纤维包括如下重量份原料：改性聚丙烯70-80份、分散剂2-3份、抗氧剂1.2-1.5份、纳米二氧化钛8-10份；
该塑料绳由如下步骤制成：
第一步、将改性聚丙烯、抗氧剂、分散剂混合后，采用静电纺丝工艺制成聚丙烯纤维；
第二步、配置Tris-HCl缓冲液，将盐酸多巴胺溶解于其中，配置成浓度为10g/L的多巴胺溶液；按照固液比1g：10mL将纳米二氧化钛加入至缓冲液中，超声分散25-30min，得到纳米二氧化钛分散液，备用；
第三步、按照固液比1g：12-15mL将聚丙烯纤维浸于多巴胺溶液中，回流反应22-24h，取出并反复清洗，烘干，将烘干后的纤维再放入纳米二氧化钛分散液中，室温下水浴摇床振荡4-5h，清洗烘干，得到改性聚丙烯纤维；
第四步、选用改性聚丙烯纤维和聚酰胺纤维作为制绳丝原料，制绳丝强度为1870/1960MPa双强度，经过串联机组一次性混捻而出，在串联机组的后段即股层合拢处使用喷防护油脂装置喷防护油脂，制得所述塑料绳。
进一步地，所述改性聚丙烯由如下方法制成：
在反应釜中加入1kg去离子水、1-2g乳化剂、0.8-1g引发剂、70-80g丙烯单体，将反应釜转移至55-60℃水浴锅中，在此温度下进行预聚合反应35-45min，接着将反应釜移出水浴锅，自然冷却到室温，再依次加入0.3-0.5g乳化剂、0.2-0.3g引发剂、4-5g的2-苯基丙烯酸、14-16g丙烯单体，将反应釜再次放入85-90℃的水浴锅中，在此温度下进行共聚合反应2-3h，加入100mL甲醇和50-60mL的饱和食盐水进行破乳，经过滤、水洗、干燥后，得到改性聚丙烯。
一种抗老化塑料绳的制备方法，包括如下步骤：
第一步、将改性聚丙烯、抗氧剂、分散剂混合后，采用静电纺丝工艺制成聚丙烯纤维；
第二步、配置Tris-HCl缓冲液，将盐酸多巴胺溶解于其中，配置成浓度为10g/L的多巴胺溶液；按照固液比1g：10mL将纳米二氧化钛加入至缓冲液中，超声分散25-30min，得到纳米二氧化钛分散液，备用；
第三步、按照固液比1g：12-15mL将聚丙烯纤维浸于多巴胺溶液中，回流反应22-24h，取出并反复清洗，烘干，将烘干后的纤维再放入纳米二氧化钛分散液中，室温下水浴摇床振荡4-5h，清洗烘干，得到改性聚丙烯纤维；
第四步、选用改性聚丙烯纤维和聚酰胺纤维作为制绳丝原料，制绳丝强度为1870/1960MPa双强度，经过串联机组一次性混捻而出，在串联机组的后段即股层合拢处使用喷防护油脂装置喷防护油脂，制得所述塑料绳。
进一步地，改性聚丙烯纤维与聚酰胺纤维的股数之比为9:1。
本发明的有益效果：
本发明采用改性聚丙烯作为改性聚丙烯纤维的基体，将2-苯基丙烯酸作为改性单体参与聚丙烯的共聚反应，在聚丙烯分子链上引入苯环和羧基官能团；苯环的引入能够增强聚丙烯分子链的刚性，进而提高改性聚丙烯的强度和耐磨性；
聚丙烯纤维分子链上经过改性处理，引入了羧基官能团，羧基官能团与多巴胺分子上的酚羟基作用，使多巴胺分子接枝于聚丙烯分子链，多巴胺分子上不仅具有氨基，还具有未反应的酚羟基，氨基能够与纳米二氧化钛表面的羟基作用，酚羟基能够与纳米二氧化钛表面的羟基形成氢键作用，多巴胺相当于起到桥梁作用，增大纳米二氧化钛与纤维的结合力，纳米二氧化钛具有较高的吸收和反射紫外光的能力，进而能够提高聚丙烯纤维的抗老化性能；将改性聚丙烯纤维作为塑料绳的主要原料之一，能够有效提升塑料绳的强度、耐磨性和抗老化性能，提高塑料绳的使用寿命。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
一种抗老化塑料绳，由改性聚丙烯纤维和聚酰胺纤维制成；
改性聚丙烯纤维包括如下重量份原料：改性聚丙烯70-80份、分散剂2-3份、抗氧剂1.2-1.5份、纳米二氧化钛8-10份；
分散剂为聚乙烯蜡；抗氧剂为抗氧剂1010；
改性聚丙烯由如下方法制成：
在反应釜中加入1kg去离子水、1-2g乳化剂、0.8-1g引发剂、70-80g丙烯单体，将反应釜转移至55-60℃水浴锅中，在此温度下进行预聚合反应35-45min，接着将反应釜移出水浴锅，自然冷却到室温，再依次加入0.3-0.5g乳化剂、0.2-0.3g引发剂、4-5g的2-苯基丙烯酸、14-16g丙烯单体，将反应釜再次放入85-90℃的水浴锅中，在此温度下进行共聚合反应2-3h，加入100mL甲醇和50-60mL的饱和食盐水进行破乳，经过滤、水洗、干燥后，得到改性聚丙烯；
将2-苯基丙烯酸作为改性单体参与聚丙烯的共聚反应，在聚丙烯分子链上引入苯环和羧基官能团；苯环的引入能够增强聚丙烯分子链的刚性，进而提高改性聚丙烯的强度和耐磨性；
该塑料绳的制备方法，包括如下步骤：
第一步、将改性聚丙烯、抗氧剂、分散剂混合后，采用静电纺丝工艺制成聚丙烯纤维；
第二步、配置Tris-HCl缓冲液，将盐酸多巴胺溶解于其中，配置成浓度为10g/L的多巴胺溶液；按照固液比1g：10mL将纳米二氧化钛加入至缓冲液中，超声分散25-30min，得到纳米二氧化钛分散液，备用；
第三步、按照固液比1g：12-15mL将聚丙烯纤维浸于多巴胺溶液中，回流反应22-24h，取出并反复清洗，烘干，将烘干后的纤维再放入纳米二氧化钛分散液中，室温下水浴摇床振荡4-5h，清洗烘干，得到改性聚丙烯纤维；
第四步、选用改性聚丙烯纤维和聚酰胺纤维作为制绳丝原料，制绳丝强度为1870/1960MPa双强度，经过串联机组一次性混捻而出，在串联机组的后段即股层合拢处使用喷防护油脂装置喷防护油脂，制得所述塑料绳；
其中，改性聚丙烯纤维与聚酰胺纤维的股数之比为9:1；
聚丙烯纤维分子链上经过改性处理，引入了羧基官能团，羧基官能团与多巴胺分子上的酚羟基作用，使多巴胺分子接枝于聚丙烯分子链，多巴胺分子上不仅具有氨基，还具有未反应的酚羟基，氨基能够与纳米二氧化钛表面的羟基作用，酚羟基能够与纳米二氧化钛表面的羟基形成氢键作用，多巴胺相当于起到桥梁作用，增大纳米二氧化钛与纤维的结合力，纳米二氧化钛具有较高的吸收和反射紫外光的能力，进而能够提高聚丙烯纤维的抗老化性能；将改性聚丙烯纤维作为塑料绳的主要原料之一，能够有效提升塑料绳的强度、耐磨性和抗老化性能，提高塑料绳的使用寿命。
实施例1
一种抗老化塑料绳，由改性聚丙烯纤维和聚酰胺纤维制成；
改性聚丙烯纤维包括如下重量份原料：改性聚丙烯70份、分散剂2份、抗氧剂1.2份、纳米二氧化钛8份；
该塑料绳由如下步骤制成：
第一步、将改性聚丙烯、抗氧剂、分散剂混合后，采用静电纺丝工艺制成聚丙烯纤维；
第二步、配置Tris-HCl缓冲液，将盐酸多巴胺溶解于其中，配置成浓度为10g/L的多巴胺溶液；按照固液比1g：10mL将纳米二氧化钛加入至缓冲液中，超声分散25min，得到纳米二氧化钛分散液，备用；
第三步、按照固液比1g：12mL将聚丙烯纤维浸于多巴胺溶液中，回流反应22h，取出并反复清洗，烘干，将烘干后的纤维再放入纳米二氧化钛分散液中，室温下水浴摇床振荡4h，清洗烘干，得到改性聚丙烯纤维；
第四步、选用改性聚丙烯纤维和聚酰胺纤维作为制绳丝原料，制绳丝强度为1870/1960MPa双强度，经过串联机组一次性混捻而出，在串联机组的后段即股层合拢处使用喷防护油脂装置喷防护油脂，制得所述塑料绳。
实施例2
一种抗老化塑料绳，由改性聚丙烯纤维和聚酰胺纤维制成；
改性聚丙烯纤维包括如下重量份原料：改性聚丙烯75份、分散剂2.5份、抗氧剂1.3份、纳米二氧化钛9份；
该塑料绳由如下步骤制成：
第一步、将改性聚丙烯、抗氧剂、分散剂混合后，采用静电纺丝工艺制成聚丙烯纤维；
第二步、配置Tris-HCl缓冲液，将盐酸多巴胺溶解于其中，配置成浓度为10g/L的多巴胺溶液；按照固液比1g：10mL将纳米二氧化钛加入至缓冲液中，超声分散28min，得到纳米二氧化钛分散液，备用；
第三步、按照固液比1g：14mL将聚丙烯纤维浸于多巴胺溶液中，回流反应23h，取出并反复清洗，烘干，将烘干后的纤维再放入纳米二氧化钛分散液中，室温下水浴摇床振荡4.5h，清洗烘干，得到改性聚丙烯纤维；
第四步、选用改性聚丙烯纤维和聚酰胺纤维作为制绳丝原料，制绳丝强度为1870/1960MPa双强度，经过串联机组一次性混捻而出，在串联机组的后段即股层合拢处使用喷防护油脂装置喷防护油脂，制得所述塑料绳。
实施例3
一种抗老化塑料绳，由改性聚丙烯纤维和聚酰胺纤维制成；
改性聚丙烯纤维包括如下重量份原料：改性聚丙烯80份、分散剂3份、抗氧剂1.5份、纳米二氧化钛10份；
该塑料绳由如下步骤制成：
第一步、将改性聚丙烯、抗氧剂、分散剂混合后，采用静电纺丝工艺制成聚丙烯纤维；
第二步、配置Tris-HCl缓冲液，将盐酸多巴胺溶解于其中，配置成浓度为10g/L的多巴胺溶液；按照固液比1g：10mL将纳米二氧化钛加入至缓冲液中，超声分散30min，得到纳米二氧化钛分散液，备用；
第三步、按照固液比1g：15mL将聚丙烯纤维浸于多巴胺溶液中，回流反应24h，取出并反复清洗，烘干，将烘干后的纤维再放入纳米二氧化钛分散液中，室温下水浴摇床振荡5h，清洗烘干，得到改性聚丙烯纤维；
第四步、选用改性聚丙烯纤维和聚酰胺纤维作为制绳丝原料，制绳丝强度为1870/1960MPa双强度，经过串联机组一次性混捻而出，在串联机组的后段即股层合拢处使用喷防护油脂装置喷防护油脂，制得所述塑料绳。
对比例1
将实施例1的原料中的改性聚丙烯换成普通聚丙烯，其余原料及制备过程不变。
对比例2
普通聚丙烯纤维。
对实施例1-3和对比例1-2制作过程中的改性聚丙烯纤维做如下性能测试，分别测试正常状态下的断裂强力和紫外光照射5h和10h后的断裂强力，测试结果如下表所示：
Figure BDA0002474430680000081
由上表可知，实施例1-3采用的改性聚丙烯纤维的断裂强力为13.5-13.7cN，经紫外光照射5h后，断裂强力下降0.4cN，10h照射后断裂强力下降1.1cN，说明本发明制得的改性聚丙烯纤维具有较高的断裂强力和较高的抗老化性能；相较于对比例1，说明聚丙烯经过改性处理后能够引入苯环，增加分子链的刚性，提高强度，并且经过改性处理引入的羧基和多巴胺的相互作用，能够提高纳米二氧化钛与聚丙烯纤维的结合力，从而提高抗老化性能。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所述本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种抗老化塑料绳，由改性聚丙烯纤维和聚酰胺纤维制成，其特征在于，所述改性聚丙烯纤维包括如下重量份原料：改性聚丙烯70-80份、分散剂2-3份、抗氧剂1.2-1.5份、纳米二氧化钛8-10份；
该塑料绳由如下步骤制成：
第一步、将改性聚丙烯、抗氧剂、分散剂混合后，采用静电纺丝工艺制成聚丙烯纤维；
第二步、配置Tris-HCl缓冲液，将盐酸多巴胺溶解于其中，配置成浓度为10g/L的多巴胺溶液；按照固液比1g：10mL将纳米二氧化钛加入至缓冲液中，超声分散25-30min，得到纳米二氧化钛分散液，备用；
第三步、按照固液比1g：12-15mL将聚丙烯纤维浸于多巴胺溶液中，回流反应22-24h，取出并反复清洗，烘干，将烘干后的纤维再放入纳米二氧化钛分散液中，室温下水浴摇床振荡4-5h，清洗烘干，得到改性聚丙烯纤维；
第四步、选用改性聚丙烯纤维和聚酰胺纤维作为制绳丝原料，制绳丝强度为1870/1960MPa双强度，经过串联机组一次性混捻而出，在串联机组的后段即股层合拢处使用喷防护油脂装置喷防护油脂，制得所述塑料绳。
2.根据权利要求1所述的一种抗老化塑料绳，其特征在于，所述改性聚丙烯由如下方法制成：
在反应釜中加入1kg去离子水、1-2g乳化剂、0.8-1g引发剂、70-80g丙烯单体，将反应釜转移至55-60℃水浴锅中，在此温度下进行预聚合反应35-45min，接着将反应釜移出水浴锅，自然冷却到室温，再依次加入0.3-0.5g乳化剂、0.2-0.3g引发剂、4-5g的2-苯基丙烯酸、14-16g丙烯单体，将反应釜再次放入85-90℃的水浴锅中，在此温度下进行共聚合反应2-3h，加入100mL甲醇和50-60mL的饱和食盐水进行破乳，经过滤、水洗、干燥后，得到改性聚丙烯。
3.根据权利要求1所述的一种抗老化塑料绳的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步、将改性聚丙烯、抗氧剂、分散剂混合后，采用静电纺丝工艺制成聚丙烯纤维；
第二步、配置Tris-HCl缓冲液，将盐酸多巴胺溶解于其中，配置成浓度为10g/L的多巴胺溶液；按照固液比1g：10mL将纳米二氧化钛加入至缓冲液中，超声分散25-30min，得到纳米二氧化钛分散液，备用；
第三步、按照固液比1g：12-15mL将聚丙烯纤维浸于多巴胺溶液中，回流反应22-24h，取出并反复清洗，烘干，将烘干后的纤维再放入纳米二氧化钛分散液中，室温下水浴摇床振荡4-5h，清洗烘干，得到改性聚丙烯纤维；
第四步、选用改性聚丙烯纤维和聚酰胺纤维作为制绳丝原料，制绳丝强度为1870/1960MPa双强度，经过串联机组一次性混捻而出，在串联机组的后段即股层合拢处使用喷防护油脂装置喷防护油脂，制得所述塑料绳。
4.根据权利要求3所述的一种抗老化塑料绳的制备方法，其特征在于，改性聚丙烯纤维与聚酰胺纤维的股数之比为9:1。
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