CN111657197B - 一种具有防污性能的深远海网箱用圆柱形箱体的制备方法 - Google Patents

一种具有防污性能的深远海网箱用圆柱形箱体的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了具有防污性能的深远海网箱用圆柱形箱体的制备方法，包括A、防污网衣制备，包括改性高密度聚乙烯复合料制备、防污单丝束制备以及防污网衣加工三方面；B、防磨网衣制备，采用涂覆聚脲涂料的聚酰胺网衣制成；C、圆柱形箱体制备，包括侧网加工、底网加工以及圆柱形箱体加工三方面。根据本发明制备方法得到的具有防污性能的深远海网箱用圆柱形箱体，在保持侧网网衣强力不变的前提下，既可使圆柱形箱体的防污性能大幅度提高、又可使圆柱形箱体水阻力及污损生物附着面积降低，可大幅度减少圆柱形箱体污损生物附着及其在恶劣海况下的网破鱼逃事故，实现深远海网箱养殖业的绿色发展与现代化建设。

Description

一种具有防污性能的深远海网箱用圆柱形箱体的制备方法
技术领域
本发明属于深远海网箱技术领域，具体涉及具有防污性能的深远海网箱用圆柱形箱体的制备方法。
背景技术
中国目前为世界第一水产养殖大国，但水产养殖业未来增长空间令人担忧，为应对上述挑战，人们把目光瞄准了深远海网箱养殖。深远海网箱是指放置在低潮位水深超过15m且有较大浪流开放性水域、或在离岸三海里外岛礁水域、或养殖水体不小于1000m3的海水网箱。近年来，多个单位建造了形式多样的深远海网箱，实现深远海网箱的绿色发展。
“箱体”、“侧网”、“底网”、“缘纲”、“网纲”和“网衣”都是深远海网箱技术领域的名词。“箱体”是指由网衣构成的蓄养水产动物的空间；“侧网”是指围成箱体周边的网衣；“底网”是指箱体底部的网衣；“缘纲”是指用于增加网衣边缘强度的纲索；“网纲”是指为加强网衣中间承受作用力和避免网衣破裂处扩大的纲索；“网衣”是指由网线编织成的一定尺寸网目结构的片状编织物(亦称网片)；“三股捻线”是指由3根线股捻制而成的网线。箱体通常由侧网和底网组成；装配在侧网底部边缘的纲索称为侧网底部缘纲，装配在底网边缘的纲索称为底网缘纲。
现有技术领域中，深远海网箱用圆柱形箱体绳网材料多为高密度聚乙烯材质，以单一高密度聚乙烯树脂为原料、热水为牵伸介质，采用传统熔融拉丝工艺可生产普通乙纶单丝(其结节强度标准指标为3.6cN/dtex)；再以普通乙纶单丝加工制作乙纶绳网，最后以乙纶绳网加工深远海网箱用圆柱形箱体。
以普通乙纶单丝加工后的箱体在深远海网箱养殖生产中使用后，箱体后会被藤壶、海藻等污损生物附着，从而影响箱体内外水体交换和养殖鱼类安全。如果箱体被藤壶等污损生物附着严重，那么会引起养殖鱼类疾病多发甚至死亡，并进一步影响深远海网箱养成鱼类品质和养殖设施安全等。
此外，现有技术中，圆柱形箱体制备中用普通剪刀裁剪网衣且剪裁边不作补强处理，导致剪裁后网衣目脚容易松散；缝合线采用普通乙纶网线，侧网网衣或底网网衣上要么不布设网纲，要么以未经预张力处理的普通乙纶绳索作为网纲，导致深远海网箱养殖中箱体变形很大，进一步发生变形箱体与框架间磨损破网事故。同时，缘纲间缝合或网衣间缝合采用活结，恶劣海况下经常发生活结脱落破损逃鱼事故；底网一般采用单层网衣，在恶劣海况下底网经常发生触底破网事故。
因此，以普通乙纶网衣加工的箱体综合性能一般、原材料消耗大且没有防污性能，这导致现有技术领域箱体的安全性差、材料消耗大、防污性能缺失，普通乙纶网衣无法满足深远海网箱的抗风浪流要求，箱破鱼逃事故时有发生。
随着本领域技术的发展，深远海网箱养殖业对箱体的防污性能、防污成本、装配技术和抗风浪性能等都提出了更高要求。本技术领域与纺织领域、普通网箱领域、捕捞渔具领域等技术领域相差甚远，上述领域用技术手段、绳网材料、网衣装配技术等也无法满足本技术领域的要求。上述领域用的技术文件也不适合作为本发明的对比文件。深远海网箱养殖业实践表明，防污高成本的防污技术也不适用于本技术领域，现有技术领域传统材料与装配技术等根本无法生产具有防污性能圆柱形箱体，因此，一种具有防污性能的深远海网箱用圆柱形箱体已成为本技术领域长期悬而未决的技术难题。
发明内容
本发明是为解决箱体防污性能、抗风浪性能等上述问题而进行的，对侧网、底网和箱体装配工艺等进行创新，提供一种具有防污性能的深远海网箱用圆柱形箱体的制备方法，以提高箱体的防污性能、力学性能和抗风浪流性能，确保箱体内外水体交换通畅、网箱设施及其养殖鱼类安全，推动深远海网箱养殖业减阻降耗、防污技术升级与可持续健康发展。为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
本发明提供的具有防污性能的深远海网箱用圆柱形箱体的制备方法，包括如下步骤：
A、防污网衣制备
1)改性高密度聚乙烯复合料制备
称取高密度聚乙烯树脂(HDPE树脂)、邻苯二甲酸二辛酯、聚乙二醇脂肪酸酯、十六醇磷酸酯、接枝聚胍盐的聚乙烯粒料、表面改性铜镍合金纳米粒子，预混合后倒入高速捏合锅中在580r/min-630r/min的转速下进行高速捏合27min-36min，当高速捏合锅中混合料温度升至70℃-73℃即可出料，获得具有防污性能的改性高密度聚乙烯复合料(简称改性HDPE复合料)。
其中，邻苯二甲酸二辛酯添加量为HDPE树脂重量的1.5％-3.0％、聚乙二醇脂肪酸酯添加量为HDPE树脂重量的1.5‰-5‰、十六醇磷酸酯添加量为HDPE树脂重量的0.5‰-3‰、表面改性铜镍合金纳米粒子添加量为HDPE树脂重量的0.5％-2.0％、接枝聚胍盐的聚乙烯粒料添加量为HDPE树脂重量的15.4％-24.9％。
2)防污单丝束制备
具有防污性能的改性HDPE复合料经双螺杆挤出机在料筒电加热区的第Ⅰ区、第Ⅱ区、第Ⅲ区、第Ⅳ区、第Ⅴ区的温控范围分别为190℃-200℃、195℃-205℃、205℃-210℃、210℃-215℃、210℃-215℃下熔融挤出造粒；上述所得粒子经单螺杆出口加装的计量泵计量后从喷丝孔熔融挤出，单螺杆挤出机在料筒电加热区的第①区、第②区、第③区、第④区、第⑤区的温控范围分别为210℃-220℃、240℃-245℃、260℃-265℃、270℃-275℃、270℃-275℃，单螺杆挤出机机头温度范围为270℃-272℃，喷丝板上喷丝孔的孔径范围为0.78mm-0.83mm、孔数与一根S捻向的防污线股用单丝根数相同；挤出的初生丝经10℃-40℃低温水和第一牵伸辊得到冷却和预牵伸，预牵伸丝经97.0℃-99.9℃高温第一牵伸水浴槽和90℃-110℃高温第二牵伸热风箱、再经90℃-119℃高温第三牵伸热风箱进行三次热牵伸，牵伸总倍数控制在7.5倍-10倍；而后经90℃-120℃恒温箱热定型后收卷防污单丝束。
3)防污网衣加工
将防污单丝束以4T/m-11T/m的内捻度初捻后获得S捻向的防污线股；通过捻线机将3根S捻向的防污线股加工成捻距为17mm-24mm、捻向为Z捻的防污线；再通过双钩型织网机将防污线加工成网目长度范围为2.5cm-15cm、网结类型为单死结型的网衣；最后通过纵向定型机在预张力为7.5％-18.5％的网衣纵向断裂强力条件下对网衣进行热定型处理，得到防污网衣。
B、防磨网衣制备
以聚酰胺网线(简称PA网线)为织网材料，先将其加工成网目长度范围为15cm-28cm、网结类型为双死结的网衣，再通过纵向定型机，在预张力为网衣纵向断裂强力的16％-30％条件下对网衣进行热定型处理，获得网目长度一致、网衣外观平整的聚酰胺网衣(简称PA网衣)；然后，用聚脲涂料对PA网衣进行涂覆处理，涂层重量范围为PA网衣重量的5％-15％，晾干后获得经涂层涂覆处理的PA网衣，这就获得了防磨网衣。
C、圆柱形箱体制备
1)侧网加工
根据圆柱形箱体用侧网规格，先剪裁一幅长方形防污网衣；再对长方形防污网衣进行边缘补强、装配超高分子量聚乙烯绳索(简称UHMWPE绳索)制成的缘纲和网纲；然后沿长方形防污网衣宽边方向进行一目对一目的对接缝合，对接缝合时每隔两目打一个双死结和一个单死结，获得具有防污性能的圆柱形侧网。
其中，所述UHMWPE绳索使用前在预定张力下进行定型处理，所述网纲在长方形防污网衣的长边方向上等间距布设。
2)底网加工
圆形防污网制备：根据圆柱形箱体用底网规格，将两块相同规格的矩形防污网衣沿长边方向进行一目对一目缝合，选用超高分子量聚乙烯编线(简称UHMWPE编线)作为缝合线，对接缝合时每隔两目打一个双死结和一个单死结，获得正方形防污网衣；先在正方形防污网衣上剪裁一幅圆形防污网衣，其直径等于底网直径；再对该圆形防污网衣进行边缘补强、装配UHMWPE绳索制成的缘纲和网纲，得到圆形防污网。其中，UHMWPE绳索使用前在预定张力下进行定型处理，所述网纲在圆形防污网衣上“+”形布设。
圆形防磨网制备：根据圆柱形箱体用底网规格，先在经涂层涂覆处理的防磨网衣上剪裁一块圆形防磨网衣，其直径同样等于底网直径；再对圆形防磨网衣进行边缘补强、装配UHMWPE绳索制成的缘纲和网纲，得到圆形防磨网。其中，UHMWPE绳索使用前在预定张力下进行定型处理，所述网纲在圆形防磨网衣上“+”形布设。
将圆形防磨网缝制在圆形防污网上，获得具有防污性能的底网。
3)圆柱形箱体加工
将上述圆柱形侧网的底部缘纲与底网缘纲进行缝合，缝合时等距离打一个双死结(相邻两个双死结间的距离范围为6cm-10cm)，形成圆柱形箱体，底网上圆形防磨网位于圆柱形箱体的外侧。
优选的，步骤A中，HDPE树脂为拉丝级且熔融指数范围为0.62g/10min-1.3g/10min，铜镍合金纳米粒子的粒径范围为20nm-50nm，接枝聚胍盐的聚乙烯粒料中聚胍盐的接枝率为20％；PA网线公称直径范围为2.7mm-3.3mm，UHMWPE编线的公称直径范围为1.8mm-3.2mm，UHMWPE绳索的公称直径范围为4.0mm-28mm。
优选的，步骤A中，表面改性铜镍合金纳米粒子的制备方法如下：
将铜镍合金纳米粒子均匀分散在二甲基酮有机溶剂中，加入吐温-80，70℃下反应1h-24h后，将其洗涤，干燥得到表面改性铜镍合金纳米粒子。其中，铜镍合金纳米粒子与二甲基酮的质量体积浓度为2g/L-10g/L，吐温-80和铜镍合金纳米粒子的质量比为2:1-10:1。
优选的，步骤A中的防污单丝束制备步骤中，单螺杆挤出机的长径比范围为1:32，螺杆转速为26m/min，喷丝板的孔数范围为30孔-120孔。
牵伸和热定型步骤中，第一牵伸水浴槽尺寸为1.0m高度×2.5m长度×0.9m宽度，第二牵伸热风箱尺寸为1.0m高度×3m长度×0.9m宽度，第三牵伸热风箱尺寸为0.5m高度×3.5m长度×0.9m宽度；恒温箱规格为0.5m高度×1.3m长度×0.6m宽度。
优选的，步骤B中，聚脲涂料对PA网衣进行涂覆处理后，在自然环境下晾干PA网衣。
优选的，步骤C中，UHMWPE绳索进行定型处理所采用的预张力值为UHMWPE绳索破断强力标准指标的10％-30％；圆柱形侧网加工时，网纲在长方形防污网衣的长边方向上等间距布设，相邻两个网纲间距范围在0.8m-3.0m；对网衣边缘进行补强时，通过绕缚镶边方式采用UHMWPE编线对网衣边缘进行网衣补强；采用电热剪对长方形防污网衣、圆形防污网衣和圆形防磨网衣进行裁剪；将圆形防磨网缝制在圆形防污网上时，二者圆心和缘纲均重合，缘纲缝合后作为底网缘纲。
发明的作用与效果
本发明在大量艰辛劳动和无数试验的基础上创造了一种具有防污性能的深远海网箱用圆柱形箱体技术方案，在侧网、底网中分别采用了长方形防污网衣和圆形防污网衣，在上述防污网衣用单丝原料、拉丝工艺、织网工艺以及网衣装配工艺等方面进行大量开拓性创新工作和试验论证，提高了本发明产品防污性能、综合性能与抗风浪性能，确保箱体内外水体交换通畅和养成鱼类质量安全，具体如下(为方便发明的作用与效果叙述，下文将本发明中侧网用单丝简称侧网单丝、将本发明底网中圆形防污网衣用单丝简称底网单丝)：
(1)侧网单丝与底网单丝原料方面
本发明拉丝原料中添加特定比例的接枝聚胍盐的聚乙烯材料，构建具有长效防污结构的大分子胍盐接枝结构，与传统小分子防污剂相比，大分子胍盐接枝结构不易因逐渐渗出而失效，提高了防污单丝的防污时效。相关防污试验结果表明，本发明生产的网衣可在6个月内有效防污，防污效果非常明显。
同时，本发明在接枝聚胍盐的聚乙烯粒料中添加特定比例的铜镍合金纳米粒子，获得特种具有防污性能的改性HDPE复合料，增强了后续单丝产品的防污性能、耐老化性和耐磨性；同时利用具有协同防污作用的表面修饰的铜镍合金纳米粒子，由于纳米增强增韧效应，赋予了防污单丝更高的结节强度；本发明由于纳米合金构建的微电池结构，加剧了铜离子的释放，提高了防污单丝的防污性能。
本发明在接枝聚胍盐的聚乙烯粒料中添加特定比例的邻苯二甲酸二辛酯，它作为增塑剂使拉丝原料有良好混溶性，改进了防污复合料流动性、润滑性、可纺性与挤出质量，确保了防污单丝产业化生产的正常进行且在正常拉丝生产中无断丝现象发生，大大提高了生产效率。
本发明在接枝聚胍盐的聚乙烯粒料中添加特定比例的十六醇磷酸酯，其作为抗静电剂不但增加了防污单丝表面的光滑性，而且防止了防污单丝在生产中摩擦起电，提高了防污单丝外观、可纺性与生产效率；添加特定比例的聚乙二醇脂肪酸酯，其作为表面活性剂增加了不同组分原料间的饱和性，提高了防污单丝的可纺性。本发明步骤A中的防污单丝束包括一定数量的防污单丝，该防污单丝通过特种绳网工艺可以制作不同规格的高性能防污绳网，因此，本发明的技术效果非常显著、应用范围非常广阔。
(2)在侧网单丝与底网单丝制备方面
本发明通过特定牵伸和热定型工艺大大提高产品取向度，提高了产品的强度性能，降低了单丝产品的变异系数，如根据本发明方法生产出的线密度为41tex的防污单丝圆度好、外观好、强度高，其结节强度高达4.15cN/dtex，较传统防污单丝束制备工艺加工生产的普通乙纶单丝标准指标提高15.3％；同时具备优良的防污效果，与以普通聚乙烯单丝制作的相同规格的普通圆柱形箱体相比，本发明单丝制作的深远海网箱圆柱形箱体的污损生物附着面积可减少20％以上。
此外，本发明生产的防污单丝的耐磨度较普通乙纶单丝提高50％以上，在同等牵伸倍数为7.5倍条件下，本发明防污单丝综合性能明显高于现有技术领域普通乙纶单丝，如结节强度可提高15.3％。
(3)在侧网网衣制备方面
本发明创制特殊的捻线工艺以获得侧网加工用网线，如内捻度范围控制在4T/m-11T/m、捻距范围控制在17mm-24mm、线股-线的捻向结构采用“SZ”结构等，提高了防污线的综合性能。本发明中的防污网衣采用特殊的单死结型防污网衣编织工艺，如特定张力下的热定型处理、网目长度范围控制在2.5cm-15cm、网结采用单死结等，确保了防污网衣网目形状稳定、网目长度一致、网衣外观平整，大大提高了单死结型防污网衣的外观质量、破断强度和网衣强力等综合性能；在保持侧网网衣强力不变的前提下，可采用较小规格的网衣替代传统聚乙烯单丝网衣，这可使圆柱形箱体的水阻力及污损生物附着面积大幅度减少。
此外，本发明根据该工序中的防污线规格及其加工工艺，推算防污线股用丝根数，并以此作为喷丝孔孔数，减少了防污线加工所需的分丝工序与合股工序，既提高了工作效率，又减低了产品成本。
(4)底网用圆形防磨网方面
本发明以PA网线作为底网用圆形防磨网衣的编织材料，编织成PA网衣，PA网衣经特种定型工艺处理，并用聚脲涂料对PA网衣进行特定重量的涂层处理，该聚脲涂料可有效减少网衣上的污损生物附着；其缘纲采用UHMWPE绳索且经特种预张力进行处理等，既大大提高了圆形防磨网的耐磨性、滤水性、破断强度与防污功能等综合性能，又有效避免了底网触底破网事故的发生。
(5)圆柱形箱体制备方面
首先，本发明采用了在底网用圆形防污网衣上的两根网纲呈“+”形布设；在侧网用长方形防污网衣的长边方向上，网纲等间距布设，且相邻两个网纲间距范围控制在0.8m-3.0m；侧网底部缘纲与底网缘纲之间缝合时，等距离打一个双死结，并且相邻两个双死结间的距离范围为6cm-10cm；对长方形防污网衣进行边缘补强、装配UHMWPE绳索制成的缘纲和网纲；然后沿长方形防污网衣宽边方向进行一目对一目的对接缝合，对接缝合时每隔两目打一个双死结和一个单死结等技术方案，提高了圆柱形箱体的装配技术和抗风浪性能，确保网箱设施及其养殖鱼类安全。
其次，本发明选用超高强UHMWPE绳索作为网衣装配用缘纲、网纲，并对UHMWPE绳索使用前进行特种预张力定型处理，既通过上述特种装纲技术减少了深远海网箱网衣在风浪流下蠕变变形，消除了网衣变形引起的网破事故，又提升了网衣综合性能，推动深远海网箱养殖业减阻降耗。
第三，进行网衣缝合时，本发明采用特种网衣缝合工艺，如圆形防污网制备中两块网衣间缝合处形成的网结按“双死结-单死结”这一循环方式有序排列，确保了网衣间缝合处的强度，提高了圆柱形箱体的抗风浪性能；本发明对剪裁后的网衣通过绕缚镶边进行网衣边缘补强、等距离作双死结缝合侧网的底部缘纲与底网缘纲等，这进一步提高了圆柱形箱体的综合性能。
第四，底网中圆形防污网加工时，缝合线选用UHMWPE编线等，将两块相同规格的矩形防污网衣沿长边方向进行一目对一目缝合正方形防污网衣，提高了圆柱形箱体的强度与抗风浪性能。UHMWPE编线的创新应用可实现同等强力下箱体用缝合线总体面积的大幅度下降、产品的减阻降耗，提高了箱体的综合防污效果、助力深远海网箱养殖业的减阻降耗。
第五，本发明采用特殊的双层底网结构，实现圆形防磨网+圆形防污网的完美组合，避免了恶劣海况下底网触底破损风险；本发明采用电热剪剪裁网衣，与现有采用普通剪刀剪裁对比，不仅可以提高工作效率，而且可以减低工作强度、防止网衣剪裁端目脚的松散，提高了圆柱形箱体的安全性。
综上，根据本发明制备方法得到的具有防污性能的深远海网箱用圆柱形箱体，在保持侧网网衣强力不变的前提下，既可使圆柱形箱体的防污性能大幅度提高、又可使水阻力及污损生物附着面积减少。因此，本发明产品可大幅度减少圆柱形箱体污损生物附着及其在恶劣海况下的网破鱼逃事故，实现深远海网箱养殖业的绿色发展与现代化建设。本发明创新性强、技术效果非常显著，产品的产业化前景很好，解决了本技术领域的一个技术难题，综合效果非常明显。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细描述。但下列实施例不应看作对本发明范围的限制。
本实施例以一种规格为60米底边周长×6.2米高度的具有防污性能的深远海网箱用圆柱形箱体为例，对箱体的具体制备方法进行描述。
一、原料和设备
本发明方法中所需原料和设备如下：聚酰胺网线(简称PA网线)、聚脲涂料、超高分子量聚乙烯编线(简称UHMWPE编线)、超高分子量聚乙烯绳索(简称UHMWPE绳索)、高密度聚乙烯树脂(简称HDPE树脂)、二甲基酮、吐温-80、邻苯二甲酸二辛酯、聚乙二醇脂肪酸酯、十六醇磷酸酯、铜镍合金纳米粒子、接枝聚胍盐的聚乙烯粒料、高速捏合机、双螺杆挤出机、单螺杆挤出机、合股机、电热剪、捻线机、双钩型织网机、地坑式纵向定型机。
其中，PA网线为市售产品(公称直径范围为2.7mm-3.3mm)、聚脲涂料为市售产品、UHMWPE编线为市售产品(公称直径范围为1.8mm-3.2mm)、UHMWPE绳索为市售产品(公称直径范围为4.0mm-28mm)、HDPE树脂为拉丝级产品(熔融指数范围为0.62g/10min-1.3g/10min，扬子石化生产，型号5000S)、二甲基酮为试剂级、吐温-80为工业级、邻苯二甲酸二辛酯为市售产品(添加量为HDPE树脂重量的1.5％-3.0％)、聚乙二醇脂肪酸酯为市售产品(添加量为HDPE树脂重量的1.5‰-5‰)、十六醇磷酸酯为市售产品(添加量为HDPE树脂重量的0.5‰-3‰)、铜镍合金纳米粒子为市售产品(粒径范围为20nm-50nm)、接枝聚胍盐的聚乙烯粒料为市售产品(聚胍盐的接枝率为20％，添加量为HDPE树脂重量的15.4％-24.9％)。
二、制备工艺
本发明提供的具有防污性能的深远海网箱用圆柱形箱体的制备方法，包括如下步骤：
A、防污网衣制备
1)改性高密度聚乙烯复合料制备
称取HDPE树脂、邻苯二甲酸二辛酯、聚乙二醇脂肪酸酯、十六醇磷酸酯、接枝聚胍盐的聚乙烯粒料、表面改性铜镍合金纳米粒子，预混合后倒入高速捏合锅中在580r/min-630r/min的转速下进行高速捏合27min-36min，当高速捏合锅中混合料温度升至70℃-73℃即可出料，获得具有防污性能的改性高密度聚乙烯复合料(简称改性HDPE复合料)。
其中，邻苯二甲酸二辛酯添加量为HDPE树脂重量的1.5％-3.0％、聚乙二醇脂肪酸酯添加量为HDPE树脂重量的1.5‰-5‰、十六醇磷酸酯添加量为HDPE树脂重量的0.5‰-3‰、表面改性铜镍合金纳米粒子添加量为HDPE树脂重量的0.5％-2.0％、接枝聚胍盐的聚乙烯粒料添加量为HDPE树脂重量的15.4％-24.9％。
表面改性铜镍合金纳米粒子的制备方法如下：
将铜镍合金纳米粒子均匀分散在二甲基酮有机溶剂中，加入吐温-80，70℃下反应1h-24h后，将其洗涤，干燥得到表面改性铜镍合金纳米粒子。其中，铜镍合金纳米粒子与二甲基酮的质量体积浓度为2g/L-10g/L，吐温-80和铜镍合金纳米粒子的质量比为2:1-10:1。
如实验室制备方法如下：将10g-50g铜镍合金纳米粒子均匀分散在5L二甲基酮有机溶剂中，加入100g吐温-80，70℃下反应1h-24h后，将其洗涤，干燥得到表面改性铜镍合金纳米粒子。在实际生产中可根据上述各种配比材料比例来进行所需重量的表面改性铜镍合金纳米粒子的生产。
2)防污单丝束制备
具有防污性能的改性HDPE复合料经双螺杆挤出机在料筒电加热区的第Ⅰ区、第Ⅱ区、第Ⅲ区、第Ⅳ区、第Ⅴ区的温控范围分别为190℃-200℃、195℃-205℃、205℃-210℃、210℃-215℃、210℃-215℃下熔融挤出造粒；上述所得粒子经单螺杆出口加装的计量泵计量后从喷丝孔熔融挤出，单螺杆挤出机在料筒电加热区的第①区、第②区、第③区、第④区、第⑤区的温控范围分别为210℃-220℃、240℃-245℃、260℃-265℃、270℃-275℃、270℃-275℃，单螺杆挤出机的长径比范围为1:32，螺杆转速为26m/min，机头温度范围为270℃-272℃，喷丝板上喷丝孔的孔径范围为0.78mm-0.83mm、喷丝板的孔数范围为30孔-120孔。
挤出的初生丝经冷却水箱10℃-40℃低温水和第一牵伸辊得到冷却和预牵伸，预牵伸丝经97.0℃-99.9℃高温第一牵伸水浴槽和90℃-110℃高温第二牵伸热风箱、再经90℃-119℃高温第三牵伸热风箱进行三次热牵伸，第一牵伸水浴槽尺寸为1.0m高度×2.5m长度×0.9m宽度、第二牵伸热风箱尺寸为1.0m高度×3m长度×0.9m宽度、第三牵伸热风箱尺寸为0.5m高度×3.5m长度×0.9m宽度；牵伸总倍数控制在7.5倍-10倍后，经规格为0.5m高度×1.3m长度×0.6m宽度恒温箱热定型后以使用力矩电动机的收丝机收卷防污单丝束，恒温箱热定型温度范围为90℃-120℃。
本实施例中，喷丝板孔数确定方法如下：根据后续网衣工序中的防污线规格及其加工工艺，推算防污线股用丝根数，并以此作为喷丝孔孔数。孔数在数量上等于1根S捻向的防污线股用单丝根数，本发明后续工序中的防污线产品由3根S捻向的防污线股加工而成。
3)防污网衣加工
将防污单丝束以合股机4T/m-11T/m的内捻度初捻后获得S捻向的防污线股；通过捻线机将3根S捻向的防污线股加工成捻距为17mm-24mm、捻向为Z捻的防污线(防污线在网线分类上属于三股捻线)；再通过双钩型织网机将防污线加工成网目长度范围为2.5cm-15cm、网结类型为单死结型的网衣；最后通过地坑式纵向定型机在预张力为7.5％-18.5％的网衣纵向断裂强力条件下对网衣进行热定型处理，得到外观质量好、网目长度大小均匀、外观平整的单死结型防污网衣，这就获得了防污网衣。
B、防磨网衣制备
以PA网线为织网材料，先通过双钩型织网机将其加工成网目长度范围为15cm-28cm、网结类型为双死结的网衣，再通过地坑式纵向定型机，在预张力为网衣纵向断裂强力的16％-30％条件下对网衣进行热定型处理，获得网目长度一致、网衣外观平整的PA网衣；然后，用聚脲涂料对PA网衣进行涂覆处理，涂层重量范围为PA网衣重量的5％-15％，晾干后获得经涂层涂覆处理的PA网衣，这就获得了防磨网衣。
晾干时，优选在自然环境下晾干经涂层涂覆处理的PA网衣。实际生产中，也可以在温度低于40℃的烘箱中加速烘干经涂层涂覆处理的PA网衣。
C、圆柱形箱体制备
1)侧网加工
根据圆柱形箱体用侧网规格(60米底边周长×6米高)，先用电热剪剪裁一幅长方形防污网衣(其长度为60米、宽度为6米)；然后通过绕缚镶边方式用UHMWPE编线对长方形防污网衣边缘进行网衣补强；再在长方形防污网衣的边缘装配缘纲、长方形防污网衣上装配网纲，最后将长方形防污网衣的两个宽边进行一目对一目对接缝合，形成圆柱形侧网，这就获得了一种具有防污性能的圆柱形侧网。
其中，所述缘纲、网纲均采用UHMWPE绳索，使用前需在预张力下进行定型处理，该预张力值为UHMWPE绳索破断强力标准指标的10％-30％；网纲在长方形防污网衣的长边方向上等间距布设，且相邻两个网纲间距范围控制在0.8m-3.0m；对接缝合时缝合线选用UHMWPE编线；对接缝合时，每隔2目打一个双死结和一个单死结(以便在对接缝合处形成的网结按“双死结-单死结”这一循环方式有序排列)。
2)底网加工
圆形防污网制备：根据圆柱形箱体用底网规格(底网周长60米)，将两块相同规格的矩形防污网衣沿长边方向进行一目对一目缝合，选用UHMWPE编线作为缝合线，对接缝合时每隔两目打一个双死结和一个单死结，获得正方形防污网衣。而后，先用电热剪在正方形防污网衣上剪裁一幅圆形防污网衣(其周长为60米，圆形防污网衣直径等于底网直径)，并通过绕缚镶边方式用UHMWPE编线对圆形防污网衣边缘进行网衣补强；再在圆形防污网衣的边缘装配缘纲、圆形防污网衣上装配网纲，得到圆形防污网。
其中，所述缘纲、网纲都采用UHMWPE绳索，UHMWPE绳索使用前需在预张力(预张力值为UHMWPE绳索破断强力标准指标的10％-30％)下进行定型处理；网纲在圆形防污网上“+”形布设，即将两根网纲垂直交叉形布设。
圆形防磨网制备：根据圆柱形箱体用底网规格(底网周长60米)，先用电热剪在上述经涂层涂覆处理后的防磨网衣上剪裁一块周长为60米的圆形防磨网衣；然后通过绕缚镶边方式用UHMWPE编线对圆形防磨网衣边缘进行网衣补强；再在圆形防磨网衣的边缘装配缘纲、圆形防磨网衣上装配网纲，缘纲和网纲采用UHMWPE绳索，使用前需在预张力下进行定型处理，该预张力值为UHMWPE绳索破断强力标准指标的10％-30％，获得一幅圆形防磨网，用于底网的加工制作。其中，所述网纲在圆形防磨网上“+”形布设，即将两根网纲垂直交叉形布设。
最后，将圆形防磨网缝制在圆形防污网上，确保缝合后圆形防磨网的圆心与圆形防污网的圆心重合、圆形防磨网的缘纲与圆形防污网的缘纲重合(二者的缘纲缝合后作为底网缘纲)，这就获得了一种具有防污性能的底网获得具有防污性能的底网。
3)圆柱形箱体加工
将上述圆柱形侧网的底部缘纲与底网缘纲进行缝合。缝合线选用UHMWPE编线，缝合时等距离打一个双死结(相邻两个双死结间的距离范围为6cm-10cm)，底网上圆形防磨网位于圆柱形箱体的外侧，形成圆柱形箱体。
本发明步骤A中的防污单丝束包括一定数量的防污单丝，人们既可以通过剪取一段防污单丝束后获得防污单丝，又可以经过分丝工序获得防污单丝。根据上述方法得到的防污单丝，线密度约为41tex，圆度好、外观好、强度高，在7.5倍的低牵伸总倍数下，结节强度高达4.15cN/dtex，其较传统拉丝工艺加工生产的普通乙纶单丝标准指标提高15.3％。在同等高牵伸倍数下，本发明防污单丝综合性能明显高于现有技术领域普通乙纶单丝，如结节强度可提高15.3％。
将本发明制备的圆柱形箱体与普通PE丝制备的圆柱形箱体同时安装在深远海网箱上，并同时置于相同的养殖环境中，养殖相同的品种，每隔一段时间对两种侧网的附着面积进行估算对比。试验结果表明，本发明生产的网衣可在6个月内有效防污，防污效果非常明显；在圆柱形箱体规格、侧网网衣强力、养殖条件、养殖鱼类种类和数量等条件相同的前提下，与以普通聚乙烯单丝制作的普通圆柱形箱体相比，本发明单丝制作的深远海网箱圆柱形箱体的污损生物附着面积可减少20％以上；本发明单丝制作的深远海网箱养殖鱼类生长速率明显优于传统聚乙烯单丝制成的深远海网箱。
本发明产品的防污性能等综合性能优异，除本技术领域外，还可在淡水网箱等其他技术领域使用。本发明可批量生产，产出的圆柱形箱体强度高、适配性好、防污性能好、抗风浪性能强，在生产中使用本发明产品既可确保圆柱形箱体内外水体交换通畅、网箱设施及其养殖鱼类安全，又可推动深远海网箱养殖业减阻降耗、防污技术升级与可持续健康发展。本发明技术效果非常显著，综合效益明显。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (7)

1.一种具有防污性能的深远海网箱用圆柱形箱体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
A、防污网衣制备
1)改性高密度聚乙烯复合料制备
称取高密度聚乙烯树脂、邻苯二甲酸二辛酯、聚乙二醇脂肪酸酯、十六醇磷酸酯、接枝聚胍盐的聚乙烯粒料、表面改性铜镍合金纳米粒子，预混合后倒入高速捏合锅中在580r/min-630r/min的转速下进行高速捏合27min-36min，当高速捏合锅中混合料温度升至70℃-73℃即可出料，获得具有防污性能的改性高密度聚乙烯复合料；
其中，邻苯二甲酸二辛酯添加量为高密度聚乙烯树脂重量的1.5％-3.0％、聚乙二醇脂肪酸酯添加量为高密度聚乙烯树脂重量的1.5‰-5‰、十六醇磷酸酯添加量为高密度聚乙烯树脂重量的0.5‰-3‰、表面改性铜镍合金纳米粒子添加量为高密度聚乙烯树脂重量的0.5％-2.0％、接枝聚胍盐的聚乙烯粒料添加量为高密度聚乙烯树脂重量的15.4％-24.9％；
2)防污单丝束制备
具有防污性能的改性高密度聚乙烯复合料经双螺杆挤出机在料筒电加热区的第Ⅰ区、第Ⅱ区、第Ⅲ区、第Ⅳ区、第Ⅴ区的温控范围分别为190℃-200℃、195℃-205℃、205℃-210℃、210℃-215℃、210℃-215℃下熔融挤出造粒；上述所得粒子经单螺杆出口加装的计量泵计量后从喷丝孔熔融挤出，单螺杆挤出机在料筒电加热区的第①区、第②区、第③区、第④区、第⑤区的温控范围分别为210℃-220℃、240℃-245℃、260℃-265℃、270℃-275℃、270℃-275℃，单螺杆挤出机机头温度范围为270℃-272℃，喷丝板上喷丝孔的孔径范围为0.78mm-0.83mm、孔数与一根S捻向的防污线股用单丝根数相同；挤出的初生丝经10℃-40℃低温水和第一牵伸辊得到冷却和预牵伸，预牵伸丝经97.0℃-99.9℃高温第一牵伸水浴槽和90℃-110℃高温第二牵伸热风箱、再经90℃-119℃高温第三牵伸热风箱进行三次热牵伸，牵伸总倍数控制在7.5倍-10倍；而后经90℃-120℃恒温箱热定型后收卷防污单丝束；
3)防污网衣加工
将防污单丝束以4T/m-11T/m的内捻度初捻后获得S捻向的防污线股；通过捻线机将3根S捻向的防污线股加工成捻距为17mm-24mm、捻向为Z捻的防污线；再通过双钩型织网机将防污线加工成网目长度范围为2.5cm-15cm、网结类型为单死结型的网衣；最后通过纵向定型机在预张力为7.5％-18.5％的网衣纵向断裂强力条件下对网衣进行热定型处理，得到防污网衣；
B、防磨网衣制备
以聚酰胺网线为织网材料，先将其加工成网目长度范围为15cm-28cm、网结类型为双死结的网衣，再通过纵向定型机，在预张力为网衣纵向断裂强力的16％-30％条件下对网衣进行热定型处理，获得网目长度一致、网衣外观平整的聚酰胺网衣；然后，用聚脲涂料对聚酰胺网衣进行涂覆处理，涂层重量范围为聚酰胺网衣重量的5％-15％，晾干后获得经涂层涂覆处理的聚酰胺网衣，进而获得防磨网衣；
C、圆柱形箱体制备
1)侧网加工
根据圆柱形箱体用侧网规格，先剪裁一幅长方形防污网衣；然后对长方形防污网衣进行边缘补强、装配超高分子量聚乙烯绳索制成的缘纲和网纲；然后沿长方形防污网衣宽边方向进行一目对一目的对接缝合，对接缝合时每隔两目打一个双死结和一个单死结，获得具有防污性能的圆柱形侧网；
其中，所述超高分子量聚乙烯绳索使用前在预定张力下进行定型处理，所述网纲在长方形防污网衣的长边方向上等间距布设；
2)底网加工
圆形防污网制备：根据圆柱形箱体用底网规格，将两块相同规格的矩形防污网衣沿长边方向进行一目对一目缝合，选用超高分子量聚乙烯编线作为缝合线，对接缝合时每隔两目打一个双死结和一个单死结，获得正方形防污网衣；先在正方形防污网衣上剪裁一幅圆形防污网衣，该圆形防污网衣直径等于底网直径；再对该圆形防污网衣进行边缘补强、装配超高分子量聚乙烯绳索制成的缘纲和网纲，得到圆形防污网，其中，所述超高分子量聚乙烯绳索使用前在预定张力下进行定型处理，所述网纲在圆形防污网衣上“+”形布设；
圆形防磨网制备：根据圆柱形箱体用底网规格，先在经涂层涂覆处理的防磨网衣上剪裁一块圆形防磨网衣，该圆形防磨网衣直径等于底网直径；再对圆形防磨网衣进行边缘补强、装配超高分子量聚乙烯绳索制成的缘纲和网纲，得到圆形防磨网，其中，所述超高分子量聚乙烯绳索使用前在预定张力下进行定型处理，所述网纲在圆形防磨网衣上“+”形布设；
将圆形防磨网缝制在圆形防污网上，获得具有防污性能的底网；
3)圆柱形箱体加工
将上述圆柱形侧网的底部缘纲与底网缘纲进行缝合，缝合时等距离打一个双死结，相邻两个双死结间的距离范围为6cm-10cm，形成圆柱形箱体，底网上圆形防磨网位于圆柱形箱体的外侧。
2.根据权利要求1所述的具有防污性能的深远海网箱用圆柱形箱体的制备方法，其特征在于：
其中，高密度聚乙烯树脂为拉丝级且熔融指数范围为0.62g/10min-1.3g/10min，铜镍合金纳米粒子的粒径范围为20nm-50nm，接枝聚胍盐的聚乙烯粒料中聚胍盐的接枝率为20％；
聚酰胺网线公称直径范围为2.7mm-3.3mm，超高分子量聚乙烯编线的公称直径范围为1.8mm-3.2mm，超高分子量聚乙烯绳索的公称直径范围为4.0mm-28mm。
3.根据权利要求1所述的具有防污性能的深远海网箱用圆柱形箱体的制备方法，其特征在于：
其中，表面改性铜镍合金纳米粒子的制备方法如下：
将铜镍合金纳米粒子均匀分散在二甲基酮有机溶剂中，加入吐温-80，70℃下反应1h-24h后，将其洗涤，干燥得到表面改性铜镍合金纳米粒子；
其中，铜镍合金纳米粒子与二甲基酮的质量体积浓度为2g/L-10g/L，吐温-80和铜镍合金纳米粒子的质量比为2:1-10:1。
4.根据权利要求1所述的具有防污性能的深远海网箱用圆柱形箱体的制备方法，其特征在于：
其中，防污单丝束制备步骤中，所述单螺杆挤出机的长径比范围为1:32，螺杆转速为26m/min，所述喷丝板的孔数范围为30孔-120孔。
5.根据权利要求1所述的具有防污性能的深远海网箱用圆柱形箱体的制备方法，其特征在于：
其中，第一牵伸水浴槽尺寸为1.0m高度×2.5m长度×0.9m宽度，第二牵伸热风箱尺寸为1.0m高度×3m长度×0.9m宽度，第三牵伸热风箱尺寸为0.5m高度×3.5m长度×0.9m宽度；恒温箱规格为0.5m高度×1.3m长度×0.6m宽度。
6.根据权利要求1所述的具有防污性能的深远海网箱用圆柱形箱体的制备方法，其特征在于：
步骤B中，聚脲涂料对聚酰胺网衣进行涂覆处理后，在自然环境下晾干聚酰胺网衣。
7.根据权利要求1所述的具有防污性能的深远海网箱用圆柱形箱体的制备方法，其特征在于：
其中，步骤C中，所述超高分子量聚乙烯绳索进行定型处理所采用的预张力值为超高分子量聚乙烯绳索破断强力标准指标的10％-30％；
所述圆柱形侧网加工时，网纲在长方形防污网衣的长边方向上等间距布设，相邻两个网纲间距范围在0.8m-3.0m；
对网衣边缘进行补强时，通过绕缚镶边方式采用超高分子量聚乙烯编线对网衣边缘进行网衣补强；
采用电热剪对长方形防污网衣、圆形防污网衣和圆形防磨网衣进行裁剪；
将圆形防磨网缝制在圆形防污网上时，二者圆心和缘纲均重合，二者的缘纲缝合后作为底网缘纲。
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