CN111764178B - 一种适用于海洋仿生态捕捞环境的高强度纤维复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种适用于海洋仿生态捕捞环境的高强度纤维复合材料及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN111764178B
CN111764178B CN202010646152.4A CN202010646152A CN111764178B CN 111764178 B CN111764178 B CN 111764178B CN 202010646152 A CN202010646152 A CN 202010646152A CN 111764178 B CN111764178 B CN 111764178B
Authority
CN
China
Prior art keywords
mixed fiber
fiber
marine
composite material
strength
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010646152.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111764178A (zh
Inventor
吴洪亮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shantou Mingda Textile Co ltd
Original Assignee
Shantou Mingda Textile Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shantou Mingda Textile Co ltd filed Critical Shantou Mingda Textile Co ltd
Priority to CN202010646152.4A priority Critical patent/CN111764178B/zh
Publication of CN111764178A publication Critical patent/CN111764178A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111764178B publication Critical patent/CN111764178B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06N—WALL, FLOOR, OR LIKE COVERING MATERIALS, e.g. LINOLEUM, OILCLOTH, ARTIFICIAL LEATHER, ROOFING FELT, CONSISTING OF A FIBROUS WEB COATED WITH A LAYER OF MACROMOLECULAR MATERIAL; FLEXIBLE SHEET MATERIAL NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06N3/00—Artificial leather, oilcloth or other material obtained by covering fibrous webs with macromolecular material, e.g. resins, rubber or derivatives thereof
    • D06N3/0002—Artificial leather, oilcloth or other material obtained by covering fibrous webs with macromolecular material, e.g. resins, rubber or derivatives thereof characterised by the substrate
    • D06N3/0011—Artificial leather, oilcloth or other material obtained by covering fibrous webs with macromolecular material, e.g. resins, rubber or derivatives thereof characterised by the substrate using non-woven fabrics
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/08—Melt spinning methods
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/12—Stretch-spinning methods
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/28—Formation of filaments, threads, or the like while mixing different spinning solutions or melts during the spinning operation; Spinnerette packs therefor
    • D01D5/30—Conjugate filaments; Spinnerette packs therefor
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F1/00—General methods for the manufacture of artificial filaments or the like
    • D01F1/02—Addition of substances to the spinning solution or to the melt
    • D01F1/10—Other agents for modifying properties
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F8/00—Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof
    • D01F8/04—Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof from synthetic polymers
    • D01F8/06—Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof from synthetic polymers with at least one polyolefin as constituent
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F8/00—Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof
    • D01F8/04—Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof from synthetic polymers
    • D01F8/16—Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof from synthetic polymers with at least one other macromolecular compound obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds as constituent
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D02—YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
    • D02G—CRIMPING OR CURLING FIBRES, FILAMENTS, THREADS, OR YARNS; YARNS OR THREADS
    • D02G3/00—Yarns or threads, e.g. fancy yarns; Processes or apparatus for the production thereof, not otherwise provided for
    • D02G3/02—Yarns or threads characterised by the material or by the materials from which they are made
    • D02G3/04—Blended or other yarns or threads containing components made from different materials
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D02—YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
    • D02G—CRIMPING OR CURLING FIBRES, FILAMENTS, THREADS, OR YARNS; YARNS OR THREADS
    • D02G3/00—Yarns or threads, e.g. fancy yarns; Processes or apparatus for the production thereof, not otherwise provided for
    • D02G3/02—Yarns or threads characterised by the material or by the materials from which they are made
    • D02G3/16—Yarns or threads made from mineral substances
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H3/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length
    • D04H3/08—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of strengthening or consolidating
    • D04H3/14—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of strengthening or consolidating with bonds between thermoplastic yarns or filaments produced by welding
    • D04H3/153—Mixed yarns or filaments
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
    • Y02A40/80—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in fisheries management
    • Y02A40/81—Aquaculture, e.g. of fish

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
  • Multicomponent Fibers (AREA)
  • Artificial Filaments (AREA)

Abstract

本发明适用于材料技术领域，提供了一种适用于海洋仿生态捕捞环境的高强度纤维复合材料及其制备方法和应用，该复合材料包括混合纤维非织造布层和涂覆在该混合纤维非织造布层的单侧或双侧表面上的涂覆层，其中，混合纤维非织造布层采用芳纶、超高分子量聚乙烯纤维、碳纤维、聚苯醚这几种工程性纤维为主要原料，并添加纳米氟碳制备而成，所得的复合材料可用于制备海洋捕捞设备和养殖设备，诸如，渔网、网箱等，该复合材料相较于现有的木结构网箱具有明显的断裂强度优势，且具有优异的耐磨性、耐候性、耐腐蚀性以及抗风浪性能，使用周期长。

Description

一种适用于海洋仿生态捕捞环境的高强度纤维复合材料及其 制备方法和应用
技术领域
本发明属于材料技术领域，尤其涉及一种适用于海洋仿生态捕捞环境的高强度纤维复合材料及其制备方法和应用。
背景技术
深海养殖网箱是指可以在相对较深海域(通常海区深度大于20m)使用的养殖网箱，是近十年来迅速发展的养殖设备。近二十年来，以挪威为代表的大型深海网箱养殖在世界各地得到迅速而持续的发展，并取得了显著的成效，被认为是目前海水养殖最具成功的典范。此外，智利、苏格兰、加拿大、希腊、土耳其、西班牙、澳大利亚等国也获得了较大成功。
而我国海水网箱养殖总体技术水平较低，全国超过100万只的网箱，几乎都是设置在港湾内的木结构小型网箱，由于造价低廉，制造方便，易于普及推广，然而其强度、抗风浪性能、抗腐蚀性能相当差，使用寿命短，因此急待更新换代。
发明内容
本发明实施例提供一种适用于海洋仿生态捕捞环境的高强度纤维复合材料，旨在解决现有的海水养殖网箱材料的强度、抗风浪性能、抗腐蚀性能差，使用寿命短的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种适用于海洋仿生态捕捞环境的高强度纤维复合材料，包括：至少一层混合纤维非织造布层；以及
涂覆在所述混合纤维非织造布层的单侧或双侧表面上的涂覆层；
按重量份数计，所述混合纤维非织造布层包括如下组分：芳纶25～33份、超高分子量聚乙烯纤维18～27份、碳纤维5～10份、聚苯醚5～6份和纳米氟碳1～3份。
本发明实施例还提供了一种适用于海洋仿生态捕捞环境的高强度纤维复合材料的制备方法，包括如下步骤：
将超高分子量聚乙烯纤维、聚苯醚和纳米氟碳混合加热后采用螺杆挤出机挤出，得混合纤维挤出物；其中，螺杆挤出机工作温度为270～290℃；
将所述混合纤维挤出物送入纺丝箱进行纺丝，得混合纤维粗长丝；其中，纺丝箱的温度为220～250℃；
将所述混合纤维粗长丝进行牵伸，得到混合纤维细长丝，牵伸是采用牵伸机，牵伸压力为0.3～0.5bar，冷却温度为5～15℃；
将所述混合纤维细长丝与芳纶和碳纤维进行混纺，得到混合纤维纱线，再将所述混合纤维纱线按照预设的排布规则排布在承载板上，经热轧粘合得所述混合纤维非织造布层；
在所述混合纤维非织造布层的单侧或双侧表面上涂覆一层涂覆层，停留5～10分钟，干燥，得到所述适用于海洋仿生态捕捞环境的高强度纤维复合材料。
本发明实施例还提供了一种适用于海洋仿生态捕捞环境的高强度纤维复合材料在制备海洋捕捞设备和养殖设备中的应用。
本发明实施例提供的适用于海洋仿生态捕捞环境的高强度纤维复合材料，包括混合纤维非织造布层和涂覆在该混合纤维非织造布层的单侧或双侧表面上的涂覆层，其中，混合纤维非织造布层采用芳纶、超高分子量聚乙烯纤维、碳纤维、聚苯醚这几种工程性纤维为主要原料，并添加纳米氟碳制备而成，所得的复合材料可用于制备海洋捕捞设备和养殖设备，诸如，渔网、网箱等，该复合材料相较于现有的木结构网箱具有明显的断裂强度优势，且具有优异的耐磨性、耐候性、耐腐蚀性以及抗风浪性能，使用周期长。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供的适用于海洋仿生态捕捞环境的高强度纤维复合材料，包括混合纤维非织造布层和涂覆在该混合纤维非织造布层的单侧或双侧表面上的涂覆层，其中，混合纤维非织造布层采用芳纶、超高分子量聚乙烯纤维、碳纤维、聚苯醚这几种工程性纤维为主要原料，并添加纳米氟碳制备而成，所得的复合材料可用于制备海洋捕捞设备和养殖设备，诸如，渔网、网箱等，该复合材料相较于现有的木结构网箱具有明显的断裂强度优势，且具有优异的耐磨性、耐候性、耐腐蚀性以及抗风浪性能，使用周期长。
本发明实施例提供了一种适用于海洋仿生态捕捞环境的高强度纤维复合材料，包括：至少一层混合纤维非织造布层；以及涂覆在所述混合纤维非织造布层的单侧或双侧表面上的涂覆层；按重量份数计，所述混合纤维非织造布层包括如下组分：芳纶25～33份、超高分子量聚乙烯纤维18～27份、碳纤维5～10份、聚苯醚5～6份和纳米氟碳1～3份。
在本发明的一个实施例中，该高强度纤维复合材料包括一层混合纤维非织造布层；以及涂覆在该混合纤维非织造布层的单侧表面上的涂覆层。
在本发明的另一个实施例中，混合纤维非织造布层；以及涂覆在所述混合纤维非织造布层的双侧表面上的涂覆层。
在本发明的一个优选实施例中，所述混合纤维非织造布层为由双层混合纤维非织造布层组成的叠合层，混合纤维非织造布层的层与层之间可通过贴合层热压合在一起，并且在混合纤维非织造布层的最上层和最下层的外表面上涂覆一层涂覆层。
在本发明的另一个优选实施例中，所述混合纤维非织造布层为由三层混合纤维非织造布层组成的叠合层，混合纤维非织造布层的层与层之间可通过贴合层热压合在一起。为了节省材料成本，可只在混合纤维非织造布层的最上层和最下层的外表面上涂覆一层涂覆层，夹在中间的混合纤维非织造布层的表面上可不涂覆上涂覆层。
经实验研究发现，由双层或三层混合纤维非织造布层组成的叠合层构成的混合纤维非织造布层不仅具有优异的强度，而且硬度不会过大，便于卷曲围合形成圆筒状的渔网或其他形状的网箱。
在本发明的优选实施例中，所述贴合层为聚乙烯、聚丙烯或聚酯中的一种或其任意组合的混合物。当然，贴合层还可以采用其他类型的热溶性材料，例如，聚氨酯等。
在本发明实施例中，所述涂覆层为热塑性聚氨酯弹性体橡胶。通过在混合纤维非织造布层的表面上涂覆上透明的热塑性聚氨酯弹性体橡胶，可以提高该高强度纤维复合材料的耐低温性能。优选的，涂覆层的厚度为1～3mm。
在本发明的优选实施例中，所述芳纶优选采用对位芳纶(聚对苯二甲酰对苯二胺)，其与其他纤维材料复配使用，可增强复合材料的机械性能和耐腐蚀性能。
在本发明实施例中，所述混合纤维非织造布层的面密度为950～1070g/m2。经大量实验研究得出，当混合纤维非织造布层的面密度为950～1070g/m2时，制得的高强度纤维复合材料不仅质轻，而且在-30℃的冲击强度可提高3～5倍，常温下冲击强度可提高2～3倍，并且在日晒条件下冲击强度保持性良好，使用寿命长。
本发明实施例还提供了一种适用于海洋仿生态捕捞环境的高强度纤维复合材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤101，将超高分子量聚乙烯纤维、聚苯醚和纳米氟碳混合加热后采用螺杆挤出机挤出，得混合纤维挤出物；其中，螺杆挤出机工作温度为270～290℃。
步骤102，将所述混合纤维挤出物送入纺丝箱进行纺丝，得混合纤维粗长丝；其中，纺丝箱的温度为220～250℃。
步骤103，将所述混合纤维粗长丝进行牵伸，得到混合纤维细长丝，牵伸是采用牵伸机，牵伸压力为0.3～0.5bar，冷却温度为5～15℃。
步骤104，将所述混合纤维细长丝与芳纶和碳纤维进行混纺，得到混合纤维纱线，再将所述混合纤维纱线按照预设的排布规则排布在承载板上，经热轧粘合得所述混合纤维非织造布层。
在本发明实施例中，预设的排布规则可以是按照一定的经纬排列方式或者是其他的排列方式。为了更好地将混合纤维纱线进行热粘合，可以添加一些热熔材料辅助热粘合，其中热熔材料可以是聚乙烯或聚丙烯等。
在本发明实施例中，热轧粘合的温度为140～150℃。
步骤105，在所述混合纤维非织造布层的单侧或双侧表面上涂覆一层涂覆层，停留5～10分钟，干燥，得到所述适用于海洋仿生态捕捞环境的高强度纤维复合材料。
本发明实施例还提供了适用于海洋仿生态捕捞环境的高强度纤维复合材料在制备海洋捕捞设备和养殖设备中的应用。
在实际应用中，可以将整块高强度纤维复合材料以激光钻孔等方式制备成具有若干孔洞的网状结构，并将其围合成圆筒状，以形成海洋环境下鱼类的养殖空间的网箱、渔网等海洋捕捞设备或养殖设备。
以下给出本发明某些实施方式的实施例，其目的不在于对本发明的范围进行限定。
另外，需要说明的是，以下实施例中所给出的数值是尽可能精确，但是本领域技术人员理解由于不可能避免的测量误差和实验操作问题，每一个数字都应该被理解为约数，而不是绝对准确的数值。例如，由于称量器具的误差，关于各实施例混合纤维非织造布层中各原料的重量值，应该理解为其可能具有±2％或±1％的误差。
实施例1
本实施例的适用于海洋仿生态捕捞环境的高强度纤维复合材料由以下步骤制备得到：
按下述配方称取各重量份原料备用：芳纶25份、超高分子量聚乙烯纤维27份、碳纤维5份、聚苯醚5份和纳米氟碳1份。
将超高分子量聚乙烯纤维、聚苯醚和纳米氟碳混合加热后采用螺杆挤出机挤出，得混合纤维挤出物；其中，螺杆挤出机工作温度为270℃；
将所述混合纤维挤出物送入纺丝箱进行纺丝，得混合纤维粗长丝；其中，纺丝箱的温度为250℃；
将所述混合纤维粗长丝进行牵伸，得到混合纤维细长丝，牵伸是采用牵伸机，牵伸压力为0.3bar，冷却温度为5℃；
将所述混合纤维细长丝与芳纶和碳纤维进行混纺，得到混合纤维纱线，再将所述混合纤维纱线按照预设的排布规则排布在承载板上，在温度为140℃条件下经热轧粘合得所述混合纤维非织造布层；
在所述混合纤维非织造布层的单侧表面上涂覆一层涂覆层，停留5分钟，置于60℃下干燥30分钟，得到所述适用于海洋仿生态捕捞环境的高强度纤维复合材料。
实施例2
本实施例的适用于海洋仿生态捕捞环境的高强度纤维复合材料由以下步骤制备得到：
按下述配方称取各重量份原料备用：芳纶30份、超高分子量聚乙烯纤维18份、碳纤维8份、聚苯醚6份和纳米氟碳2份。
将超高分子量聚乙烯纤维、聚苯醚和纳米氟碳混合加热后采用螺杆挤出机挤出，得混合纤维挤出物；其中，螺杆挤出机工作温度为280℃；
将所述混合纤维挤出物送入纺丝箱进行纺丝，得混合纤维粗长丝；其中，纺丝箱的温度为220℃；
将所述混合纤维粗长丝进行牵伸，牵伸是采用牵伸机，牵伸压力为0.5bar，冷却温度为10℃；
将所述混合纤维细长丝与芳纶和碳纤维进行混纺，得到混合纤维纱线，再将所述混合纤维纱线按照预设的排布规则排布在承载板上，在温度为150℃条件下经热轧粘合得所述混合纤维非织造布层；
在所述混合纤维非织造布层的单侧表面上涂覆一层涂覆层，停留10分钟，置于60℃下干燥30分钟，得到所述适用于海洋仿生态捕捞环境的高强度纤维复合材料。
实施例3
本实施例的适用于海洋仿生态捕捞环境的高强度纤维复合材料由以下步骤制备得到：
按下述配方称取各重量份原料备用：芳纶33份、超高分子量聚乙烯纤维20份、碳纤维10份、聚苯醚5.5份和纳米氟碳3份。
将超高分子量聚乙烯纤维、聚苯醚和纳米氟碳混合加热后采用螺杆挤出机挤出，得混合纤维挤出物；其中，螺杆挤出机工作温度为290℃；
将所述混合纤维挤出物送入纺丝箱进行纺丝，得混合纤维粗长丝；其中，纺丝箱的温度为230℃；
将所述混合纤维粗长丝进行牵伸，得到混合纤维细长丝；牵伸是采用牵伸机，牵伸压力为0.4bar，冷却温度为15℃；
将所述混合纤维细长丝与芳纶和碳纤维进行混纺，得到混合纤维纱线，再将所述混合纤维纱线按照预设的排布规则排布在承载板上，在温度为140℃条件下经热轧粘合得所述混合纤维非织造布层；
在所述混合纤维非织造布层的双侧表面上涂覆一层涂覆层，停留5分钟，置于60℃下干燥30分钟，得到所述适用于海洋仿生态捕捞环境的高强度纤维复合材料。
实施例4
本实施例的适用于海洋仿生态捕捞环境的高强度纤维复合材料由以下步骤制备得到：
按下述配方称取各重量份原料备用：芳纶28份、超高分子量聚乙烯纤维25份、碳纤维7份、聚苯醚5份和纳米氟碳2.5份。
将超高分子量聚乙烯纤维、聚苯醚和纳米氟碳混合加热后采用螺杆挤出机挤出，得混合纤维挤出物；其中，螺杆挤出机工作温度为280℃；
将所述混合纤维挤出物送入纺丝箱进行纺丝，得混合纤维粗长丝；其中，纺丝箱的温度为240℃；
将所述混合纤维粗长丝进行牵伸，得到混合纤维细长丝；牵伸是采用牵伸机，牵伸压力为0.5bar，冷却温度为10℃；
将所述混合纤维细长丝与芳纶和碳纤维进行混纺，得到混合纤维纱线，再将所述混合纤维纱线按照预设的排布规则排布在承载板上，在温度为145℃条件下经热轧粘合得所述混合纤维非织造布层；
在所述混合纤维非织造布层的双侧表面上涂覆一层涂覆层，停留10分钟，置于60℃下干燥30分钟，得到所述适用于海洋仿生态捕捞环境的高强度纤维复合材料。
通过对上述实施例1～4制得的适用于海洋仿生态捕捞环境的高强度纤维复合材料分别进行拉伸强度、耐磨度、断裂强度和低温和光照断裂强力保持率的性能测试，测试结果见下表1。
其中，拉伸强度参照ASTM D5034规定的方法进行测试。耐磨度采用日本网线耐磨试验机进行测试，测试条件为张力4.904N的条件下进行水润滑条件下的耐磨测试，实验速度为30ind/min，磨损体(60#砂石)用同型号金相砂纸打磨，干燥后实验。断裂强度采用ISO9073-18-2007《纺织物.非织物用试验方法.第18部分》中规定的方法进行测试。将各组高强度纤维复合材料在-30℃的条件下放置24小时后检测低温断裂强力保持率(低温处理后的断裂强力与低温处理前的断裂强力的比值)，并在2000uw/cm2的光照强度的照射下处理200小时，后检测光照断裂强力保持率(光照处理前的断裂强力与光照处理后的断裂强力的比值)。
表1
Figure BDA0002573091310000091
由上表1可知，本发明实施例1～4制得的适用于海洋仿生态捕捞环境的高强度纤维复合材料的拉伸强度在436.9～458.7MPa之间，耐磨度在1.62～1.73ind/tex之间，断裂强度在7.40～7.59cN/dtex之间，低温断裂强力保持率在94％以上，光照断裂强力保持率在93％以上。可见，本发明的适用于海洋仿生态捕捞环境的高强度纤维复合材料具有明显的断裂强度优势，且具有优异的耐磨性、耐候性、耐腐蚀性以及抗风浪性能，可在复杂且恶劣的海洋环境下使用。
对比例1
对比例1与上述实施例3相比，仅将实施例3中的混合纤维非织造布层中的芳纶去掉，其余的原料及制备条件不变。
对比例2
对比例2与上述实施例3相比，仅将实施例3中的混合纤维非织造布层中的芳纶等量替换为涤纶，其余的原料及制备条件不变。
对比例3
对比例3与上述实施例3相比，仅将实施例3中的混合纤维非织造布层中的超高分子量聚乙烯纤维去掉，其余的原料及制备条件不变。
对比例4
对比例4与上述实施例3相比，仅将实施例3中的碳纤维去掉，其余的原料及制备条件不变。
对比例5
对比例5与上述实施例3相比，仅将实施例3中的聚苯醚去掉，其余的原料及制备条件不变。
对比例6
对比例6与上述实施例3相比，仅将实施例3中的纳米氟碳去掉，其余的原料及制备条件不变。
参照上述实验方法分别对上述对比例1～6制得的各组材料进行性能测试，测试结果见下表2。
表2
Figure BDA0002573091310000101
由上表1、2可知，芳纶、碳纤维对复合材料的强度、耐磨度影响较大；超高分子量聚乙烯纤维对复合材料的耐磨度影响较大；纳米氟碳对复合材料的低温断裂强力保持率和光照断裂强力保持率影响较大。由此可见，添加芳纶、碳纤维和超高分子量聚乙烯纤维对复合材料可提高复合材料的强度和耐磨性能；添加纳米氟碳可提升复合材料的耐低温和光照能力。
另外，采用单因素实验，以上述实施例3为基础，仅改变涂覆层的厚度为0mm、1mm、2mm、3mm、4mm，其余制备条件均保持一致，制备得到各组复合材料，并参照上述测试方法测试各组复合材料的低温断裂强力保持率和光照断裂强力保持率性能，测试结果见下表3。
表3
Figure BDA0002573091310000111
由上表3可知，在混合纤维非织造布层的表面上涂上涂覆层对复合材料的低温断裂强力保持率和光照断裂强力保持率影响较大，且随着涂覆层的厚度的增大，复合材料的低温断裂强力保持率和光照断裂强力保持率相应增加，并在厚度达到3mm之后，复合材料的低温断裂强力保持率和光照断裂强力保持率增长趋缓，因此，综合考虑到成本和复合材料的各方面性能，本发明优选涂覆层的厚度为1～3mm。
综上所述，本发明实施例提供的适用于海洋仿生态捕捞环境的高强度纤维复合材料，包括混合纤维非织造布层和涂覆在该混合纤维非织造布层的单侧或双侧表面上的涂覆层，其中，混合纤维非织造布层采用芳纶、超高分子量聚乙烯纤维、碳纤维、聚苯醚这几种工程性纤维为主要原料，并添加纳米氟碳制备而成，所得的复合材料可用于制备海洋捕捞设备和养殖设备，诸如，渔网、网箱等，该复合材料相较于现有的木结构网箱具有明显的断裂强度优势，且具有优异的耐磨性、耐候性、耐腐蚀性以及抗风浪性能，使用周期长。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种适用于海洋仿生态捕捞环境的高强度纤维复合材料，其特征在于，包括：
至少一层混合纤维非织造布层；以及
涂覆在所述混合纤维非织造布层的单侧或双侧表面上的涂覆层；所述涂覆层为热塑性聚氨酯弹性体橡胶；所述涂覆层的厚度为1～3mm；
按重量份数计，所述混合纤维非织造布层包括如下组分：芳纶25～33份、超高分子量聚乙烯纤维18～27份、碳纤维5～10份、聚苯醚5～6份和纳米氟碳1～3份；
将超高分子量聚乙烯纤维、聚苯醚和纳米氟碳混合加热后采用螺杆挤出机挤出，得混合纤维挤出物；其中，螺杆挤出机工作温度为270～290℃；
将所述混合纤维挤出物送入纺丝箱进行纺丝，得混合纤维粗长丝；其中，纺丝箱的温度为220～250℃；
将所述混合纤维粗长丝进行牵伸，得到混合纤维细长丝，牵伸是采用牵伸机，牵伸压力为0.3～0.5bar，冷却温度为5～15℃；
将所述混合纤维细长丝与芳纶和碳纤维进行混纺，得到混合纤维纱线，再将所述混合纤维纱线按照预设的排布规则排布在承载板上，经热轧粘合得所述混合纤维非织造布层；
在所述混合纤维非织造布层的单侧或双侧表面上涂覆一层涂覆层，停留5～10分钟，干燥，得到所述适用于海洋仿生态捕捞环境的高强度纤维复合材料。
2.如权利要求1所述的一种适用于海洋仿生态捕捞环境的高强度纤维复合材料，其特征在于，所述混合纤维非织造布层为由双层或三层混合纤维非织造布层组成的叠合层；
所述混合纤维非织造布层的层与层之间通过贴合层贴合。
3.如权利要求2所述的一种适用于海洋仿生态捕捞环境的高强度纤维复合材料，其特征在于，所述贴合层为聚乙烯、聚丙烯或聚酯中的一种或其任意组合的混合物。
4.如权利要求1所述的一种适用于海洋仿生态捕捞环境的高强度纤维复合材料，其特征在于，所述芳纶为对位芳纶。
5.如权利要求1所述的一种适用于海洋仿生态捕捞环境的高强度纤维复合材料，其特征在于，所述混合纤维非织造布层的面密度为950～1070g/m2 。
6.如权利要求1～5任意一项所述的一种适用于海洋仿生态捕捞环境的高强度纤维复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将超高分子量聚乙烯纤维、聚苯醚和纳米氟碳混合加热后采用螺杆挤出机挤出，得混合纤维挤出物；其中，螺杆挤出机工作温度为270～290℃；
将所述混合纤维挤出物送入纺丝箱进行纺丝，得混合纤维粗长丝；其中，纺丝箱的温度为220～250℃；
将所述混合纤维粗长丝进行牵伸，得到混合纤维细长丝，牵伸是采用牵伸机，牵伸压力为0.3～0.5bar，冷却温度为5～15℃；
将所述混合纤维细长丝与芳纶和碳纤维进行混纺，得到混合纤维纱线，再将所述混合纤维纱线按照预设的排布规则排布在承载板上，经热轧粘合得所述混合纤维非织造布层；
在所述混合纤维非织造布层的单侧或双侧表面上涂覆一层涂覆层，停留5～10分钟，干燥，得到所述适用于海洋仿生态捕捞环境的高强度纤维复合材料。
7.如权利要求6所述的一种适用于海洋仿生态捕捞环境的高强度纤维复合材料的制备方法，其特征在于，在将所述混合纤维纱线按照预设的排布规则排布在承载板上，经热轧粘合得所述混合纤维非织造布层的步骤中，热轧粘合的温度为140～150℃。
8.如权利要求1～5任意一项所述的一种适用于海洋仿生态捕捞环境的高强度纤维复合材料在制备海洋捕捞设备和养殖设备中的应用。
CN202010646152.4A 2020-07-07 2020-07-07 一种适用于海洋仿生态捕捞环境的高强度纤维复合材料及其制备方法和应用 Active CN111764178B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010646152.4A CN111764178B (zh) 2020-07-07 2020-07-07 一种适用于海洋仿生态捕捞环境的高强度纤维复合材料及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010646152.4A CN111764178B (zh) 2020-07-07 2020-07-07 一种适用于海洋仿生态捕捞环境的高强度纤维复合材料及其制备方法和应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111764178A CN111764178A (zh) 2020-10-13
CN111764178B true CN111764178B (zh) 2022-10-25

Family

ID=72723976

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010646152.4A Active CN111764178B (zh) 2020-07-07 2020-07-07 一种适用于海洋仿生态捕捞环境的高强度纤维复合材料及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111764178B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113290963B (zh) * 2021-04-25 2022-03-25 艾利特控股集团有限公司 一种耐磨性好的纳米银抗菌面料及其制备方法
CN115235230B (zh) * 2022-06-13 2023-11-28 巢湖市鸿辰网具制造有限公司 一种多层复丝渔网合成装置及其合成方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101886347A (zh) * 2010-07-09 2010-11-17 金文成 含有高韧耐磨套管的纤维预应力绳及其制造方法
CN103144383A (zh) * 2013-03-12 2013-06-12 常熟绣珀纤维有限公司 超高分子量聚乙烯复合材料及其制造方法
CN104293185A (zh) * 2014-09-16 2015-01-21 天长市银狐漆业有限公司 一种防污改性沥青漆及其制备方法
CN104455803A (zh) * 2014-10-29 2015-03-25 河北恒安泰油管有限公司 复合丝海洋柔性管及其制备方法
CN108447591A (zh) * 2018-05-04 2018-08-24 常州船用电缆有限责任公司 拖拽性较好的海洋地震勘探用固体拖缆
CN109944080A (zh) * 2019-03-31 2019-06-28 任国峰 一种石墨烯防穿刺面料及其制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101886347A (zh) * 2010-07-09 2010-11-17 金文成 含有高韧耐磨套管的纤维预应力绳及其制造方法
CN103144383A (zh) * 2013-03-12 2013-06-12 常熟绣珀纤维有限公司 超高分子量聚乙烯复合材料及其制造方法
CN104293185A (zh) * 2014-09-16 2015-01-21 天长市银狐漆业有限公司 一种防污改性沥青漆及其制备方法
CN104455803A (zh) * 2014-10-29 2015-03-25 河北恒安泰油管有限公司 复合丝海洋柔性管及其制备方法
CN108447591A (zh) * 2018-05-04 2018-08-24 常州船用电缆有限责任公司 拖拽性较好的海洋地震勘探用固体拖缆
CN109944080A (zh) * 2019-03-31 2019-06-28 任国峰 一种石墨烯防穿刺面料及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111764178A (zh) 2020-10-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111764178B (zh) 一种适用于海洋仿生态捕捞环境的高强度纤维复合材料及其制备方法和应用
JP5489463B2 (ja) 多軸布帛
JP5203961B2 (ja) 防弾用途のための多軸布帛
JP5258565B2 (ja) 液体吸収に対して抵抗性である可撓性防弾性複合材料、その製造方法、およびそれから製造された物品
JP5291011B2 (ja) 耐被弾衝撃性の複合布地構造体
JP5406836B2 (ja) 硬質防護製品のための複合弾道布帛構造物
US20090136706A1 (en) Multiaxial Fabric With Strain-Responsive Viscous Liquid Polymers
KR20120130082A (ko) 방호복용 적층 포백 및 그것을 사용한 방호복
CN110588094B (zh) 废弃纤维和织物与无机颗粒四铺层熔铸复合防刺片及其制备方法与用途
CN106868689B (zh) 碳纳米管防弹复合纤维膜及其制备方法与应用
CN106218143B (zh) 一种树脂基聚乙烯毡防刺复合材料
CN110500918A (zh) 微米尺度无机粉末逐层复合阶梯防刺树脂片及其制备方法与用途
CN110553546B (zh) 无机颗粒与废弃织物的分层铺垫熔铸制备复合防刺片的方法及用途
US20160289891A1 (en) Composites and ballistic resistant armor articles containing the composites
BRPI0719629A2 (pt) '' artigo resistente à penetração e método de fabricação de artigos para uso na resistência a ameaças balísticas ''
CN110641054B (zh) 无机颗粒逐层压入软化树脂膜片的成形方法及防刺复合树脂片与应用
CN110654079B (zh) 无机颗粒与热塑性树脂粉末间隔铺层热熔压铸复合树脂片及其制备方法及用途
Lin et al. Evaluation of manufacturing technology and characterization of composite fabric for stab resistant materials
RU195256U1 (ru) Многослойная ткань
RU198425U1 (ru) Многослойная ткань
RU198426U1 (ru) Многослойная ткань
Gurusamy et al. Influence of Mechanical Properties on the Characteristics of Jute/Kevlar-based Epoxy Hybrid Composites.
CN105216388A (zh) 软质防刀刺复合材料及其制备方法
MX2008007115A (en) Multiaxial fabric for ballistic applications
MX2008007116A (es) Tejido multiaxial

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant