CN112626895B - 一种包芯防藻绳及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种包芯防藻绳，包括外皮层和内芯层，所述外皮层紧密包覆在内芯层外部，所述外皮层为编织结构或包塑结构，为编织结构的外皮层外涂覆防藻涂层，所述内芯层为合成纤维绳股的编织结构或捻制结构。本发明制作简便，性能优良，不仅可以提升绳索的破断强力和耐磨等性能，而且可以显著减少绿潮早期发生的初始生物附着量，进而达到防海藻目的。

Description

一种包芯防藻绳及其制作方法
技术领域
本发明涉及一种包芯防藻绳及其制作方法，属于绳索及其制备技术领域。
背景技术
在海洋养殖领域，合成纤维纺丝制作的绳索，经常因为海藻的附着，大幅降低使用寿命。绳索被海藻包裹吸附后，抑制紫菜等海产品的生长。传统中，紫菜养殖用绳索防海藻的实现方法是利用含铜、锡、汞、铅等重金属离子盐溶液对绳索纤维进行表面处理，通过含毒金属离子的释放，阻止海藻的吸附和生长，但这种方法易造成海洋环境与养殖生物的污染。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出一种包芯防藻绳及其制作方法，具体技术方案如下，
一种包芯防藻绳，包括外皮层和内芯层，所述外皮层紧密包覆在内芯层外部，所述外皮层为编织结构或包塑结构，为编织结构的外皮层外涂覆防藻涂层，所述内芯层为合成纤维绳股的编织结构或捻制结构。
优选的，所述外皮层的编织结构由半数S捻向和半数Z捻向合成纤维绳股编织而成。
优选的，所述外皮层的包塑结构为塑料颗粒熔融挤出包塑而成，厚度为0.5～3mm。
进一步的，所述塑料颗粒为PVC颗粒，TPE颗粒，ABS环保颗粒，TPU颗粒，TPR颗粒中的一种。
优选的，所述防藻涂层为由西吡氯胺改性壳聚糖、碳羟基聚二甲基硅氧烷与水性树脂共聚而成的韧性防护体。
优选的，所述水性树脂为水性聚氨酯类涂层剂、水性聚丙烯酸酯类涂层剂、水性聚氯乙烯类涂层剂或水性橡胶类涂层剂，含固量为40％～60％。
优选的，所述防藻涂层剂的合成工艺为：在反应容器内，将西吡氯胺和壳聚糖按重量比2：1进行反应，反应温度为70～90℃，反应时间7～9h，得西吡氯胺改性壳聚糖；在氮气保护下加入5-10份西吡氯铵改性壳聚糖、5-10份碳羟基聚二甲基硅氧烷、30-40份水性树脂和3-5份催化剂，30-55份去离子水，60～90℃下反应2～4h，然后加入2-5份扩链剂得防藻涂层剂。
一种包芯防藻绳的制作方法，包括以下步骤：
步骤A.内芯层制绳：
将预设合数合成纤维经加捻捻制得绳股，对绳股进行编织或捻制得内芯层绳索；
步骤B.包覆外皮层:
1)编织结构：对预设合数的合成纤维按半数S捻向和半数Z捻向进行初捻捻制，得到S捻外皮股线和Z捻外皮股线；对S捻外皮股线和Z捻外皮股线进行交错编织形成外皮层，将外皮层紧密包覆在内芯层绳索外部，得到包芯绳索；将得到的包芯绳索在防藻涂层剂中浸泡后取出，沥去多余胶液，烘干，得到外皮层为编织结构的包芯防藻绳；
2)包塑结构：将内芯层绳索喂入包塑机，经圆形模口进行包塑、拉挤、固化、成型，得到外皮层为包塑结构的包芯防藻绳。
进一步的，所述步骤B中防藻涂层整理步骤中烘干条件为：烘干温度80～120℃，烘干时间为5～10min。
本发明制作简便，性能优良，不仅可以提升绳索的破断强力和耐磨等性能，而且可以显著减少绿潮早期发生的初始生物附着量，进而达到防海藻目的。
附图说明
图1是本发明外皮层为编织结构的包芯防藻绳的结构示意图。
图2是本发明外皮层为包塑结构的包芯防藻绳的结构示意图。
图中：1、内芯层；2、外皮层；3、防藻涂层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1和2所示，一种包芯防藻绳，包括外皮层2和内芯层1，所述外皮层2紧密包覆在内芯层1外部，所述外皮层2为编织结构或包塑结构，为编织结构的外皮层2外涂覆防藻涂层3，所述内芯层1为合成纤维绳股的编织结构或捻制结构。
所述外皮层2的编织结构由半数S捻向和半数Z捻向合成纤维绳股编织而成。所述外皮层2的包塑结构为塑料颗粒熔融挤出包塑而成，厚度为0.5～3mm。所述塑料颗粒为PVC颗粒，TPE颗粒，ABS环保颗粒，TPU颗粒，TPR颗粒中的一种。
所述防藻涂层3为由西吡氯胺改性壳聚糖、碳羟基聚二甲基硅氧烷与水性树脂共聚而成的韧性防护体。所述水性树脂为水性聚氨酯类涂层剂、水性聚丙烯酸酯类涂层剂、水性聚氯乙烯类涂层剂或水性橡胶类涂层剂，含固量为40％～60％。
所述防藻涂层剂的合成工艺为：在反应容器内，将西吡氯胺和壳聚糖按重量比2：1进行反应，反应温度为70～90℃，反应时间7～9h，得西吡氯胺改性壳聚糖；在氮气保护下加入5-10份西吡氯铵改性壳聚糖、5-10份碳羟基聚二甲基硅氧烷、30-40份水性树脂和3-5份催化剂，30-55份去离子水，60～90℃下反应2～4h，然后加入2-5份扩链剂得防藻涂层剂。
一种包芯防藻绳的制作方法，包括以下步骤：
步骤A.内芯层1制绳：
将预设合数合成纤维经加捻捻制得绳股，对绳股进行编织或捻制得内芯层绳索；
步骤B.包覆外皮层2:
1)编织结构：对预设合数的合成纤维按半数S捻向和半数Z捻向进行初捻捻制，得到S捻外皮股线和Z捻外皮股线；对S捻外皮股线和Z捻外皮股线进行交错编织形成外皮层，将外皮层2紧密包覆在内芯层1绳索外部，得到包芯绳索；将得到的包芯绳索在防藻涂层剂中浸泡后取出，沥去多余胶液，烘干，得到外皮层2为编织结构的包芯防藻绳。烘干温度80～120℃，烘干时间为5～10min。
2)包塑结构：将内芯层1绳索喂入包塑机，经圆形模口进行包塑、拉挤、固化、成型，得到外皮层2为包塑结构的包芯防藻绳。
对绳索进行编织包覆并进行防藻涂层整理，包覆处理后的绳索表面平滑、圆润、饱满，易于进行防藻涂层3整理。本发明防藻涂层由西吡氯胺改性壳聚糖、碳羟基聚二甲基硅氧烷与水性树脂共聚制得，西吡氯铵属于含氮阳离子表面活性剂，主要用作杀菌消毒。在同等使用条件下，该产品对细菌等微观繁殖体的杀灭率均优于十二烷基二甲基苯甲基氯化铵、十二烷基二甲基苯甲基溴化铵及其他常用的季铵盐杀菌剂，将西吡氯铵与海洋生物壳聚糖经化学改性修饰后可进一步提高其杀菌效果，进而有效防止海藻的萌发与生长。
对绳索进行包塑处理，可抑制海藻的附着及萌发，进而降低其生物量，避免其大规模的暴发。塑料颗粒包覆层由于其制造成本低，产品表面光滑，力学性能优异等显著特点，可用于防止海洋生物附着。
实施例1：
一种包芯防藻绳，包括外皮层2和内芯层1，所述外皮层2紧密包覆在内芯层1外部，所述外皮层2为编织结构，外皮层2外涂覆防藻涂层，外皮层2为由16根S捻向和16根Z捻向超高分子量聚乙烯纤维绳股编织而成的外套体；内芯层1为由3根合成PP扁丝纤维绳股捻制而成的内芯体；防藻涂层3为由西吡氯胺改性壳聚糖、碳羟基聚二甲基硅氧烷与水性树脂共聚而成的韧性防护体。
一种包芯防藻绳的制作方法，包括以下步骤：
步骤A.内芯层1制绳：取4合PP纤维进行初捻捻制，捻度60捻/米，捻向为Z向，得到制股用绳纱；取22根制股用绳纱进行复捻捻制，捻度40捻/米，捻向为S向，得到捻绳用绳股，取3根捻绳用绳股按捻度15捻/米、捻向S向进行捻绳，得到PP三股捻绳。
步骤B.包覆外皮层2：对3合超高分子量聚乙烯纤维按16根S捻向和16根Z捻向进行初捻捻制，得到S捻外皮股线和Z捻外皮股线；对S捻外皮股线和Z捻外皮股线进行交错编织形成外皮层2，将外皮层2紧密包覆在内芯层1外部，得到包芯绳索；将得到的包芯绳索在防藻涂层剂中浸泡后取出，沥去多余胶液，80℃烘干5min，得包芯防藻绳。
本实施例中，防藻涂层剂的合成工艺为：将西吡氯胺和壳聚糖按重量比2：1进行反应，反应温度为70℃，反应时间7h，得西吡氯胺改性壳聚糖；在氮气保护下加入5份西吡氯铵改性壳聚糖、5份碳羟基聚二甲基硅氧烷、30份水性树脂和3份催化剂，55份去离子水，60℃下反应2h，然后加入2份扩链剂即得。
实施例2：
一种包芯防藻绳，包括外皮层2和内芯层1，所述外皮层2紧密包覆在内芯层外部，所述外皮层2为编织结构，外皮层2外涂覆防藻涂层，外皮层2为由24根S捻向和24根Z捻向芳纶/锦纶复合纤维绳股编织而成的外套体；内芯层1为由12根S捻向和12根Z捻向涤纶纤维绳股编制而成的内芯体；防藻涂层3为由西吡氯胺改性壳聚糖、碳羟基聚二甲基硅氧烷与水性树脂共聚而成的韧性防护体。
一种包芯防藻绳的制作方法，包括以下步骤：
步骤A.内芯层1制绳：取6合涤纶纤维按S捻向和Z捻向进行初捻捻制，捻度40捻/米，得S捻内芯股线和Z捻内芯股线；对12根S捻向内芯股线和12根Z捻向内芯股线进行交错编织，得涤纶24股圆编编织绳。
步骤B.包覆外皮层2：对3合芳纶/锦纶复合纤维按24根S捻向和24根Z捻向进行初捻捻制，得到S捻外皮股线和Z捻外皮股线；对S捻外皮股线和Z捻外皮股线进行交错编织形成外皮层2，将外皮层2紧密包覆在内芯层1外部，得到包芯绳索；将得到的包芯绳索在防藻涂层剂中浸泡后取出，沥去多余胶液，120℃烘干10min，得包芯防藻绳。
本实施例中，防藻涂层剂的合成工艺为：将西吡氯胺和壳聚糖按重量比2：1进行反应，反应温度为90℃，反应时间9h，得西吡氯胺改性壳聚糖；在氮气保护下加入10份西吡氯铵改性壳聚糖、10份碳羟基聚二甲基硅氧烷、40份水性树脂和5份催化剂，30份去离子水，90℃下反应4h，然后加入5份扩链剂即得。
实施例3：
一种包芯防藻绳，包括外皮层2和内芯层1，所述外皮层2紧密包覆在内芯层1外部，所述外皮层2为编织结构，外皮层2外涂覆防藻涂层，外皮层2为由24根S捻向和24根Z捻向芳纶/锦纶复合纤维绳股编织而成的外套体；内芯层1为由12根S捻向和12根Z捻向涤纶纤维绳股编制而成的内芯体；防藻涂层3为由西吡氯胺改性壳聚糖、碳羟基聚二甲基硅氧烷与水性树脂共聚而成的韧性防护体。
一种包芯防藻绳的制作方法，包括以下步骤：
步骤A.内芯层1制绳：取6合涤纶纤维按S捻向和Z捻向进行初捻捻制，捻度40捻/米，得S捻内芯股线和Z捻内芯股线；对12根S捻向内芯股线和12根Z捻向内芯股线进行交错编织，得涤纶24股圆编编织绳。
步骤B.包覆外皮层2：对3合芳纶/锦纶复合纤维按24根S捻向和24根Z捻向进行初捻捻制，得到S捻外皮股线和Z捻外皮股线；对S捻外皮股线和Z捻外皮股线进行交错编织形成外皮层2，将外皮层2紧密包覆在内芯层1外部，得到包芯绳索；将得到的包芯绳索在防藻涂层剂中浸泡后取出，沥去多余胶液，100℃烘干8min，得包芯防藻绳。
本实施例中，防藻涂层剂的合成工艺为：将西吡氯胺和壳聚糖按重量比2：1进行反应，反应温度为80℃，反应时间8h，得西吡氯胺改性壳聚糖；在氮气保护下加入8份西吡氯铵改性壳聚糖、8份碳羟基聚二甲基硅氧烷、35份水性树脂和4份催化剂，43份去离子水，75℃下反应3h，然后加入4份扩链剂即得。
实施例4：
一种包芯防藻绳，包括外皮层2和内芯层1，所述外皮层2紧密包覆在内芯层1外部，所述外皮层2为包塑结构，外皮层2为由PVC颗粒熔融挤出包覆而成的外套体；内芯层1为由3根合成PP扁丝纤维绳股捻制而成的内芯体。
一种包芯防藻绳的制作方法，包括以下步骤：
步骤A.内芯层1制绳：取4合PP纤维进行初捻捻制，捻度60捻/米，捻向为Z向，得到制股用绳纱；取22根制股用绳纱进行复捻捻制，捻度40捻/米，捻向为S向，得到捻绳用绳股，取3根捻绳用绳股按捻度15捻/米、捻向S向进行捻绳，得到PP三股捻绳。
步骤B.包覆外皮层2：将内芯层1绳索喂入包塑机，经圆形模口进行PVC包塑、拉挤、固化、成型，得PVC膜厚3mm的包塑结构防藻绳。
实施例5：
一种包芯防藻绳，包括外皮层2和内芯层1，所述外皮层2紧密包覆在内芯层1外部，所述外皮层2为包塑结构，外皮层2为由TPE颗粒熔融挤出包覆而成的外套体；内芯层1为由6根S捻向和6根Z捻向超高分子量聚乙烯纤维绳股捻制而成的内芯体。
步骤A.内芯层1制绳：对36合超高分子量聚乙烯纤维按S捻向和Z捻向进行初捻捻制，捻度40捻/米，得S捻内芯股线和Z捻内芯股线，取6根S捻向绳股和6根Z捻向绳股进行交错编织，得超高分子量聚乙烯12编圆编绳。
步骤B.包覆外皮层2：将内芯层1绳索喂入包塑机，经圆形模口进行TPE包塑、拉挤、固化、成型，得TPE膜厚1.5mm的包塑结构防藻绳。
强力测试：对比实施例1～5中包覆前绳索和包芯防藻绳的强力测试结果如表1所示。
表1：
小球藻贴附测试：选择小球藻作为实验对象，对实施例1～5中包覆前绳索和包芯防藻绳进行藻类静态贴附实验和模拟静态贴附藻类冲刷实验来研究绳索的防藻性能，测试结果如表2所示。
表2：
从以上试验结果可以看出，采用本发明制作方法得到的包芯防藻绳与合成纤维绳相比优势非常明显，不仅具有更高的断裂强度，而且可以显著减少海藻的静态贴附量，同时易于冲刷，延长绳索使用寿命。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各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,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种包芯防藻绳，其特征在于：包括外皮层和内芯层，所述外皮层紧密包覆在内芯层外部，所述外皮层为编织结构或包塑结构，为编织结构的外皮层外涂覆防藻涂层，所述内芯层为合成纤维绳股的编织结构或捻制结构；
所述防藻涂层为由西吡氯胺改性壳聚糖、碳羟基聚二甲基硅氧烷与水性树脂共聚而成的韧性防护体；
所述防藻涂层剂的合成工艺为：在反应容器内，将西吡氯胺和壳聚糖按重量比2：1进行反应，反应温度为70～90℃，反应时间7～9h，得西吡氯胺改性壳聚糖；在氮气保护下加入5-10份西吡氯铵改性壳聚糖、5-10份碳羟基聚二甲基硅氧烷、30-40份水性树脂和3-5份催化剂，30-55份去离子水，60～90℃下反应2～4h，然后加入2-5份扩链剂得防藻涂层剂。
2.根据权利要求1所述的一种包芯防藻绳，其特征在于：所述外皮层的编织结构由半数S捻向和半数Z捻向合成纤维绳股编织而成。
3.根据权利要求1所述的一种包芯防藻绳，其特征在于：所述外皮层的包塑结构为塑料颗粒熔融挤出包塑而成，厚度为0.5～3mm。
4.根据权利要求3所述的一种包芯防藻绳，其特征在于：所述塑料颗粒为PVC颗粒，TPE颗粒，ABS环保颗粒，TPU颗粒，TPR颗粒中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种包芯防藻绳，其特征在于：所述水性树脂为水性聚氨酯类涂层剂、水性聚丙烯酸酯类涂层剂、水性聚氯乙烯类涂层剂或水性橡胶类涂层剂，含固量为40％～60％。
6.一种包芯防藻绳的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤A.内芯层制绳：
将预设合数合成纤维经加捻捻制得绳股，对绳股进行编织或捻制得内芯层绳索；
步骤B.包覆外皮层:
1)编织结构：对预设合数的合成纤维按半数S捻向和半数Z捻向进行初捻捻制，得到S捻外皮股线和Z捻外皮股线；对S捻外皮股线和Z捻外皮股线进行交错编织形成外皮层，将外皮层紧密包覆在内芯层绳索外部，得到包芯绳索；将得到的包芯绳索在防藻涂层剂中浸泡后取出，沥去多余胶液，烘干，得到外皮层为编织结构的包芯防藻绳；
2)包塑结构：将内芯层绳索喂入包塑机，经圆形模口进行包塑、拉挤、固化、成型，得到外皮层为包塑结构的包芯防藻绳；
所述防藻涂层剂的合成工艺为：在反应容器内，将西吡氯胺和壳聚糖按重量比2：1进行反应，反应温度为70～90℃，反应时间7～9h，得西吡氯胺改性壳聚糖；在氮气保护下加入5-10份西吡氯铵改性壳聚糖、5-10份碳羟基聚二甲基硅氧烷、30-40份水性树脂和3-5份催化剂，30-55份去离子水，60～90℃下反应2～4h，然后加入2-5份扩链剂得防藻涂层剂。
7.根据权利要求6所述的一种包芯防藻绳的制作方法，其特征在于：所述步骤B中防藻涂层整理步骤中烘干条件为：烘干温度80～120℃，烘干时间为5～10min。
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