CN113862809A - 具净水和抗紫外功能的渔网用高分子纤维的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了具净水和抗紫外功能的渔网用高分子纤维的制备方法，通过S1高分子功能母粒的共混制备、S2共混、S3熔融纺丝等步骤，制得渔网用水质净化抗紫外高分子纤维，工艺简单，易于工业化，制备出的高分子纤维，能够用于编制渔网，使渔网具有抗紫外的同时对所在水域水质进行净化，提高水体的降解污染物的能力，提高渔网质量及其市场竞争力。
Description
技术领域
本发明涉及材料技术领域，具体为具净水和抗紫外功能的渔网用高分子纤维的制备方法。
背景技术
近年来，生态文明建设和生态涵养发展在政府的积极推动下取得了一定的成果。随着社会经济的发展，水产养殖业规模迅速扩大，养殖饲料的不合理利用、养殖密度的不合理安排以及各类废水的未达标排放等，都给水生态环境带来了极大的污染，严重影响了水环境治理工作的推进。因此，现阶段需要通过各项手段来优化水产养殖方式，使其向着绿色、健康的方向发展。目前，现有渔网研究主要集中于渔网纤维力学性能、抗老化性能、抗菌、防藻、防污方面，而水质净化功能渔网还没见报道。因此，研发一种具有水质净化功能兼具抗紫外功能的渔网用高分子纤维，用于编制渔网，使渔网使用过程中对所在水域水质进行净化，是十分有必要的，具有非常重要的实用价值。
发明内容
本发明的目的在于：提供具净水和抗紫外功能的渔网用高分子纤维的制备方法，制备的高分子纤维，能够用于编制渔网，使渔网具有抗紫外的同时可对其使用水域水质进行净化，提高水体的降解污染物的能力。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
具净水和抗紫外功能的渔网用高分子纤维的制备方法，包括如下步骤：
S1、高分子功能母粒的共混制备：
将偶联剂、特制具有紫外吸收功能的纳米光催化剂和高分子切片混合，充分搅拌后，加入双螺杆挤出机进行熔融挤出，再经水冷、切粒，干燥，得到高分子功能母粒；以重量份计，上述原料各组分为：偶联剂5-10份、纳米光催化剂10-20份、高分子切片100份；
S2、共混：
将高分子功能母粒、柔软透明剂和高分子切片共混，得到共混料；以重量份计，其各组分为：高分子功能母粒10-20份、柔软透明剂5-10份、高分子切片100份；
S3、熔融纺丝：
将S2步骤制备的共混料进行熔融纺丝得渔网用水质净化功能的抗紫外高分子纤维。
优选地，在S1步骤中，所述高分子切片材料为尼龙、聚乙烯、聚丙烯、聚酯及聚偏氯乙烯中的一种。
优选地，在S1步骤中，所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570、钛酸酯偶联剂NDZ-105、钛酸酯偶联剂NDZ-133、钛酸酯偶联剂NDZ-201、钛酸酯偶联剂NDZ-311、钛酸酯偶联剂NDZ-311W、钛酸酯偶联剂NDZ-401中的一种或多种的混合物。
优选地，在S1步骤中，所述纳米光催化剂为自制的氧化锌-氧化铈纳米复合粒子。
优选地，所述氧化锌-氧化铈纳米复合粒子，其制备方法为：
量取一定量Ce(NO3)36H2O和一定量去离子水放入烧杯一中，磁力搅拌10min；同时取一定量NaOH溶于一定量去离子水在烧杯二中，控制烧杯一和烧杯二溶液中NO3 -和NaOH摩尔比为1:2；然后将烧杯二中已溶解的NaOH水溶液以10mL/min的恒速全部滴入烧杯一中，最后将烧杯一70℃磁力搅拌30min，得到氧化铈前驱体A；
量取一定量的Zn(CH3COO)22H2O置于烧杯三中，并加入一定量的蒸馏水，磁力搅拌10min；同时在烧杯四中，取一定量NaOH溶于一定量去离子水，控制烧杯三和烧杯四溶液中CH3COO2-和NaOH摩尔比为1:4，搅拌使烧杯四中的NaOH完全溶解；然后，将烧杯四中已溶解的氢氧化钠水溶液以10mL/min的恒速全部滴入烧杯三中，滴完之后将烧杯三于70℃磁力搅拌2h，得到氧化锌前驱体B；
上述烧杯一中的Ce与烧杯三中的Zn的物质的量之比分别为100：20；
将氧化铈前驱体A和氧化锌前驱体B置入200ml聚四氟乙烯高压反应釜中，160℃温度下静置10h，再冷却，洗涤，放入干燥箱105℃干燥6h，得到具有优异的光催化性能及紫外吸收功能的氧化锌-氧化铈纳米复合粒子。
优选地，在S3步骤中，所述熔融纺丝在小型FDY纺丝试验机设备中进行，其控制条件为：中螺杆区温度为250-270℃，纺丝速度为4200-4400m/min，GR1牵伸温度为常温，GR2牵伸温度为160-185℃，牵伸倍数为1.1-2.0倍，喷丝孔长径比为(2.5-3)：1，增加缓冷装置，加热套筒的筒径与喷丝板板径相同，其缓冷区温度250-270℃，加热套筒长5-7cm。
本发明的有益效果在于：
本发明具净水和抗紫外功能的渔网用高分子纤维的制备方法，通过熔融挤出和熔融纺丝相结合，工艺简单，易于工业化，制备出的制备的高分子纤维，能够用于编制渔网，使渔网具有抗紫外性能的同时对其使用水域水质进行净化，提高水体的降解污染物的能力，高效节能。
附图说明
图1：本发明中实施例1、实施例2、实施例3、实施例4以及实施例9(对比实施例)的污染物降解率对比图；
图2：实施例3制备的样品照片。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的说明，需要说明的是，仅仅是对本发明构思所作的举例和说明，所属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，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应视为落入本发明的保护范围。
实施例1：
具净水和抗紫外功能的渔网用高分子纤维的制备方法，包括如下步骤：
S1、高分子功能母粒的共混制备：
将4份硅烷偶联剂KH550、4份钛酸酯偶联剂NDZ-133、8份氧化锌-氧化铈纳米复合粒子和100份尼龙6切片混合混合，充分搅拌后，加入双螺杆挤出机进行熔融挤出，再经水冷、切粒，干燥，得到高分子功能母粒；
上述氧化锌-氧化铈纳米复合粒子，其制备方法为：
(1)量取一定量Ce(NO3)36H2O和一定量去离子水放入烧杯一中，磁力搅拌10min；同时取一定量NaOH溶于一定量去离子水在烧杯二中，控制烧杯一和烧杯二溶液中NO3 -和NaOH摩尔比为1:2；然后将烧杯二中已溶解的NaOH水溶液以10mL/min的恒速全部滴入烧杯一中，最后将烧杯一70℃磁力搅拌30min，得到氧化铈前驱体A；
(2)量取一定量的Zn(CH3COO)22H2O置于烧杯三中，并加入一定量的蒸馏水，磁力搅拌10min；同时在烧杯四中，取一定量NaOH溶于一定量去离子水，控制烧杯三和烧杯四溶液中CH3COO2-和NaOH摩尔比为1:4，搅拌使烧杯四中的NaOH完全溶解；然后，将烧杯四中已溶解的氢氧化钠水溶液以10mL/min的恒速全部滴入烧杯三中，滴完之后将烧杯三于70℃磁力搅拌2h，得到氧化锌前驱体B；
(3)上述烧杯一中的Ce与烧杯三中的Zn的物质的量之比分别为100：20；
(4)将氧化铈前驱体A和氧化锌前驱体B置入200ml聚四氟乙烯高压反应釜中，160℃温度下静置10h，，再冷却，洗涤，放入干燥箱105℃干燥6h，得到具有优异的光催化性能及紫外吸收功能的氧化锌-氧化铈纳米复合粒子。
S2、共混：
将高分子功能母粒10份、柔软透明剂粒10份和尼龙6切片100份共混，得到共混料。
S3、熔融纺丝：
将S2步骤制备的共混料进行熔融纺丝得渔网用水质净化功能的抗紫外高分子纤维。其中，所述熔融纺丝在小型FDY纺丝试验机设备中进行，其控制条件为：中螺杆区温度为260℃，纺丝速度为4200m/min，GR1牵伸温度为常温，GR2牵伸温度为160℃，牵伸倍数为1.5倍，喷丝孔长径比为3：1，增加缓冷装置，加热套筒的筒径与喷丝板板径相同，其缓冷区温度260℃，加热套筒长5-7cm。
实施例2：
具净水和抗紫外功能的渔网用高分子纤维的制备方法，同实施例1基本相同，不同的在于：
S1、高分子功能母粒的共混制备步骤中，各原料分别为：8份钛酸酯偶联剂NDZ-105、10份氧化锌-氧化铈纳米复合粒子和100份尼龙6切片。
实施例3：
具净水和抗紫外功能的渔网用高分子纤维的制备方法，同实施例1基本相同，不同的在于：
S1、高分子功能母粒的共混制备步骤中，各原料分别为：5份硅烷偶联剂KH560、12份氧化锌-氧化铈纳米复合粒子和100份尼龙6切片。
S2、共混步骤中，各原料分别为：高分子功能母粒10份、柔软透明剂粒8份和尼龙6切片100份。
S3、熔融纺丝步骤中，熔融纺丝的小型FDY纺丝试验机设备，其控制条件为：中螺杆区温度为270℃、纺丝速度为4300m/min、GR1牵伸温度为常温、GR2牵伸温度为170℃、牵伸倍数为2.0倍，喷丝孔长径比为2.5：1，加热套筒的筒径与喷丝板板径相同，缓冷区温度270℃，加热套筒长5-7cm。
实施例4：
具净水和抗紫外功能的渔网用高分子纤维的制备方法，同实施例1基本相同，不同的在于：
S1、高分子功能母粒的共混制备步骤中，各原料分别为：5份硅烷偶联剂KH570、5份钛酸酯偶联剂NDZ-201、15份氧化锌-氧化铈纳米复合粒子和100份尼龙6切片。
S3、熔融纺丝步骤中，熔融纺丝的小型FDY纺丝试验机设备，其控制条件为：中螺杆区温度为250℃、纺丝速度为4400m/min、GR1牵伸温度为常温、GR2牵伸温度为185℃、牵伸倍数为1.1倍，喷丝孔长径比为3：1，加热套筒的筒径与喷丝板板径相同，缓冷区温度270℃，加热套筒长5-7cm。
实施例5：
具净水和抗紫外功能的渔网用高分子纤维的制备方法，同实施例1基本相同，不同的在于：
S1、高分子功能母粒的共混制备步骤中，各原料分别为：6份钛酸酯偶联剂NDZ-311W、6份铁酸锌光催化剂、6份氧化锌-氧化铈纳米复合粒子和100份聚丙烯切片；制得聚丙烯高分子功能母粒。
S2、共混步骤中，各原料分别为：聚丙烯高分子功能母粒15份、柔软透明剂6份和聚丙烯切片100份。
S3、熔融纺丝步骤中，熔融纺丝的小型FDY纺丝试验机设备，其控制条件为：中螺杆区温度为255℃、纺丝速度为4400m/min、GR1牵伸温度为常温、GR2牵伸温度为175℃、牵伸倍数为1.3倍，喷丝孔长径比为3：1，加热套筒的筒径与喷丝板板径相同，缓冷区温度270℃，加热套筒长5-7cm。
实施例6：
具净水和抗紫外功能的渔网用高分子纤维的制备方法，同实施例1基本相同，不同的在于：
S1、高分子功能母粒的共混制备步骤中，各原料分别为：7份钛酸酯偶联剂NDZ-401，14份氧化锌-氧化铈纳米复合粒子和100份聚乙烯切片，制得的是聚乙烯高分子功能母粒。
S2、共混步骤中，各原料分别为：聚乙烯高分子功能母粒20份、柔软透明剂粒6份和聚乙烯切片100份。
S3、熔融纺丝步骤中，
熔融纺丝的小型FDY纺丝试验机设备，其控制条件为：中螺杆区温度为265℃、纺丝速度为4200m/min、GR1牵伸温度为常温、GR2牵伸温度为170℃、牵伸倍数为1.4倍，喷丝孔长径比为3：1，加热套筒的筒径与喷丝板板径相同，缓冷区温度270℃，加热套筒长5-7cm。
实施例7：
具净水和抗紫外功能的渔网用高分子纤维的制备方法，同实施例1基本相同，不同的在于：
S1、高分子功能母粒的共混制备步骤中，各原料分别为：9份钛酸酯偶联剂NDZ-401，15份氧化锌-氧化铈纳米复合粒子和100份聚乙烯醇切片，制得的是聚乙烯醇高分子功能母粒。
S2、共混步骤中，各原料分别为：聚乙烯醇高分子功能母粒17份、柔软透明剂粒9份和聚乙烯醇切片100份。
S3、熔融纺丝步骤中，
熔融纺丝的小型FDY纺丝试验机设备，其控制条件为：中螺杆区温度为265℃、纺丝速度为4200m/min、GR1牵伸温度为常温、GR2牵伸温度为170℃、牵伸倍数为1.6倍，喷丝孔长径比为3：1，加热套筒的筒径与喷丝板板径相同，缓冷区温度270℃，加热套筒长5-7cm。
实施例8：
具净水和抗紫外功能的渔网用高分子纤维的制备方法，同实施例1基本相同，不同的在于：
S1、高分子功能母粒的共混制备步骤中，各原料分别为：6份钛酸酯偶联剂NDZ-401，16份氧化锌-氧化铈纳米复合粒子和100份聚偏二氯乙烯切片，制得的是聚偏二氯乙烯高分子功能母粒。
S2、共混步骤中，各原料分别为：聚偏二氯乙烯高分子功能母粒19份、柔软透明剂粒8份和聚偏二氯乙烯切片100份。
S3、熔融纺丝步骤中，
熔融纺丝的小型FDY纺丝试验机设备，其控制条件为：中螺杆区温度为265℃、纺丝速度为4200m/min、GR1牵伸温度为常温、GR2牵伸温度为170℃、牵伸倍数为1.6倍，喷丝孔长径比为3：1，加热套筒的筒径与喷丝板板径相同，缓冷区温度270℃，加热套筒长5-7cm。
实施例9(对比实施例)：
本实施例作为本发明实施例1-4的对比实施例(对照组)。
一种渔网用高分子纤维的制备方法，具体如下：将100份尼龙6切片、10份柔软透明剂熔融纺丝得渔网尼龙6纤维，其中熔融纺丝中螺杆区温度为260℃、纺丝速度为4200m/min、GR1牵伸温度为常温、GR2牵伸温度为160℃、牵伸倍数为1.5倍，其中喷丝孔长径比为3：1，缓冷区温度260℃。
以实施例1-4以及实施例9(对比实施例)制备的渔网用尼龙6纤维，进行对比试验。试验中，以甲基橙为目标污染物，如图1所示，相同条件下测出实施例9(对比实施例)样品、实施例1样品、实施例2样品、实施例3样品和实施例4样品对甲基橙的降解率分别为5％，78％，86％，91％和88％。图2是实施例3样品的照片。
本发明具净水和抗紫外功能的渔网用高分子纤维的制备方法，将具有抗紫外及光催化污水处理功能的纳米粒子与高分子切片熔融挤出制备具有抗紫外及光催化的高分子母粒，再将其与高分子切片混合熔融纺丝得到具有水质净化功能抗紫外高分子纤维，用于编制渔网，使渔网使用过程中对所在水域水质进行净化的同时具有抗紫外功能，具有重要的实用价值。光催化氧化是一种比较高效节能的降解污染物的方法，通过利用太阳光，可以完全而有效地降解污染物。光催化材料是在光的照射下，利用自然界存在的光能转换成为化学反应所需的能量来产生催化作用，使周围的氧气及水分子激发成极具氧化力的自由负离子，自身不起变化却可以促进化学反应进行的物质。光催化材料具有抗菌性、水质净化、空气净化、除臭、防霉、防藻、防污自洁的作用，几乎可分解所有对人体和环境有害的有机物质及部分无机物质。光催化纤维是光催化材料中的一种，现有技术一般采用现代复合技术将纳米二氧化钛与高分子材料实现完美结合，再通过熔融纺丝，纳米二氧化钛即可均匀分布纤维之中，实现了光触媒技术在纺织品的应用。但渔网纤维中的的应用还未见报道。
本发明具净水和抗紫外功能的渔网用高分子纤维的制备方法，通过熔融挤出和熔融纺丝相结合，工艺简单，易于工业化，制备出的高分子纤维，均能够用于编制渔网，使渔网具有抗紫外功能的同时对其所使用水域水质进行净化，提高水体的降解污染物的能力，提高渔网使用寿命的同时对环境污染进行防治，提高渔网市场竞争力。
上述是对发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的这种非实质改进，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.具净水和抗紫外功能的渔网用高分子纤维的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、高分子功能母粒的共混制备：
将偶联剂、特制具有紫外吸收功能的纳米光催化剂和高分子切片混合，充分搅拌后，加入双螺杆挤出机进行熔融挤出，再经水冷、切粒，干燥，得到高分子功能母粒；
以重量份计，上述原料各组分为：偶联剂5-10份、纳米光催化剂10-20份、高分子切片100份；
S2、共混：
将高分子功能母粒、柔软透明剂和高分子切片共混，得到共混料；以重量份计，其各组分为：高分子功能母粒10-20份、柔软透明剂5-10份、高分子切片100份；
S3、熔融纺丝：
将S2步骤制备的共混料进行熔融纺丝得渔网用水质净化功能的抗紫外高分子纤维。
2.根据权利要求1所述的具净水和抗紫外功能的渔网用高分子纤维的制备方法，其特征在于，在S1步骤中，所述高分子切片材料为尼龙、聚乙烯、聚丙烯、聚酯及聚偏氯乙烯中的一种。
3.根据权利要求1所述的具净水和抗紫外功能的渔网用高分子纤维的制备方法，其特征在于，在S1步骤中，所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570、钛酸酯偶联剂NDZ-105、钛酸酯偶联剂NDZ-133、钛酸酯偶联剂NDZ-201、钛酸酯偶联剂NDZ-311、钛酸酯偶联剂NDZ-311W、钛酸酯偶联剂NDZ-401中的一种或多种的混合物。
4.根据权利要求1所述的具净水和抗紫外功能的渔网用高分子纤维的制备方法，其特征在于，在S1步骤中，所述纳米光催化剂为自制的氧化锌-氧化铈纳米复合粒子。
5.根据权利要求4所述的具净水和抗紫外功能的渔网用高分子纤维的制备方法，其特征在于，所述氧化锌-氧化铈纳米复合粒子，其制备方法为：
量取一定量Ce(NO3)36H2O和一定量去离子水放入烧杯一中，磁力搅拌10min；同时取一定量NaOH溶于一定量去离子水在烧杯二中，控制烧杯一和烧杯二溶液中NO3 -和NaOH摩尔比为1:2；然后将烧杯二中已溶解的NaOH水溶液以10mL/min的恒速全部滴入烧杯一中，最后将烧杯一70℃磁力搅拌30min，得到氧化铈前驱体A；
量取一定量的Zn(CH3COO)22H2O置于烧杯三中，并加入一定量的蒸馏水，磁力搅拌10min；同时在烧杯四中，取一定量NaOH溶于一定量去离子水，控制烧杯三和烧杯四溶液中CH3COO2-和NaOH摩尔比为1:4，搅拌使烧杯四中的NaOH完全溶解；然后，将烧杯四中已溶解的氢氧化钠水溶液以10mL/min的恒速全部滴入烧杯三中，滴完之后将烧杯三于70℃磁力搅拌2h，得到氧化锌前驱体B；
上述烧杯一中的Ce与烧杯三中的Zn的物质的量之比分别为100：20；
将氧化铈前驱体A和氧化锌前驱体B置入200ml聚四氟乙烯高压反应釜中，160℃温度下静置10h，再冷却，洗涤，放入干燥箱105℃干燥6h，得到具有优异的光催化性能及紫外吸收功能的氧化锌-氧化铈纳米复合粒子。
6.根据权利要求1所述的具净水和抗紫外功能的渔网用高分子纤维的制备方法，其特征在于，在S3步骤中，所述熔融纺丝在小型FDY纺丝试验机设备中进行，其控制条件为：中螺杆区温度为250-270℃，纺丝速度为4200-4400m/min，GR1牵伸温度为常温，GR2牵伸温度为160-185℃，牵伸倍数为1.1-2.0倍，喷丝孔长径比为(2.5-3)：1，增加缓冷装置，加热套筒的筒径与喷丝板板径相同，其缓冷区温度250-270℃，加热套筒长5-7cm。
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